JP2023525973A - マルチレイヤ通信ネットワーク - Google Patents

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Abstract

階層型ネットワークを含むシステムであって、前記階層型ネットワークは、順序付きレイヤセットに構成された複数のLNノードを含み、前記順序付きレイヤセットは、順に、各々がブロックチェーンネットワークの１つ以上のブロックチェーンノードに結合された複数のマスタノードを含むコアレイヤ、各々の中間ノードセットを含む１つ以上の中間レイヤ、及びエンド装置セットを含む装置レイヤ、を含み、各マスタノードは、各々の中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第１マスタノードは第１中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第２マスタノードは第２中間ノードサブセットを制御するよう構成され、各中間ノードは、各々のエンド装置サブセットを制御するよう構成される、システム。

Description

本開示は、ブロックチェーントランザクションを用いて階層型ネットワークの装置を制御することに関する。
ブロックチェーンとは、分散型ピアツーピア（P２P）ネットワーク（以下で「ブロックチェーンネットワーク」とも呼ばれる）内の複数のノードの各々において、ブロックチェーンの重複コピーが維持され広く公表される、分散データ構造の形態を指す。ブロックチェーンは、データのブロックのチェーンを含み、各ブロックは１つ以上のトランザクションを含む。所謂「コインベーストランザクション」以外の各トランザクションは、シーケンス内の先行するトランザクションをポイントする。シーケンスは、１つ以上のコインベーストランザクションまで１つ以上のブロックに跨がってよい。コインベーストランザクションは以下で議論される。ブロックチェーンネットワークに提出されるトランザクションは、新しいブロックに含まれる。新しいブロックは、「マイニング」として知られる処理により生成される。「マイニング」は、複数のノードの各々が「proof-of-work」を実行するために競争する、つまり、ブロックチェーンの新しいブロックに含まれることを待っている順序付き及び検証済みの保留中のトランザクションの定義されたセットの提示に基づき、暗号パズルを解くことを含む。留意すべきことに、ブロックチェーンはノードにおいてプルーニング（pruned）されてよく、ブロックの公開はブロックヘッダのみの公開を通じて達成できる。
ブロックチェーン内のトランザクションは、以下：デジタルアセット（つまり、多数のデジタルトークン）を運ぶこと、仮想台帳又はレジストリの中のジャーナルエントリのセットを順序付けること、タイムスタンプエントリを受信し処理すること、及び／又はインデックスポインタを時系列にすること、のうちの１つ以上を実行するために使用される。ブロックチェーンの上に追加の機能をレイヤ化するために、ブロックチェーンを利用することもできる。ブロックチェーンプロトコルは、トランザクション内のデータに追加のユーザデータ又はインデックスを格納できるようにし得る。単一トランザクション内に格納できる最大データ容量に対する予め指定された限度は存在しない。従って、より複雑なデータを組み込むことができる。例えば、これは、ブロックチェーン内に電子文書（electronic document）、或いはオーディオ若しくはビデオデータを格納するために使用され得る。
ブロックチェーンネットワークのノード（「マイナー」と呼ばれることがある）は、以下に説明する分散型トランザクション登録及び検証処理を実行する。つまり、この処理の間、ノードは、トランザクションの妥当性確認を行い、それらをブロックテンプレイトに挿入し、それに対して有効なproof-of-work解を特定しようと試みる。有効な解が見付かると、新しいブロックはネットワークの他のノードへと伝播され、それにより、各ノードがブロックチェーンに新しいブロックを記録できるようになる。トランザクションをブロックチェーンに記録させるために、ユーザ（例えば、ブロックチェーンクライアントアプリケーション）は、伝播させるために、ネットワークのノードの１つにトランザクションを送信する。トランザクションを受信したノードは、proof-of-work解を見付けるために競争し、妥当性確認されたトランザクションを新しいブロックに組み込む。各ノードは、トランザクションが有効であるための１つ以上の条件を含む同じノードプロトコルを実施するよう構成される。無効なトランザクションは、伝播されず、ブロックに組み込まれることもない。トランザクションが検証され、それによってブロックチェーンに受け入れられたと仮定すると、（任意のユーザデータを含む）トランザクションは、従って、不変の公開レコードとしてブロックチェーンネットワークの各ノードに登録されインデックスされたままである。
最新のブロックを生成するためにproof-of-workパズルを解くことに成功したノードは、標準的に、デジタルアセットの新しい量、つまりトークンの数を生成する「コインベーストランザクション（coinbase transaction）」と呼ばれる新しいトランザクションにより報酬を受ける。無効なトランザクションの検出及び拒否は、ネットワークのエージェントとして動作し及び不法行為を報告及び阻止するよう奨励される競合ノードの動作により実施される。情報の広範な公開により、ユーザはノードの性能を継続的に監査できる。単なるブロックヘッダの公開により、参加者はブロックチェーンの現下の完全性を保証できる。
「アウトプットベースの」モデル（UTXOに基づくモデルと呼ばれることもある）では、所与のトランザクションのデータ構造は、１つ以上のインプット及び１つ以上のアウトプットを含む。任意の使用可能アウトプットは、先行するトランザクションシーケンスから導出可能なデジタルアセットの量を指定する要素を含む。使用可能アウトプットは、時にUTXO（unspent transaction output、未使用トランザクションアウトプット）と呼ばれる。アウトプットは、アウトプットの将来の償還（redemption）のための条件を指定するロックスクリプトを更に含んでよい。ロックスクリプトは、デジタルトークン又はアセットを妥当性確認し及び移転するために必要な条件を定義する述部（predicate）である。（コインベーストランザクション以外の）トランザクションの各インプットは、先行するトランザクション内のそのようなアウトプットへのポインタ（つまり参照）を含み、ポイントされたアウトプットのロックスクリプトをアンロックするためのアンロックスクリプトを更に含んでよい。従って、トランザクションのペアを考えるとき、それらを、第１トランザクション及び第２トランザクション（又は「ターゲット」トランザクション）と呼ぶ。第１トランザクションは、デジタルアセットの量を指定する、及びアウトプットをアンロックする１つ以上の条件を定義するロックスクリプトを含む、少なくとも１つのアウトプットを含む。第２ターゲットトランザクションは、第１トランザクションのアウトプットへのポインタと、第１トランザクションのアウトプットをアンロックするためのアンロックスクリプトとを含む、少なくとも１つのインプットを含む。
このようなモデルでは、第２ターゲットトランザクションがブロックチェーンで伝播され記録されるブロックチェーンネットワークに送られるとき、各ノードで適用される有効性の基準の１つは、アンロックスクリプトが第１トランザクションのロックスクリプトで定義された１つ以上の条件のすべてを満たすことである。もう１つは、第１トランザクションのアウトプットが、別の前の有効なトランザクションによって未だ償還されていないことである。これらの条件のうちのいずれかに従いターゲットトランザクションが無効であると分かった任意のノードは、該トランザクションを（有効なトランザクションとして）伝搬させず（しかし、無効なトランザクションを登録する場合がある）、ブロックチェーンに記録させるために新しいブロックに含めることもしない。
モノのインターネット（Internet of Things （IoT））技術は、物理装置のネットワークが、人間の介入無しにデータを、イベントを監視し及びデータを交換できるようにする。IoT技術が発展する動機を与えることは、広範囲の産業に渡り従来の監視及び制御方法を置き換えるためのリアルタイムデータ収集及び自動制御メカニズムのために必要である。IoTシステムは、膨大な量のデータを生成し、ネットワークスケーラビリティ、強力なサイバーセキュリティ、信頼できる接続性及び最小のネットワーク遅延、を有するシステムに依存する。
伝統的なIoT装置は、標準的に、ネットワーク上の他のノード又は装置にコマンドを発行する単一のマスタノード又は装置を有する。例えば、IoTネットワークは、マスタノードがネットワークを通じる、階層構造内の全部のノードの間の通信を含む活動を監視できるよう設計されたネットワークトポロジを有してよい。しかしながら、単一のマスタノードは、シングルポイント障害（single-point-of-failure）を導入する。例えば、マスタノードへ途絶は、マスタノードがトランザクションを発行すること及び受信することを防ぎ、残りのネットワークが監視され及び／又は制御されることを防ぐ。従って、このシングルポイント障害を回避することが望ましい。
本願明細書に開示される一態様によると、ブロックチェーントランザクションを用いて階層型ネットワークの装置を制御する、コンピュータにより実施される方法であって、前記階層型ネットワーク（LN）は、順序付きレイヤセットに構成された複数のLNノードを含み、前記順序付きレイヤセットは、順に、各々がブロックチェーンネットワークの１つ以上のブロックチェーンノードに結合された複数のマスタノードを含むコアレイヤ、各々の中間ノードセットを含む１つ以上の中間レイヤ、及びエンド装置セットを含む装置レイヤ、を含み、各マスタノードは、各々の中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第１マスタノードは第１中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第２マスタノードは第２中間ノードサブセットを制御するよう構成され、各中間ノードは、各々のエンド装置サブセットを制御するよう構成され、前記方法は、第１マスタノードにより実行され、
前記第２マスタノードによる、前記第２中間ノードサブセットのうちの少なくとも１つの制御に影響を与える１つ以上の問題を識別するステップと、
応答して、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに該ノードを制御する各々のコマンドトランザクションを発行するステップと、
を含む方法が提供される。
ネットワークのノード（以後、IoTノードと呼ばれる）は、階層型ネットワーク（例えば、IoTネットワーク）とブロックチェーンネットワークとの間のブリッジとして動作する。つまり、階層型ネットワークのIoTノードは、IoTネットワークの一部であり、ブロックチェーンネットワークのブロックチェーンノードへの結合を形成できる。これにより、IoTノードは、（例えば、他のIoTノード及び装置と通信するために）IoTネットワークに、及び（例えば、トランザクションをブロックチェーンノードへ送信するため、及びブロックチェーン上で公開されたトランザクションを取得するために）ブロックチェーンネットワークに結合できる。幾つかの例では、階層型ネットワークの装置のうちの１つ以上の装置は、ブロックチェーンネットワークのブロックチェーンノードにも結合できる。
階層型ネットワークのIoTノードは、連携して、ブロックチェーントランザクションを用いて非集中化されたIoT通信プロトコルを動作させる。ブロックチェーンネットワークは、能力が高く手数料の安いマイクロトランザクションスループットを可能にする。それにより、IoTノード及び装置は、最小限のコストで通信しながら、信頼できる方法で地球規模で結合できるようになる。複数レベルの制御階層構造及びブロックチェーンに基づく通信プロトコルを結合することにより、要求及び通信プロトコルは、手数料の安いマイクロトランザクション、価値移転及び制御の１つのプラットフォームへの統合、IoTネットワーク装置がエントリするのに低い障壁、IoT通信データのタイムスタンプを付されたセキュアな記憶、及び監査及び性能監視のためにアクセス可能なIoTデータ、を用いて大規模通信を提供する。
階層型ネットワークは、少なくとも２つの独立したマスタIoTノードを含む。この構成は、単一のマスタIoTノードが有する制御の量を分配することにより、IoTネットワーク内のシングルポイント障害を除去する。各マスタIoTノードは、通常の動作条件下で、IoTネットワークの各々のサブセットに責任がある。つまり、各マスタIoTノードは、中間IoTノードの各々のセットを、従ってエンド装置の各々のサブセットを、主に制御するよう構成される。本発明によると、マスタIoTノードの有する欠陥が検出されると、別のマスタIoTノードがバックアップとして動作して、欠陥のあるマスタIoTノードの中間IoTノードサブセットの制御を引き継ぐ。
本願明細書に開示される一態様によると、階層型ネットワークを含むシステムであって、前記階層型ネットワークは、順序付きレイヤセットに構成された複数のLNノードを含み、前記順序付きレイヤセットは、順に、各々がブロックチェーンネットワークの１つ以上のブロックチェーンノードに結合された複数のマスタノードを含むコアレイヤ、各々の中間ノードセットを含む１つ以上の中間レイヤ、及びエンド装置セットを含む装置レイヤ、を含み、各マスタノードは、各々の中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第１マスタノードは第１中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第２マスタノードは第２中間ノードサブセットを制御するよう構成され、各中間ノードは、各々のエンド装置サブセットを制御するよう構成される、システムが開示される。
本開示の実施形態の理解を助け、そのような実施形態がどのように実施され得るかを示すために、例としてのみ以下の添付の図面を参照する:
ブロックチェーンを実装するためのシステムの概略ブロック図である。 ブロックチェーンに記録されるトランザクションの幾つかの例を概略的に示している。 IoTネットワークとブロックチェーンネットワークとの間の重なり合いを概略的に示す。 階層型ネットワークトポロジを概略的に示す。 部分及び完全コマンドトランザクションを概略的に示す。 部分及び完全コマンドトランザクションを概略的に示す。 代替部分及び完全トランザクションを概略的に示す。 代替部分及び完全トランザクションを概略的に示す。 コマンド要求及び応答サイクルを概略的に示す。 例示的なコマンドデータフォーマットを示す。 例示的な階層型ネットワークの概略表現である。 例示的な階層型ネットワークの別の概略表現である。 例示的な階層型ネットワークの別の概略表現である。 例示的な階層型ネットワークの別の概略表現である。 障害のある又は破壊されたマスタノードを概略的に示す。 複数のマスタノードを含む階層型ネットワークを概略的に示す。
例示的なシステムの概要
図１は、ブロックチェーン１５０を実装するための例示的なシステム１００を示す。システム１００は、典型的にはインターネットのような広域インターネットワークであるパケット交換ネットワーク１０１を含んでよい。パケット交換ネットワーク１０１は、パケット交換ネットワーク１０１内にピアツーピア（P２P）ネットワーク１０６を形成するように配置され得る複数のブロックチェーンノード１０４を含む。図示されないが、ブロックチェーンノード１０４は、ほぼ完全なグラフとして配置されてよい。各ブロックチェーンノード１０４は、従って、他のブロックチェーンノード１０４と高度に結合される。
各ブロックチェーンノード１０４は、異なるピアに属するノード１０４のうちの異なるノード１０４を有す、ピアのコンピュータ装置を含む。各ブロックチェーンノード１０４は、１つ以上のプロセッサ、例えば、１つ以上の中央処理装置（CPU）、アクセラレータプロセッサ、特定用途向けプロセッサ、及び/又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、及び特定用途向け集積回路（ASIC）のような他の機器を含む処理装置を含む。各ノードは、メモリ、すなわち、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体の形態のコンピュータ読み取り可能記憶装置も含む。メモリは、１つ以上のメモリ媒体、例えば、ハードディスクなどの磁気媒体、固体ドライブ（solid-state drive （SSD））、フラッシュメモリ又はEEPROMなどの電子媒体、及び/又は光ディスクドライブなどの光学的媒体を使用する１つ以上のメモリユニットを含んでもよい。
ブロックチェーン１５０は、データのブロック１５１のチェーンを含み、ブロックチェーン１５０の各々のコピーは、分散型又はブロックチェーンネットワーク１６０内の複数のノード１０４の各々において維持される。上述のように、ブロックチェーン１５０のコピーを維持することは、必ずしも、ブロックチェーン１５０全体を格納することを意味しない。代わりに、各ブロックチェーンノード１５０が各ブロック１５１のブロックヘッダ（後述する）を格納する限り、ブロックチェーン１５０からデータを取り除くことができる。チェーン内の各ブロック１５１は、１つ以上のトランザクション１５２を含み、この文脈ではトランザクションは、一種のデータ構造を表す。データ構造の性質は、トランザクションモデル又はスキームの一部として使用されるトランザクションプロトコルのタイプに依存する。所与のブロックチェーンは、全体を通して、１つの特定のトランザクションプロトコルを使用する。１つの一般的なタイプのトランザクションプロトコルでは、各トランザクション１５２のデータ構造は、少なくとも１つのインプット及び少なくとも１つのアウトプットを含む。各アウトプットは、資産としてのデジタルアセットの量を表す量を指定する。この例では、アウトプットが暗号的にロックされているのはユーザ１０３である（ロックを解除し、それによって償還又は使用するために、そのユーザの署名又は他の解を必要とする）。各インプットは、先行するトランザクション１５２のアウトプットを指し示し、それによって、トランザクションをリンクする。
各ブロック１５１は、また、ブロック１５１への逐次的順序を定義するように、チェーン内の先に生成されたブロック１５１を遡ってポイントするブロックポインタ１５５を含む。（コインベーストランザクション以外の）各トランザクション１５２は、トランザクションのシーケンスに順序を定義するために、前のトランザクションへのポインタを含む（注：トランザクション１５２のシーケンスは、分岐することが許される）。ブロック１５１のチェーンは、チェーンの最初のブロックであったジェネシスブロック（genesis block （Gb））１５３にまで戻る。チェーン１５０の初期に１つ以上のオリジナルトランザクション１５２は、先行するトランザクションではなくジェネシスブロック１５３を指し示した。
ブロックチェーンノード１０４の各々はトランザクション１５２を他のブロックチェーンノード１０４へ転送し、それにより、ネットワーク１０６に渡りトランザクション１５２を伝播させるよう構成される。各ブロックチェーンノード１０４は、ブロック１５１を生成し、同じブロックチェーン１５０の各々のコピーを自身の各々のメモリに格納するよう構成される。各ブロックチェーンノード１０４はまた、ブロック１５１に組み込まれるのを待つトランザクション１５２の順序付きセット１５４を維持する。順序付きセット１５４は、時に「メモプール（mempool）」と呼ばれる。この用語は、本願明細書では、任意の特定のブロックチェーン、プロトコル、又はモデルに限定されない。それは、ノード１０４が有効であるとして受け付けた、及びノード１０４が同じアウトプットを使用しようと試みる他のトランザクションを受け付けないよう義務付けられたトランザクションの順序付きセットを表す。
所与の現在のトランザクション１５２jにおいて、インプット（又はその各々）は、トランザクションのシーケンスの中の先行トランザクション１５２iのアウトプットを参照するポインタを含み、このアウトプットが現在のトランザクション１５２jにおいて償還されるか又は「使用される（spent）」ことを指定する。一般に、先行するトランザクションは、順序付きセット１５４又は任意のブロック１５１内の任意のトランザクションであり得る。先行するトランザクション１５２iは、必ずしも、現在のトランザクション１５２jが生成された又はネットワーク１０６へ送信されたときに存在する必要はないが、先行するトランザクション１５２iは、現在のトランザクションが有効であるために存在し検証されている必要がある。従って、本願明細書で「先行する」は、ポインタによりリンクされた論理的シーケンスの中で先行するものを表し、必ずしも時系列の中での生成又は送信の時間を表さない。従って、それは、必ずしも、トランザクション１５２i,１５２jが順不同で生成され又は送信されることを排除しない（以下の親のない（orphan）トランザクションに関する議論を参照する）。先行するトランザクション１５２iは、等しく、祖先（antecedent）又は先行（predecessor）トランザクションと呼ばれ得る。
現在のトランザクション１５２jのインプットは、インプット認可、例えば先行するトランザクション１５２iのアウトプットがロックされているユーザ１０３aの署名も含む。次に、現在のトランザクション１５２jのアウトプットは、新しいユーザ又はエンティティ１０３bに暗号的にロックすることができる。従って、現在のトランザクション１５２jは、先行するトランザクション１５２iのインプットに定義された量を、現在のトランザクション１５２jのアウトプットに定義された新しいユーザ又はエンティティ１０３bに移転することができる。ある場合には、トランザクション１５２は、複数のユーザ又はエンティティ間でインプット量を分割するために複数のアウトプットを有してもよいエンティティ（そのうちの１つは、お釣りを与えるために、元のユーザ又はエンティティ１０３aであってもよい）。幾つかの場合には、トランザクションが複数のインプットを有し、１つ以上の先行するトランザクションの複数のアウトプットから量をまとめ、現在のトランザクションの１つ以上のアウトプットに再分配することもできる。
ビットコインのようなアウトプットに基づくトランザクションプロトコルによると、ユーザ又はマシンのようなエンティティ１０３は、新しいトランザクション１５２jに作用したいとき、エンティティは新しいトランザクションを自身のコンピュータ端末１０２から受信側へ送信する。エンティティ又は受信側は、結局、このトランザクションをネットワーク１０６のブロックチェーンノード１０４のうちの１つ以上（これらは、今日では、標準的にサーバ又はデータセンタであるが、原理的に他のユーザ端末も可能である）へと送信する。幾つかの例では、新しいトランザクション１５２jに作用するエンティティ１０３が、トランザクションを、受信側ではなくブロックチェーンノード１０４のうちの１つ以上へと送信し得ることも排除されない。トランザクションを受信するブロックチェーンノード１０４は、各ブロックチェーンノード１０４に適用されるブロックチェーンノードプロトコルに従って、トランザクションが有効であるかどうかをチェックする。ブロックチェーンノードプロトコルは、典型的には、ブロックチェーンノード１０４に、新しいトランザクション１５２j内の暗号署名が、トランザクション１５２の順序付きシーケンスの中の前のトランザクション１５２iに依存する、期待される署名と一致することをチェックすることを要求する。このようなアウトプットに基づくトランザクションプロトコルの場合、これは、新しいトランザクション１５２jのインプットに含まれるエンティティ１０３の暗号署名又は他の認証が、新しいトランザクションが割り当てる先行するトランザクション１５２jのアウトプットに定義された条件と一致することをチェックすることを含んでよく、この条件は、典型的には、新しいトランザクション１５２jのインプット内の暗号署名又は他の認証が、新しいトランザクションのインプットがリンクされた前のトランザクション１５２iのアウトプットをアンロックすることを少なくともチェックすることを含む。条件は、先行するトランザクション１５２iのアウトプットに含まれるスクリプトにより少なくとも部分的に定義されてよい。あるいは、単にブロックチェーンノードプロトコルだけで固定することもできるし、あるいは、これらの組み合わせによることもある。いずれにせよ、新しいトランザクション１５２jが有効であれば、ブロックチェーンノード１０４は、新しいトランザクションをブロックチェーンネットワーク１０６内の１つ以上の他のブロックチェーンノード１０４に転送する。これらの他のブロックチェーンノード１０４は、同じノードプロトコルに従って同じテストを適用し、新しいトランザクション１５２jを１つ以上のさらなるノード１０４に転送し、以下で同様である。このようにして、新しいトランザクションは、ブロックチェーンノード１０４のネットワーク全体に伝播される。
アウトプットベースのモデルでは、与えられ割り当てアウトプット（例えば、UTXO）が割り当てられるかどうかの定義は、ブロックチェーンノードプロトコルに従って別の今後の（onward）トランザクション１５２jのインプットによって既に有効に償還されているかどうかである。トランザクションが有効であるための別の条件は、それが割り当て又は償還を試みる先行するトランザクション１５２iのアウトプットが、別のトランザクションによって未だ割り当て/償還されていことである。ここでも、有効でない場合、トランザクション１５２jは、（無効であるとしてフラグが立てられ変更するために伝播されない限り）ブロックチェーン１５０に伝播又は記録されない。これは、取引者が同じトランザクションのアウトプットを複数回割り当てようとする二重支出を防ぐ。一方、アカウントベースモデルは、口座残高を維持することによって、二重支出を防ぐ。この場合も、トランザクションの順序が定義されているため、口座残高は、一度に単一の定義された状態を有する。
検証トランザクションに加えて、ブロックチェーンノード１０４は、また、「proof -of -work」により支えられているマイニングと呼ばれるプロセスで、トランザクションのブロックを最初に作成するために競合する。ブロックチェーンノード１０４では、ブロックチェーン１５０に記録されたブロック１５１にまだ現れていない有効なトランザクションの順序付きセット１５４に新しいトランザクションが追加される。ブロックチェーンノードは、次に、暗号パズルを解くことを試みることにより、トランザクションの順序付きセット１５４からトランザクション１５２の新しい有効なブロック１５１を組み立てるために競争する。これは、典型的には、ノンス（nonce）がトランザクションの順序付きセット１５４の表現と連結され、ハッシュされるときに、ハッシュのアウトプットが所定の条件を満たすような「ノンス」値を探すことを含む。例えば、所定の条件は、ハッシュのアウトプットが、所定の数の先頭ゼロを有することであってもよい。これは、単に１つの特定の種類のproof-of-workパズルであり、他の種類が排除されないことに留意する。ハッシュ関数の特性は、インプットに関して予測不可能なアウトプットを持つことである。従って、この探索は、ブルートフォースによってのみ実行することができ、従って、パズルを解決しようとしている各ブロックチェーンノード１０４において、相当量の処理リソースを消費する。
パズルを解いた最初のブロックチェーンノード１０４は、これをネットワーク１０６に通知し、その解を証明として提供する。この解は、ネットワーク内の他のブロックチェーンノード１０４によって簡単にチェックすることができる（ハッシュに対する解が与えられれば、ハッシュのアウトプットが条件を満たすことを確認することは簡単である）。第１ブロックチェーンノード１０４は、該ブロックを受け入れる閾値の他のノードの合意に、ブロックを伝播させ、従ってプロトコルルールを実施する。トランザクションの順序付きセット１５４は、次に、ブロックチェーンノード１０４の各々により、ブロックチェーン１５０内の新しいブロック１５１として記録されるようになる。また、新しいブロック１５１nにはブロックポインタ１５５が割り当てられ、チェーン内で前に作成されたブロック１５１n-１を指すようになっている。proof-of-work解を生成するために必要とされる例えばハッシュの形式の有意な量の労力が、ブロックチェーンプロトコルのルールに従うという第１IoTノード１０４の意図をシグナリングする。そのようなルールは、前に妥当性確認されたトランザクションと同じアウトプットを割り当てる場合に有効としてトランザクションを受け付けないこと、或いは二重支払いとして知られいることを含む。一旦生成されると、ブロック１５１は、ブロックチェーンネットワーク１０６内のブロックチェーンノード１０４の各々で認識され、維持されるので、修正することができない。また、ブロックポインタ１５５は、ブロック１５１に順序を課す。トランザクション１５２は、ネットワーク１０６内の各ブロックチェーンノード１０４において順序付きブロックに記録されるので、これは、トランザクションの不変の公開台帳を提供する。
パズルを解決するために常に競争している異なるブロックチェーンノード１０４は、いつ解を探し始めたか、又はトランザクションが受信された順序によって、いつでも未だ公開されていないトランザクションの順序付きセット１５４の異なるスナップショットに基づいてパズルを解いているかもしれないことに留意する。パズルを解く者は誰でも、最初に次の新しいブロック１５１nに含まれるトランザクション１５２を定義し、その順序で、未公開のトランザクションの現在のセット１５４が更新される。そして、ブロックチェーンノード１０４は、新たに定義された未公開トランザクションの現在の順序付きセット１５４からブロックを作り出すために、競争を続ける。また、生じ得る「分岐（フォーク、fork）」を解決するためのプロトコルも存在する。これは、２つのブロックチェーンノード１０４が互いに非常に短い時間内にパズルを解き、ブロックチェーンの矛盾したビューがノード１０４の間で伝播する場合である。要するに、分岐の枝が伸びるときは常に、最長のものが最終的なブロックチェーン１５０になる。これは、同じトランザクションが両方の分岐に現れるので、ネットワークのユーザ又はエージェントに影響しないことに留意する。
ビットコインブロックチェーン（及び殆どの他のブロックチェーン）によると、新しいブロック１０４を構成するのに成功したノードは、デジタルアセットの所定量を分配する新しい特別な種類のトランザクションの中でデジタルアセットの承認された量を割り当てる能力を与えられる（１人のエージェント又はユーザから別のエージェント又はユーザへとデジタルアセットの量を移転するエージェント間又はユーザ間トランザクションと異なる）。この特別な種類のトランザクションは、通常、「コインベーストランザクション」と呼ばれるが、「開始（initiation）トランザクション」とも呼ばれることがある。それは標準に新しいブロック１５１nの最初のトランザクションを形成する。proof-of-workは、この特別なトランザクションが後に償還できるように、新しいブロックを構成したノードがプロトコルルールに従うことを意図していることをシグナリングする。ブロックチェーンプロトコルルールは、この特別なトランザクションが償還できる前に、満期、例えば１００ブロックを必要としてよい。通常の（非生成）トランザクション１５２は、そのアウトプットの１つに追加のトランザクション手数料を指定し、そのトランザクションが公開されたブロック１５１nを生成したブロックチェーンノード１０４にさらに報酬を与えることが多い。この手数料は、通常、「トランザクション手数料」と呼ばれ、後述する。
トランザクションの妥当性確認及び公開に関連するリソースのために、典型的には、少なくともブロックチェーンノード１０４の各々は、１つ以上の物理的サーバユニットを含むサーバ、又はデータセンタ全体の形態をとる。しかしながら、原理的に、任意の所与のブロックチェーンノード１０４は、ユーザ端末又は互いにネットワーク接続されたユーザ端末又はユーザ端末のグループの形態をとることができる。
各ブロックチェーンノード１０４のメモリは、各々の１つ以上の役割を実行し、ブロックチェーンノードプロトコルに従ってトランザクション１５２を処理するために、ブロックチェーンノード１０４の処理装置上で動作するように構成されたソフトウェアを記憶する。ブロックチェーンノード１０４に属するいずれの動作も、各々のコンピュータ装置の処理装置上で実行されるソフトウェアによって実行され得ることが理解されよう。ノードソフトウェアは、アプリケーションレイヤにおける１つ以上のアプリケーション、又はオペレーティングシステムレイヤ若しくはプロトコルレイヤのような下位レイヤ、又はこれらの任意の組合せの中に実装されてよい。
また、ネットワーク１０１には、消費者ユーザの役割を果たす複数のパーティ１０３の各々のコンピュータ装置１０２も接続されている。これらのユーザは、ブロックチェーンネットワークと相互作用できるが、トランザクション及びブロックを妥当性確認し、構成し、又は伝播させることに参加しない。これらのユーザ又はエージェントのうちの一部は、トランザクションにおいて送信側及び受信側として動作してよい。他のユーザは、必ずしも送信側又は受信側として動作することなく、ブロックチェーン１５０と相互作用してよい。例えば、幾つかのパーティは、ブロックチェーン１５０のコピーを格納する（例えば、ブロックチェーンノード１０４からブロックチェーンのコピーを取得した）記憶エンティティとして動作してよい。
パーティ１０３の一部又は全部は、異なるネットワーク、例えば、ブロックチェーンネットワーク１０６の上に重ねられたネットワークの部分として結合されてよい。ブロックチェーンネットワークのユーザ（「クライアント」と呼ばれることが多い）は、ブロックチェーンネットワークを含むシステムの部分であると言うことができる。しかしながら、これらのユーザは、ブロックチェーンノードの要求される役割を実行しないので、ブロックチェーンノード１０４ではない。代わりに、各パーティ１０３は、ブロックチェーンネットワーク１０６と相互作用し、それにより、ブロックチェーンノード１０６に結合する（つまり通信する）ことにより、ブロックチェーン１５０を利用してよい。２つのパーティ１０３及び各々の機器１０２は、説明のために示されており、第１パーティ１０３a及びその各々のコンピュータ機器１０２a、ならびに第２パーティ１０３b及びその各々のコンピュータ機器１０２bである。より多くのこのようなパーティ１０３及びそれらの各々のコンピュータ機器１０２がシステム１００に存在し、参加することができるが、便宜上、それらは図示されていないことが理解されよう。各パーティ１０３は、個人又は組織であってもよい。純粋に例示として、第１パーティ１０３ａは、本明細書においてAliceと称され、第２パーティ１０３ｂは、Bobと称されるが、これは限定的なものではなく、本明細書においてAlice又はBobという言及は、各々「第１パーティ」及び「第２パーティ」と置き換えることができることは理解されるであろう。
各パーティ１０３のコンピュータ機器１０２は、１つ以上のプロセッサ、例えば、１つ以上のCPU、GPU、他のアクセラレータプロセッサ、特定用途向けプロセッサ、及び/又はFPGAを備える各々の処理装置を備える。各パーティ１０３のコンピュータ機器１０２は、さらに、メモリ、すなわち、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体又は媒体の形態のコンピュータ読み取り可能記憶装置を備える。このメモリは、１つ以上のメモリ媒体、例えば、ハードディスクのような磁気媒体、SSD、フラッシュメモリ又はEEPROMのような電子媒体、及び/又は光学ディスクドライブのような光学媒体を使用する１つ以上のメモリユニットを含むことができる。各パーティ１０３のコンピュータ機器１０２上のメモリは、処理装置上で動作するように配置された少なくとも１つのクライアントアプリケーション１０５の各々のインスタンスを含むソフトウェアを記憶する。本明細書で与えられたパーティ１０３に帰属するいずれのアクションも、各々のコンピュータ装置１０２の処理装置上で実行されるソフトウェアを使用して実行され得ることが理解されよう。各パーティ１０３のコンピュータ機器１０２は、少なくとも１つのユーザ端末、例えばデスクトップ又はラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン、又はスマートウォッチのようなウェアラブルデバイスを備えている。所与のパーティ１０３のコンピュータ装置１０２は、ユーザ端末を介してアクセスされるクラウドコンピューティングリソースのような、１つ以上の他のネットワーク化されたリソースを含んでもよい。
クライアントアプリケーション１０５は、最初に、１つ以上の適切なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばサーバからダウンロードされたもの、又はリムーバブルSSD、フラッシュメモリキー、リムーバブルEEPROM、リムーバブル磁気ディスクドライブ、磁気フロッピーディスク又はテープ、光ディスク、例えばCD又はDVD ROM、又はリムーバブル光学ドライブなどのリムーバブル記憶装置上で、任意の所与のパーティ１０３のコンピュータ機器１０２に提供され得る。
クライアントアプリケーション１０５は、少なくとも「ウォレット」機能を備える。これには主に２つの機能を有する。これらのうちの１つは、各々のパーティ１０３が、ブロックチェーンノード１０４のネットワーク全体にわたって伝播され、それによってブロックチェーン１５０に含まれるべきトランザクション１５２を作成し、認可し（例えば署名し）、送信することを可能にすることである。もう１つは、現在所有しているデジタルアセットの量を各々のパーティに報告することである。アウトプットベースのシステムでは、この第２の機能は、当該パーティに属するブロックチェーン１５０全体に散在する様々なトランザクション１５２のアウトプットの中で定義される量を照合することを含む。
注：種々のクライアント機能が所与のクライアントアプリケーション１０５に統合されるとして説明されることがあるが、これは、必ずしも限定的ではなく、代わりに、本願明細書に記載される任意のクライアント機能が２つ以上の異なるアプリケーションのスーツに実装されてよく、例えばAPIを介してインタフェースし、又は一方が他方へのプラグインである。より一般的には、クライアント機能は、アプリケーションレイヤ、又はオペレーティングシステムのような下位レイヤ、又はこれらの任意の組合せにおいて実装され得る。以下は、クライアントアプリケーション１０５の観点で説明されるが、これは限定的ではないことが理解される。
各コンピュータ機器１０２上のクライアントアプリケーション又はソフトウェア１０５のインスタンスは、ネットワーク１０６のブロックチェーンノード１０４の少なくとも１つに動作可能に結合される。これにより、クライアント１０５のウォレット機能は、トランザクション１５２をネットワーク１０６に送信することができる。クライアント１０５は、また、ブロックチェーンノード１０４にコンタクトして、各々のパーティ１０３が受信側である任意のトランザクションについてブロックチェーン１５０に問い合わせることができる（又は、実施形態では、ブロックチェーン１５０は、部分的にその公開視認性を通じてトランザクションの信頼を提供する公開的設備であるため、実際には、ブロックチェーン１５０内の他のパーティのトランザクションを検査する）。各コンピュータ機器１０２上のウォレット機能は、トランザクションプロトコルに従ってトランザクション１５２を形成し、送信するように構成される。上述のように、各ブロックチェーンノード１０４は、ブロックチェーンノードプロトコルに従いトランザクション１５２を妥当性確認し、トランザクション１５２をブロックチェーンネットワーク１０６全体に渡り伝播させるために、トランザクション１５２を転送するよう構成されるソフトウェアを実行する。トランザクションプロトコルとノードプロトコルは互いに対応し、所与のトランザクションプロトコルは所与のノードプロトコルと共に所与のトランザクションモデルを実装する。同じトランザクションプロトコルは、ブロックチェーン１５０内の全部のトランザクション１５２について使用される。同じノードプロトコルは、ネットワーク１０６内の全部のノード１０４について使用される。
所与のパーティ１０３、例えばAliceがブロックチェーン１５０に含まれる新たなトランザクション１５２jを送信したいと望む場合、彼女は関連するトランザクションプロトコルに従って（彼女のクライアントアプリケーション１０５のウォレット機能を使用して）新たなトランザクションを作成する（formulate）。彼女は、次に、クライアントアプリケーション１０５からトランザクション１５２を、彼女が接続されている１つ以上のブロックチェーンノード１０４に送信する。例えば、これは、Aliceのコンピュータ１０２に最も良好に接続されているブロックチェーンノード１０４であってもよい。任意の所与のブロックチェーンノード１０４が新しいトランザクション１５２jを受信すると、ブロックチェーンノードプロトコル及びその各々の役割に従って、それを処理する。これは、最初に、新たに受信されたトランザクション１５２jが「有効」であるための特定の条件を満たしているかどうかをチェックすることを含み、その例については、簡単に詳述する。幾つかのトランザクションプロトコルでは、妥当性確認のための条件は、トランザクション１５２に含まれるスクリプトによってトランザクションごとに構成可能であってよい。或いは、条件は単にノードプロトコルの組み込み機能であってもよく、或いはスクリプトとノードプロトコルの組み合わせによって定義されてもよい。
新たに受信されたトランザクション１５２jが、有効であると見なされるテストに合格したという条件で（すなわち、「有効である」という条件で）、トランザクション１５２jを受信した任意のブロックチェーンノード１０４は、そのブロックチェーンノード１０４に維持されているブロックチェーンの順序付きセット１５４に、新たな検証済みトランザクション１５２を追加する。さらに、トランザクション１５２jを受信する任意のブロックチェーンノード１０４は、検証済みトランザクション１５２をネットワーク１０６内の１つ以上の他のブロックチェーンノード１０４に伝播する。各ブロックチェーンノード１０４は同じプロトコルを適用するので、トランザクション１５２jが有効であると仮定すると、これは、ネットワーク１０６全体に間もなく伝播されることを意味する。
所与のブロックチェーンノード１０４において維持されるトランザクションの順序付きセット１５４に入れられると、該ブロックチェーンノード１０４は、新しいトランザクション１５２を含む、彼ら各々のトランザクションの順序付きセットの最新バージョンについて、proof-of-workパズルを解く競争を開始する（他のブロックチェーンノード１０４は、トランザクションの異なる順序付きセット１５４に基づきパズルを解こうとしているが、誰であっても１番の者が、最新のブロック１５１に含まれるトランザクションの順序付きセットを定義することに留意する。最終的に、ブロックチェーンノード１０４は、Aliceのトランザクション１５２jを含む順序付きセット１５４の一部についてパズルを解くだろう。）。一旦、新しいトランザクション１５２jを含む順序付きセット１５４についてproof-of-workが行われると、それは不変の方法でブロックチェーン１５０内のブロック１５１のうちの１つの一部となる。各トランザクション１５２は、以前のトランザクションへのポインタを含むので、トランザクションの順序もまた、不変的に記録される。
異なるブロックチェーンノード１０４は、最初に所与のトランザクションの異なるインスタンスを受信する可能性があり、従って、１つのインスタンスが公開（Publishing）されて新しいブロック１５１になる前に、どのインスタンスが「有効」であるかについて矛盾するビューを有することがあり、その時点で、全部のブロックチェーンノード１０４は公開されたインスタンスのみが有効なインスタンスであることに合意する。ブロックチェーンノード１０４が１つのインスタンスを有効であるとして受け入れ、次に第２のインスタンスがブロックチェーン１５０に記録されていることを発見した場合、該ブロックチェーンノード１０４は、これを受け入れなければならず、最初に受け入れたインスタンス（つまり未だブロック１５１の中で公開されていないもの）を破棄する（つまり、無効であるとして扱う）。
アカウントベースのトランザクションモデルの一部として、幾つかのブロックチェーンネットワークにより運用される別のタイプのトランザクションプロトコルを「アカウントベース」のプロトコルと呼ぶことがある。アカウントベースの場合、各トランザクションは、過去の一連のトランザクションにおいて、先行するトランザクションのUTXOに戻って参照することによって移転される量を定義するのではなく、絶対的な口座（アカウント）残高を参照することによって移転される。すべてのアカウントの現在の状態は、ブロックチェーンと分離して、ネットワークのノードにより格納され、絶えず更新される。このようなシステムでは、トランザクションは、アカウントの連続したトランザクション記録（いわゆる「ポジション」）を用いて発注される。この値は、送信者により彼らの暗号署名の一部として署名され、トランザクション参照計算の一部としてハッシュされる。さらに、任意的なデータフィールドもトランザクションに署名することができる。このデータフィールドは、例えば、前のトランザクションIDがデータフィールドに含まれている場合、前のトランザクションを遡ってポイントしてよい。
UTXOベースのモデル
図２は、トランザクションプロトコルの例を示している。これは、UTXOベースのプロトコルの例である。トランザクション１５２（「Tx」と略す）は、ブロックチェーン１５０（各ブロック１５１は１つ以上のトランザクション１５２を含む）の基本的なデータ構造である。以下は、アウトプットベース又は「UTXO」ベースのプロトコルを参照して説明される。しかし、これは、全ての可能な実施形態に限定されるものではない。例示的なUTXOベースのプロトコルは、ビットコインを参照して説明されるが、他の例示的なブロックチェーンネットワーク上でも等しく実施できることに留意する。
UTXOベースのモデルでは、各トランザクション（「Tx」）１５２は、１つ以上のインプット２０２及び１つ以上のアウトプット２０３を含むデータ構造を含む。各アウトプット２０３は、未使用トランザクションアウトプット（UTXO）を含んでもよく、これは、別の新しいトランザクションのインプット２０２のソースとして使用することができる（UTXOが未だ償還されていない場合）。UTXOは、デジタルアセットの量を指定する値を含む。これは、分散型台帳上のトークンの設定数を表す。また、他の情報の中でも、UTXOは、それが由来するトランザクションのトランザクションIDも含んでよい。トランザクションデータ構造はまた、ヘッダ２０１も含んでよく、ヘッダ２０１は、インプットフィールド２０２及びアウトプットフィールド２０３のサイズの指示子を含んでもよい。ヘッダ２０１は、トランザクションのIDも含んでもよい。実施形態において、トランザクションIDは、トランザクションデータ（トランザクションID自体を除く）のハッシュであり、ノード１０４に提出された未処理トランザクション１５２のヘッダ２０１に格納される。
例えばAlice１０３aは、問題のデジタルアセットの量をBob１０３bに移転するトランザクション１５２jを作成したいと考えているとする。図２において、Aliceの新しいトランザクション１５２jは「Tx１」とラベル付けされている。これは、Aliceにロックされているデジタルアセットの量を、シーケンス内の先行するトランザクション１５２iのアウトプット２０３に取り入れ、その少なくとも一部をBobに移転する。先行するトランザクション１５２iは、図２において「Tx０」とラベル付けされている。Tx０とTx１は、単なる任意のラベルである。これらは、必ずしも、Tx０がブロックチェーン１５１の最初のトランザクションであること、又は、Tx１がプール１５４の直ぐ次のトランザクションであることを意味しない。Tx１は、まだAliceへのロックされた未使用アウトプット２０３を有する任意の先行する（つまり祖先）トランザクションのいずれかを指し示すことができる。
先行するトランザクションTx０は、Aliceが彼女の新しいトランザクションTx１を作成するとき、又は少なくとも彼女がそれをネットワーク１０６に送信するときに、既に検証され、ブロックチェーン１５０のブロック１５１に含まれていてもよい。それは、その時点で既にブロック１５１のうちの１つに含まれていてもよく、あるいは、順序付きセット１５４内でまだ待機していてもよく、その場合、新しいブロック１５１にすぐに含まれることになる。あるいは、Tx０及びTx１が生成されネットワーク１０６に送信されることができ、あるいは、ノードプロトコルが「孤児（orphan）」トランザクションのバッファリングを許容する場合にはTx１の後にTx０が送信されることもできる。ここでトランザクションのシーケンスの文脈で使用される「先行する」及び「後の」という用語は、トランザクション内で指定されたトランザクションポインタ（どのトランザクションがどの他のトランザクションを指すかなど）によって定義されるシーケンス内のトランザクションの順序を指す。それらは、「先行する」及び「相続する」又は「祖先」及び「子孫」、「親」及び「子」、等により、等しく置き換えられ得る。これは、必ずしも、それらが作成され、ネットワーク１０６に送られ、又は任意の所与のブロックチェーンノード１０４に到達する順序を意味しない。それにもかかわらず、先行するトランザクション（祖先トランザクション又は「親」）を指す後続のトランザクション（子孫トランザクション又は「子」）は、親トランザクションが検証されない限り、検証されない。親の前にブロックチェーンノード１０４に到着した子は孤児とみなされる。それは、ノードプロトコル及び/又はノードの行動に応じて、親を待つために特定の時間、破棄又はバッファリングされることがある。
先行するトランザクションTx０の１つ以上のアウトプット２０３のうちの１つは、本明細書でUTXO０とラベル付けされた特定のUTXOを含む。各UTXOは、UTXOによって表されるデジタルアセットの量を指定する値と、後続のトランザクションが検証されるために、従ってUTXOが正常に償還されるために、後続のトランザクションのインプット２０２の中のアンロックスクリプトによって満たされなければならない条件を定義するロックスクリプトとを含む。典型的には、ロックスクリプトは、特定のパーティ（それが含まれているトランザクションの受益者）に量をロックする。すなわち、ロックスクリプトは、標準的に以下のようなアンロック条件を定義する：後続のトランザクションのインプット内のアンロックスクリプトは、先行するトランザクションがロックされたパーティの暗号署名を含む。
ロックスクリプト（別名scriptPubKey）は、ノードプロトコルによって認識されるドメイン固有の言語で書かれたコードの一部である。そのような言語の特定の例は、ブロックチェーンネットワークにより使用される「スクリプト」（Script，大文字S）と呼ばれる。ロックスクリプトは、トランザクションアウトプット２０３を消費するために必要な情報、例えば、Aliceの署名の必要条件を指定する。トランザクションのアウトプットには、アンロックスクリプトが現れる。アンロックスクリプト（別名：scriptSig）は、ロックスクリプトの基準を満たすために必要な情報を提供するドメイン固有の言語で書かれたコードの一部である。例えば、Bobの署名を含んでもよい。アンロックスクリプトは、トランザクションのインプット２０２に現れる。
図示の例では、Tx０のアウトプット２０３のUTXO０は、ロックスクリプト[ChecksigPA]を含み、これは、UTXO０が償還されるために（厳密には、UTXO０を償還しようとする後続のトランザクションが有効であるために）、Aliceの署名SigPAを必要とする。[Checksig PA]は、Aliceの公開－秘密鍵ペアからの公開鍵PAの表現（つまりハッシュ）を含む。Tx１のインプット２０２は、Tx１を指すポインタ（例えば、そのトランザクションID、実施形態ではトランザクションTx０全体のハッシュであるTxID０による）を含む。Tx１のインプット２０２は、Tx０の任意の他の可能なアウトプットの中でそれを識別するために、Tx０内のUTXO０を識別するインデックスを含む。Tx１のインプット２０２は、さらに、Aliceが鍵ペアからのAliceの秘密鍵をデータの所定の部分（暗号において「メッセージ」と呼ばれることもある）に適用することによって作成された、Aliceの暗号署名を含むアンロックスクリプト<SigPA>を含む。有効な署名を提供するためにAliceが署名する必要があるデータ（又は「メッセージ」）は、ロックスクリプトにより、又はノードプロトコルにより、又はこれらの組み合わせによって定義され得る。
新しいトランザクションTx１がブロックチェーンノード１０４に到着すると、ノードはノードプロトコルを適用する。これは、ロックスクリプトとアンロックスクリプトを一緒に実行して、アンロックスクリプトがロックスクリプトで定義されている条件（この条件は１つ以上の基準を含むことができる）を満たしているかどうかをチェックすることを含む。実施形態では、これは、２つのスクリプトの連結を含む。
Figure 2023525973000002
 ここで、「||」は連結を表し、「<...>」はスタックにデータを配置することを意味し、「[...]」はロックスクリプトに含まれる機能である（本例では、スタックベースの言語）。同等に、スクリプトは。、スクリプトを連結するのではなく共通のスタックにより１つずつ実行されてよい。いずれの方法でも、一緒に実行する場合、スクリプトは、Tx０のアウトプット内のロックスクリプトに含まれるAliceの公開鍵PAを使用して、Tx１のインプット内のアンロックスクリプトが、データの期待部分に署名するAliceの署名を含むことを認証する。また、データの期待部分（「メッセージ」）も、この認証を実行するために含まれる必要がある。実施形態において、署名されたデータは、Tx１の全体を含む（従って、データの署名された部分がすでに本質的に存在するので、データの署名された部分を平文で指定する別個の要素が含まれる必要はない）。
公開－秘密暗号法による認証の詳細は、当業者には周知であろう。基本的に、Aliceが彼女の秘密鍵を用いてメッセージに署名した場合、Aliceの公開鍵とそのメッセージが平文ならば、ノード１０４のような別のエンティティは、そのメッセージがAliceによって署名されていなければならないことを認証することができる。署名は、典型的には、メッセージをハッシュし、ハッシュに署名し、署名としてメッセージにこれをタグ付けすることによって、公開鍵の所有者が署名を認証することを可能にする。従って、実施形態では、特定のデータ片又はトランザクションの部分等に署名するという言及は、データ片又はトランザクションの部分のハッシュに署名することを意味し得る。
Tx１内のアンロックスクリプトが、Tx０のロックスクリプトで指定された１つ以上の条件を満たす場合（示される例では、Aliceの署名がTx１内で提供され、認証されている場合）、ブロックチェーンノード１０４は、Tx１が有効であるとみなす。これは、ブロックチェーンノード１０４がTx１をトランザクションの順序付きセット１５４に追加することを意味する。ブロックチェーンノード１０４は、トランザクションTx１をネットワーク１０６内の１つ以上の他のブロックチェーンノード１０４に転送し、それによって、それがネットワーク１０６全体に電波されることになる。一旦、Tx１が妥当性確認され、ブロックチェーン１５０に含まれると、これは、Tx０からのUTXO０を消費したものとして定義する。Tx１は、未使用トランザクションアウトプット２０３を使用する場合にのみ有効であることに留意されたい。別のトランザクション１５２によって既に消費されたアウトプットを消費しようとする場合、Tx１は、たとえ他のすべての条件が満たされていても無効となる。従って、ブロックチェーンノード１０４は、先行するトランザクションTx０において参照されたUTXOが既に使用されているかどうか（既に別の有効なトランザクションへの有効なインプットを形成しているかどうか）もチェックする必要がある。これが、ブロックチェーン１５０がトランザクション１５２に定義された順序を課すことが重要である理由の１つである。実際には、所与のブロックチェーンノード１０４は、トランザクション１５２が消費されたUTXO２０３をマークする別個のデータベースを維持することができるが、最終的には、UTXOが消費されたかどうかを定義するのは、ブロックチェーン１５０内の別の有効なトランザクションへの有効なインプットを既に形成しているかどうかである。
所与のトランザクション１５２の全部のアウトプット２０３の中で指定された総量が全部のそのインプット２０２により指される総量より大きい場合、これは、殆どのトランザクションモデルにおいて無効の別の基礎である。従って、このようなトランザクションは、伝播されず、ブロック１５１に含まれることもない。
UTXOベースのトランザクションモデルでは、所定のUTXOを全体として使用する必要があることに注意する。UTXOで定義されている量のうち、別の分量が消費されている一方で、分量を「残しておく」ことはできない。ただし、UTXOからの量は、次のトランザクションの複数のアウトプットに分割できる。例えば、Tx０のUTXO０で定義された量は、Tx１の複数のUTXOに分割できる。従って、AliceがBobにUTXO０で定義された量の全てを与えることを望まない場合、彼女は残りの量を使って、Tx１の第２アウトプットの中で自分自身にお釣りを与えるか、又は別のパーティに支払うことができる。
特に、Aliceは、通常、彼女のトランザクションを公開するビットコインノード１０４のために手数料も含む必要がある。Aliceがマイナーのための手数料を含まない場合、Tx０はマイナーのブロックチェーンノード１０４によって拒否される可能性が高く、したがって、技術的には有効であるが、それは依然として伝搬されず、ブロックチェーン１５０に含まれない（ノードプロトコルは、彼らが望まない場合には、ブロックチェーンノード１０４にトランザクション１５２を受け入れることを強制しない）。一部のプロトコルでは、トランザクション手数料は、独自の別個のアウトプット２０３を必要としない（すなわち、別個のUTXOを必要としない）。代わりに、インプット２０２によって示される総量と、所与のトランザクション１５２のアウトプット２０３で指定される総量との間の差は、トランザクションを公開するブロックチェーンノード１０４に自動的に与えられる。例えば、UTXO０へのポインタがTx１への唯一のインプットであり、Tx１は１つのアウトプットUTXO１しか持っていないとする。UTXO０で指定されたデジタルアセットの量がUTXO１で指定された量より多い場合、その差は、UTXO１を含むブロックを公開するノード１０４により割り当てられてよい。しかし、代替的又は追加的に、必ずしも、トランザクション１５２のUTXO２０３のうちの独自のものにおいて、トランザクション手数料を明示的に指定できることは除外されない。
Alice及びBobのデジタルアセットは、ブロックチェーン１５０内の任意のトランザクション１５２の中で彼らにロックされたUTXOで構成されている。従って、典型的には、所与のパーティ１０３のアセットは、ブロックチェーン１５０を通して、様々なトランザクション１５２のUTXO全体に分散される。ブロックチェーン１５０内のどこにも、所与のパーティ１０３の総残高を定義する１つの数値は記憶されていない。各パーティへのロックされた、別の将来の（onward）トランザクションに未だ使用されていない全ての様々なUTXOの値をまとめることは、クライアントアプリケーション１０５におけるウォレット機能の役割である。ビットコインノード１０４のいずれかに格納されたブロックチェーン１５０のコピーをクエリすることにより、これを行うことができる。
スクリプトコードは、概略的に表現されることが多い（すなわち、正確な言語を用いない）ことに注意する。例えば、特定の機能を表現するオペレーションコード（opcode、オペコード）を使用してよい。「OP_....」は、スクリプト言語の特定のオペコードを表す。例として、OP_RETURNは、ロックスクリプトの始めにあるOP_FALSEが先行するとき、トランザクション内にデータを格納することができ、それによってデータをブロックチェーン１５０に不変に記録することができるトランザクションの使用不可能アウトプットを生成するためのスクリプト言語のオペコードである。例えば、データは、ブロックチェーンに格納することが望ましいドキュメントを含むことができる。
標準的に、トランザクションのインプットは、公開鍵PAに対応するデジタル署名を含む。実施形態において、これは楕円曲線secp２５６k１を使用するECDSAに基づく。デジタル署名は、特定のデータに署名する。幾つかの実施形態では、所与のトランザクションについて、署名はトランザクションインプットの一部、及びトランザクションアウトプットの全部又は一部に署名する。署名するアウトプットの特定の部分はSIGHASHフラグに依存する。SIGHASHフラグは、通常、署名の最後に含まれる４バイトのコードであり、どのアウトプットが署名されるかを選択する（従って、署名の時点で固定される）。
ロックスクリプトは、通常、各々のトランザクションがロックされているパーティの公開鍵を含んでいることを表す「scriptPubKey」と呼ばれることがある。アンロックスクリプトは、通常、対応する署名を提供することを表す「scriptSig」と呼ばれることがある。しかし、より一般的には、UTXOが償還される条件が署名を認証することを含むことは、ブロックチェーン１５０の全てのアプリケーションにおいて必須ではない。より一般的には、スクリプト言語は、任意の１つ以上の条件を定義するために使用され得る。したがって、より一般的な用語「ロックスクリプト」及び「アンロックスクリプト」が好ましい。
図１に示されるようにAlice及びBobのコンピュータ装置１０２a、１２０bの各々にあるクライアントアプリケーションは、付加的な通信機能を備えてよい。この追加機能は、Alice１０３aが、（いずれかのパーティ又は第三者の勧誘で）Bob１０３bと別個のサイドチャネル３０１を確立することを可能にする。サイドチャネル３０１は、ブロックチェーンネットワークと別個にデータの交換を可能にする。このような通信は、時に「オフチェーン」通信と呼ばれる。例えば、これは、パーティの一方がネットワーク１０６にトランザクション１５２をブロードキャストすることを選択するまで、ブロックチェーンネットワーク１０６上に登録されることなく、又はチェーン１５０上に進むことなく、AliceとBobとの間でトランザクション１５２を交換するために使用され得る。このようにトランザクションを共有することは、時に、「トランザクションテンプレイト」の共有と呼ばれる。トランザクションテンプレイトは、完全なトランザクションを形成するために必要な１つ以上のインプット及び／又はアウトプットが欠けていてよい。代替又は追加で、サイドチャネル３０１は、任意の他のトランザクションに関連するデータ、例えば、鍵、交渉される量又は条項、データコンテンツ、等を交換するために使用されてよい。
サイドチャネル３０１は、ブロックチェーンネットワーク１０６と同じパケット交換ネットワーク１０１を介して確立されてもよい。代替又は追加で、サイドチャネル３０１は、モバイルセルラネットワーク、又はローカル無線ネットワークのようなローカルエリアネットワーク、又はAliceとBobの装置１０２a、１０２bの間の直接有線若しくは無線リンクのような異なるネットワークを介して確立されてよい。一般に、本願明細書のどこかで言及されるサイドチャネル３０１は、「オフチェーン」で、つまりブロックチェーンネットワーク１０６と別個にデータを交換するための１つ以上のネットワーキング技術又は通信媒体を介する任意の１つ以上のリンクを含んでよい。１つより多くのリンクが使用されるとき、全体としてのオフチェーンリンクのバンドル又は集合がサイドチャネル３０１と呼ばれてよい。従って、Alice及びBobが特定の情報又はデータ片等をサイドチャネル３０１を介して交換すると言われる場合、これは、必ずしも全部のこれらのデータ片が正確に同じリンク又は同じ種類のネットワークを介して送信される必要があることを意味しないことに留意する。
モノのインターネット
IoTは、日常の物理的装置及びオブジェクトへのインターネットの拡張である。計算処理能力及びインターネット接続性を装備されると、装置は、互いに通信し相互作用でき、リモートで監視され制御されることができる。時間と共に、機械学習、リアルタイム分析及び複数の技術の収束により、IoTの定義は進化するが、無線センサネットワーク及び／又は制御システムをサポートできる装置のシステムがIoTを可能にする可能性があることが一般的に受け入れられる。
IoTシステムは、幾つかの問題に直面している。例えば、そのようなシステムの拡張性及びコストは、IoTシステムがそれらの最大の可能性に到達するのを妨げる可能性がある。集中化された方法で結合され制御されるとき、IoT装置は、データを送信するため及び制御コマンドを受信するために、バックエンドインフラストラクチャを必要とする。これらのバックエンドインフラストラクチャは、第三者クラウドサービス又は自社保有のサーバファーム上でホスティングされる。IoTソリューションの拡張性は、バックエンドサーバ及びデータセンタの拡張性により決定され、これは、IoTサービスプロバイダの法外に高い運用コストにつながる。結果として、多くの提案されるIoTソリューションは、コスト効率が悪く、毎日のシナリオでの使用に適さない。ネットワーク遅延のような性能測定も、IoT採用の率を決定する重要な因子になる。
IoTシステムが直面している別の問題は、自動化と制御との間のトレードオフである。IoTソリューションは、日常の電子装置へのリモートアクセス及び制御を可能にするよう設計される。殆どのIoTソリューションは、完全なユーザ制御、及び装置と他のIoTソリューションコンポーネントとの間の自動化された通信の間のバランスをとる。装置又はIoTシステムのいずれかが故障した場合、オーバライドメカニズムのような安全措置が取られる必要がある。
別の問題は、サイバー攻撃の脅威である。インターネットを介した装置の自動制御を可能にすることにより、ユーザは、彼ら自身をセキュリティリスクに晒している。これは２つの形式があり、１つはIoT装置メタデータをインターネットを介して送信することにより引き起こされるプライバシのリスクである。例えば、盗聴者が家電機器のような装置からのデータへのアクセスを得た場合、装置使用のパターンが犯罪者により、例えば不法目的侵入者が家に人がいるときを予測するために、使用される可能性がある。第２のリスクは、攻撃者又は第三者がIoT装置の制御を得る可能性である。重機又は危険な物品を操作するために使用されるような実行が厳格な制御ソフトウェアでは、攻撃は悲劇的な結果をもたらす可能性がある。
IoTシステムは、集中化又は非集中化及び／又はハイブリッドであるよう設計できる。集中化ソリューションは、ボトルネックに苦しむが、IoTシステム内の特権のあるコンポーネントにより、より速くより信頼できる制御が可能である。非集中化状態レポートは、IoTソリューションをより拡張性のあるものにする。エッジコンピューティングは、重要なアプリケーションについてネットワーク遅延を低減し、IoTシステムのクラウドへの依存を低減し、膨大な量のIoTデータの良好な管理を提供するのを助ける。非集中化処理の出現は、システムアーキテクチャにおいて、集中化及び分散型アーキテクチャの利点を利用する機会を強調する。階層型制御構造の中で集中化及び分散型システムを結合するハイブリッドシステムは、ユーザの安全性及び有用性の目的を向上できる。
図３は、本開示の実施形態を実施するための例示的なシステム３００を示す。例示的なシステム３００は、１つ以上の装置（つまりコンピューティング装置）３０２及び１つ以上のIoTノード３０３（つまり、ブロックチェーンクライアントアプリケーション１０５を実行する、従ってブロックチェーンネットワーク１０６の上に第１ネットワークを形成できるコンピューティング装置）の第１ネットワークを含む。明確化のために、第１ネットワークは、IoTネットワーク、つまりインターネットにより相互接続されるコンピューティング装置のネットワークとも呼ばれる。通常、エンド装置３０２及びIoTノード３０３は、日常の装置に実装される。エンド装置３０２は、様々な形式、例えば、ユーザ装置（例えば、スマートTV、スマートスピーカ、おもちゃ、ウェアラブル、等）、スマート家電（例えば、冷蔵庫、洗濯機、オーブン、等）、メータ若しくはセンサ（例えば、スマートサーモスタット、スマート照明器具、セキュリティセンサ、等）、のうちの１つを取ってよい。同様に、IoTノード３０３も、限定ではないが、エンド装置が取り得るのと同じ形式を含んでよい様々な形式をとってよい。IoTノード３０３は、専用サーバ機器、基地局、アクセスポイント、ルータ、等の形式を取ってもよい。幾つかの例では、各装置は、固定ネットワーク（例えば、IP）アドレスを有してよい。例えば、エンド装置のうちの１つ、一部又は全部は、モバイル装置と反対に、固定装置（例えば、スマート照明器具、又はスマート中央暖房制御、等）であってよい。
IoTネットワークは、パケット交換ネットワーク１０１、通常、インターネットのような広域インターネットワークである。パケット交換ネットワーク１０１のIoTノード３０３及び装置３０２は、パケット交換ネットワーク１０１内のオーバレイネットワークを形成するよう構成される。各ノード３０３は、１つ以上のプロセッサ、例えば、１つ以上の中央処理装置（CPU）、アクセラレータプロセッサ、特定用途向けプロセッサ、及び/又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）を含む各々のコンピュータ機器を含む。各IoTノード３０３はまた、メモリ、すなわち、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体又は媒体の形態のコンピュータ読み取り可能記憶装置を備える。メモリは、１つ以上のメモリ媒体、例えば、ハードディスクなどの磁気媒体、固体ドライブ（solid-state drive （SSD））、フラッシュメモリ又はEEPROMなどの電子媒体、及び/又は光ディスクドライブなどの光学的媒体を使用する１つ以上のメモリユニットを含んでもよい。
IoTネットワークの各IoTノード３０３は、ブロックチェーンクライアントアプリケーション１０５を作動する。IoTネットワークの各IoTノード３０３は、直接又は間接的にエンド装置３０２を制御するよう構成される。エンド装置３０２に直接結合されるIoTノード３０３は、該装置を直接制御できる。エンド装置３０２に直接結合されないIoTノード３０３は、例えば１つ以上の中間IoTノードを介して制御メッセージをエンド装置に転送することにより、該装置を間接的にのみ制御できる。各IoTノード３０３は、１つ以上のブロックチェーンノード１０４に結合される。
図３は、ブロックチェーンネットワーク１０６のサブセットであるブロックチェーンノード１０４のネットワーク３０４も示す。
図３に示されるように、IoTノード３０３は、IoTネットワーク及びブロックチェーンネットワーク１０６の両方の部分を形成する。一方で、ブロックチェーンノード１０４は、ブロックチェーンネットワーク１０６の部分のみを形成する。エンド装置３０２は図３ではIoTネットワークのみの部分を形成するとして示されるが、エンド装置３０２がブロックチェーンノード１０４に結合できることも排除されない。
図４は、例示的なIoTネットワークポロジを示す。IoTネットワークは、マスタIoTノード３０３a、１つ以上の中間IoTノード３０３ｂ、３０３cのうちの１つ以上のセット４０１、及びエンド装置３０２のセットを制御してよい。マスタIoTノード３０３aは、１つ以上の中間IoTノード３０３ｂ、３０３cを制御するよう構成される。IoTネットワークが、中間IoTノードの複数のセット（例えばレイヤ）４０１a、４０１ｂを含む場合、マスタIoTノード３０３aは、中間IoTノードの第１セット（レイヤ）６０１a（例えば、「サーバノード」３０３bのレイヤ）を直接制御し、及び中間IoTノードの１つ以上の更なるセット（レイヤ）４０１（例えば、「スレーブノード」３０３cのレイヤ）を間接的に制御するよう構成される。マスタIoTノード３０３aは、サーバ及びスレーブノードをオーバライドし及び制御する能力（つまり、許可）を有する。各サーバノード３０３bは、スレーブノード３０３cを制御する能力を有する。各スレーブノード３０３cは、スレーブノード３０３b及びマスタIoTノード３０３aの制御下にあるノードである。例として、エンド装置３０２aに指示するために、マスタIoTノード３０３aは、家来のノード３０３bを介してスレーブノード３０３cにコマンドを発行する。
図４の例示的なIoTネットワークは中間IoTノード３０３の２つのレイヤのみを示すが（サーバノードとスレーブノード）、他の例は、例えばマスタIoTノード３０３aとサーバノード３０３bとの間、及び／又はサーバノード３０３bとスレーブノード３０３cとの間に、中間IoTノードの１つ以上の更なるセットを含んでよい。図示のように、各IoTノードは、各々の結合４０２を介して１つ以上の他のノードに結合され、各エンド装置３０２は、各々の結合４０２を介して１つ以上のスレーブノードに結合される。１つ以上のノード（例えば、マスタIoTノード）は、以下では制御ノードと呼ばれる。
IoTネットワークノード３０３は、機能の範囲で、命令／特権の優位性で、及び／又はアクセスの範囲で、階層に対応してよい。幾つかの実装では、SPVノードの階層的セットは、「IoT制御部」を実装し、図３及び４のマスタ３０３a、サーバ３０３b、及びスレーブ３０３cに対応する３つの階層レベルを有する。マスタIoTノード３０３aは、１つ以上のサーバノード３０３bに指示子、各サーバノードは、１つ以上のスレーブノード３０３cに指示する。各スレーブノード３０３cは、１つ以上のサーバノード３０３bから命令を受信する。各スレーブノード３０３cは、１つ以上のIoT装置３０２と通信し、これらは、IoT制御部３０３とIoTエンド装置３０２との間の直接通信チャネルである。IoT制御部３０３の実行状態は、ブロックチェーントランザクションTxに記録される。各IoTノード、つまり、マスタ、サーバ、又はスレーブは、対応するトランザクションTxを生成し、ブロックチェーンネットワーク１０６にブロードキャストする能力を有する。各スレーブノードは、エンド装置３０２からのトリガ及び／又は確認信号をモニタし、全てのIoTノード３０３は、IoT制御部の全ロジックを実行するために、任意の他のIoTノードと相互作用する能力を有する。
マスタIoTノード、サーバノード、及びスレーブノードは、各々、ブロックチェーンネットワーク１０６上のノードに独立に結合し、ブロックチェーンクライアントアプリケーション１０５を動作させることができる。マスタIoTノード３０３aは、それらの制御下で直接及び間接的に、他のIoTノードの活動を監視し、ブロックチェーントランザクションTxの形式でこれらの他のIoTノードにコマンドを発行し、警告に応答するよう構成される。サーバノード３０３bは、サーバノード３０３bにより直接制御されないアドレスを含む複数のアドレスを見張るよう構成される。サーバノード３０３bは、マスタIoTノード３０３aにより、アクションを実行するよう命令され得る。スレーブノード３０３cは、それらの制御下でエンド装置３０２の活動を監視するよう構成される。スレーブノード３０３cは、サーバノード３０３bの直接コマンドの下にあり、マスタIoTノード３０３aによりアクションを実行するよう命令されることもできる。スレーブノード３０３cは、エンド装置３０２に対してゲートウェイノードとして動作する（つまり、エンド装置とブロックチェーンネットワーク１０６との間のゲートウェイ）。エンド装置３０２は、近くにあるスレーブノードに結合するよう構成される。それらは、エンド装置状態について、オフチェーンメッセージプロトコルを用いて報告する。
エンド装置３０２がIoTノード３０３により制御されるが、それら自体がIoTノード３０３を制御しないという点で、IoTノード３０３とエンド装置３０２とが区別されるが、エンド装置３０２はブロックチェーンネットワーク１０６のブロックチェーンノード１０４にも結合できることに留意する。つまり、幾つかの例では、エンド装置３０２は、ブロックチェーンクライアントアプリケーション１０５を動作させてよい。
IoTネットワークは、ブロックチェーンネットワークインフラストラクチャを使用して、コマンド及び制御階層構造を結合することにより、集中化と非集中化との間のバランスをとる。ネットワークのユーザは、クライアントサーバ、及び装置間のピアツーピア関係を含む、彼ら自身のマルチレベル制御階層構造を生成できる。ネットワークアーキテクチャは、２つのレイヤ：IoTネットワーク及びブロックチェーンネットワーク１０４を含む。ブロックチェーンネットワーク１０６は、バックエンドインフラストラクチャとして動作し、IoTネットワークとブロックチェーンネットワーク１０６との間には重なり合いがある。
要求及び応答プロトコル
IoTネットワーク３０３のIoTノード３０３は、通信プロトコルに従い動作してよい。ここで、IoTノード３０３はブロックチェーントランザクションTxを使用して、コマンド要求を発行し、それらのコマンド要求に基づき装置に命令し、コマンド確認応答を発行する。実施形態はIoTネットワークに関して説明されるが、一般に、本開示の教示は、ブロックチェーンクライアントアプリケーション１０５を作動させるネットワークエンティティ３０３及び該ネットワークエンティティの少なくともサブセットにより制御可能なエンド装置を含む任意のネットワークに適用され得る。
IoTネットワークの第１IoTノード３０３（例えば、マスタIoTノード３０３a又はサーバノード３０３b）は、第１トランザクションTx１を生成する。第１トランザクションTx１は、第１IoTノードにより署名されたインプットと、コマンドデータを含むアウトプットと、を含むコマンドデータは、制御されるべきエンド装置３０２の識別子と、エンド装置３０２を制御するためのコマンドメッセージと、を含む。第１IoTノードは、コマンドの生成元であってよい。つまり、第１IoTノードは、コマンドデータを生成してよい。
第１IoTノードは、第１トランザクションTx１を、エンド装置３０２を制御する、第１ネットワークの第２IoTノード３０３（例えば、スレーブノード３０３c）へ送信してよい。第１トランザクションTx１は、オフチェーンで送信されてよく、つまりブロックチェーンに送信されない。例えば、第１トランザクションTx１は、第１IoTノードから第２IoTノードへと直接、例えばインターネットを介して、送信されてよい。例えば、第１IoTノードはサーバノード３０３bであってよく、第２IoTノードはスレーブノード３０３cであってよい。代替として、第１トランザクションTx１は、間接的に、例えば１つ以上の中間IoTノードを介して送信されてよい。例として、第１トランザクションTx１は、マスタIoTノード３０３aからスレーブノード３０３cへ、サーバノード３０３bを介して送信されてよい。第２IoTノードは、エンド装置３０２に、有線又は無線結合を介して、例えばイーサネット又はWi-Fi結合を介して結合されてよい。
追加又は代替として、第１IoTノードは、ブロックチェーン１５０上で公開されるように、第１トランザクションTx１をブロックチェーンネットワーク１０６へ送信してよい。これは、第１トランザクションTx１が有効なトランザクションであることに依存する。後述するように、幾つかの場合には、第１トランザクションTx１をブロックチェーン１５０へ送信しないことが望ましい。
第２IoTノードは、第１トランザクションTx１を直接又は間接的に第１IoTノードから取得してよい。例えば、第１トランザクションTx１は、第２IoTノードへ１つ以上の中間IoTノードを介して転送されてよい。第２IoTノードは、コマンドデータを使用して、制御命令を、コマンドデータ内の装置識別子（「Device ID」）により識別されるエンド装置３０２へ送信する。コマンドデータ内の制御メッセージは、エンド装置３０２の所望のアクションを定義してよい。制御メッセージは、第２IoTノードに、複数の可能な命令のうちの特定の１つをエンド装置３０２へ送信させる。代替として、第２IoTノードは、単一の命令をエンド装置３０２へ送信するよう構成されてよい。つまり、第２IoTノードは、同じ命令のみをエンド装置へ送信する。これは、例えば、エンド装置３０２がセンサのような簡易な装置であり、命令がセンサ読み取りのための要求である場合に当てはまる。
コマンド（つまり、エンド装置に対する命令）は、装置へと、オフチェーンで有線又は無線結合を介して、例えばWi-Fiを使用して、送信されてよい。代替として、装置がネットワークのノードでもある場合、コマンドは、ブロックチェーントランザクションTxを介して送信されてよい。
幾つかの実施形態では、装置及び制御部通信の要求及び応答サイクルは、第１及び第２IoTノードにより実施されてよい。要求（コマンド）は、コマンドデータ（例えば、OP_FALSE OP_RETURNペイロード）を含むアウトプットを含む部分的に完了したトランザクションとして発行される。応答（コマンドの確認応答）は、要求側及び応答側ノードの両方の署名を含む最終トランザクションのブロードキャストである。メッセージの受信側がインプット及びアウトプットを追加できるが、コマンドデータ（例えば、OP_FALSE OP_RETURNペイロード）を変更することはできないので、トランザクションの順応性（malleability）はこの通信方法を可能にする。
第１IoTノードから第２IoTノードへと送信される第１トランザクションTx１は、第２アウトプットを有しないで送信されてよい。つまり、トランザクションは、単一のアウトプット（コマンドデータを含むアウトプット）を含む。部分的トランザクションを完成するために、第２IoTノードは、第１トランザクションにインプット及びアウトプットを追加することにより、トランザクションを更新してよい。インプットは、第２IoTノードの署名、つまり第２ノードの秘密鍵を用いて生成された署名を含む。アウトプットは、第２IoTノードの公開鍵にロックされたアウトプット、例えばP２PKHアウトプットである。P２PKHアウトプットをアンロックするために、支払いトランザクションのインプットは公開鍵を含まなければならない。その結果、公開鍵のハッシュ（例えばOP_HASH１６０）がP２PKHアウトプット内の公開鍵ハッシュと一致する。P２PKHアウトプットは、アウトプットをアンロックしようとするパーティに、２つのアイテム：公開鍵のハッシュがP２PKHアウトプット内のアドレス（ハッシュ）と一致するような公開鍵、及び公開鍵とトランザクションメッセージについて有効である署名、を必ずしもその順序でなく提供するよう課題を課す。公開鍵は、署名を生成するために使用される秘密鍵に対応してよい。代替として、署名は、第１公開鍵にリンクされてよく、アウトプットは異なる公開鍵にロックされてよい。第２IoTノードは、次に、ブロックチェーンネットワーク１０６に完了したトランザクションを送信してよい。完了したトランザクション（これらの実施形態ではコマンドトランザクションと呼ばれる）は、他のIoTノードが取得するように、ブロックチェーン１５０上で公開され、装置により実行されるコマンドのレコードとして機能する。つまり、トランザクションがブロードキャストされると、独立した観察者は、どの公開鍵がコマンド／メッセージを発行したか、及びどの公開鍵がそれに応答したか、を知ることができる。
図５A及び５Bは、例示的な部分的第１トランザクションTx１（partial）及び例示的な更新済み第１トランザクションTx１（complete）を示す。部分的第１トランザクションは、単一のインプット及び単一のアウトプットを含む。更新済み第１トランザクションは、第２IoTノードにより追加されたインプット及びアウトプットを含む。SIGHASH_SINGLE署名タイプは、所望のレベルのトランザクション順応性を達成するために使用できる。例えば、公開鍵PK０を有するIoTノードは、公開鍵PK１を有するIoTノードに命令を送信する。命令は、SIGHASH_SINGLE署名タイプを用いて署名されたトランザクションの使用不可能アウトプット（例えば、OP_FALSE OP_RETURNアウトプット）の中に符号化される。部分的に完了したトランザクションは有効である。命令が完了すると、PK１を有する第２IoTノードは、彼らの公開鍵にロックされたアウトプットを追加する。PK１を有する第２IoTノードは、SIGHASH_ALL署名タイプを用いてトランザクション全体に署名することにより、トランザクションを完成させる。
代替的実施形態では、第１IoTノードから第２IoTノードへと送信される第１トランザクションTx１は、第２アウトプットを有して送信されてよい。第２アウトプットは、第２IoTノードの公開鍵にロックされる。例えば、第２アウトプットは、第２IoTノードの公開鍵に対するP２PKHであってよい。
第１トランザクションTx１を完了するために、第２IoTノードは、第１トランザクションにインプットを追加することにより、第１トランザクションを更新する。第１トランザクションTx１は、今や、２つのインプットと２つのアウトプットを含む。第２インプットは、第２IoTノードの公開鍵を含む。第２インプット内の公開鍵は、第２アウトプットがロックされる公開鍵と同じであってよく又は同じでなくてもよい。完了すると、更新済み第１トランザクション（これらの実施形態ではコマンドトランザクションと呼ばれる）は、ブロックチェーン１５０上で公開されるように、ブロックチェーンネットワーク１０６へ送信される。コマンドトランザクションがブロードキャストされると、任意の独立した観察者は、どの公開鍵がコマンド／メッセージを発行したか、及びどの公開鍵がそれに応答したか、を知ることができる。
第２IoTノードの公開鍵にロックされた第２アウトプットは、第１トランザクションの第１インプットにより参照されるデジタルアセットの量よりも大きいデジタルアセットの量を割り当ててよい。その場合、第１トランザクションTx１は、ブロックチェーンノード１０４により有効であると見なされない、部分的に完了したトランザクションである。つまり、第１トランザクションTx１は、ブロックチェーンノード１０４が従う合意ルールを満たさないので、ブロックチェーン１５０のブロック１５１の中で公開されない。第１トランザクションTx１を更新するとき、第２IoTノードは、第１及び第２インプットにより参照されるデジタルアセットの結合された量が、第２アウトプットにロックされたデジタルアセットの量よりも大きいことを保証する必要がある。
図６A及び６Bは、例示的な部分的第１トランザクションTx１（partial）及び例示的な更新済み第１トランザクションTx１（complete）を示す。第１トランザクションは、第１アウトプット内のコマンドデータと、第２IoTノードの公開鍵にロックされた第２アウトプットと、を含む。更新済み第１トランザクションは、第２IoTノードにより追加された追加インプットを含む。PK０を有する第１IoTノードがPK１を有する第２IoTノードに、彼らがPK１を有する第２IoTノードによってのみ実行されることを望む命令を送信する場合、彼らは、両方のアウトプットをロックするがトランザクション手数料を支払わない（従って、ブロックチェーンノード１０４によりブロック１５１に含まれる可能性が低い）部分的に完了したトランザクションを送信できる。PK１にロックされたデジタルアセットを償還するために、PK１を有する第２IoTノードは、トランザクション手数料をカバーするインプットを提供する必要がある。部分的に完了したトランザクションを用いてコマンドを発行するために、<SigPK０>のSIGHASHフラグは、SIGHASH_ANYONECANPAYに設定され、コマンドデータを有するOP_FALSEOP_RETURNアウトプットを含む。これは、第１アウトプットに含まれるコマンドデータは確定するが、誰でも追加インプットを追加できることを意味する。コマンドを受信した公開鍵は、インプット８０１a内のデジタルトークンを償還するために、追加インプットを追加できる。新しいインプットを保証し、更なるトランザクションの順応性を防ぐために、トークンの受信側は、最小価値（ダスト）インプットを追加し、SIGHASH_ALLを用いてトランザクションアウトプットに署名する。
SIGHASHフラグは、署名がトランザクションのどの部分に署名したかを示すために、トランザクションインプット内の署名に追加されたフラグであることに留意する。デフォルトはSIGHASH_ALL（ScriptSig以外のトランザクションの全部の部分が署名されている）である。トランザクションの署名されていない部分は、変更できる。
図７を参照して、例示的な要求及び応答アルゴリズムが以下に提供される。制御装置３０３bは、IoTネットワーク上の他のIoTノードと通信するよう構成され、IoTネットワーク上の任意の他のIoTノードへの最短通信経路を計算できる。例えば、PKservは、PKslaveが、device_IDを有する装置に最も近い制御部であることを識別する。
ステップ１：公開鍵PKservを有する制御装置３０３bは、PKslaveを有する第２制御装置３０３cに部分コマンドTx１を送信する。トランザクションに含まれるIoTメッセージは、device_IDを有するターゲット装置及びコマンドを指定する。
ステップ２：第２制御装置（PKslave）は、トランザクションの署名が有効であること、及びIoTメッセージペイロードに含まれるメッセージがネットワークのルールに従い有効であることをチェックする。
ステップ３：第２制御装置（PKslave）は、コマンドメッセージ（「Msg」）を装置（device_ID）へ、オフチェーン通信（例えば、有線結合、Bluetooth、IP-to-IP）を介して送信する。
ステップ４：コマンドの要求するアクションが完了すると、装置（device_ID）は、コマンド完了又は確認応答メッセージ（「ack」）を、第２制御装置（PKslave）に返送する。
ステップ５：第２制御部（PKslave）は、第２インプットを追加し、署名し、トランザクションを完成させる。これは、第２制御部がコマンドの完了を確認したことをシグナリングする。
ステップ６：第２制御部（PKslave）は、ブロックチェーンネットワーク１０６に完成したトランザクションをブロードキャストする。
図８は、コマンドトランザクションの例示的なコマンドデータアウトプットを示す。第１コマンドトランザクションは、IoTノード３０３の署名を含むインプット（図示しない）と、コマンドデータを含むアウトプットと、を含む。この例では、プロトコル識別子（４バイト）に続いて、IoT通信情報を含む９３バイトのペイロードがある。通信情報は、コマンド命令の意図された受信側の３２バイトの装置ID、装置証明書の位置、コマンド、及び装置状態を含む。幾つかの例では、新しいコマンド又は状態更新を発行する全てのトランザクションは、このフォーマットに従わなければならない。さもなければ、それは無効なコマンドであると考えられる。任意のオンチェーンメッセージについてフィールドが必要ない場合、そのバイトは０x００００００００に設定されてよい。望ましくは、後述するように、ペイロードデータ自体は暗号化される。ペイロードデータは、次に、復号鍵を保持するパーティによってのみアクセスできる。以下の表は、例示的なIoTメッセージペイロードのフィールドを示す。ここで使用されるデータフィールドの特定のサイズ（バイト数）は例であり限定ではないことに留意する。
Figure 2023525973000003
装置状態の複製は、装置の報告された状態又は所望の状態の論理的表現である。IoTメッセージ内で、装置状態情報は、Device ID、Status、及びPrev. Statusに符号化される。装置IDに関連する最新のトランザクションは、現在の装置状態を表す。コマンド、応答、及び装置の状態に関連するデータを含むメッセージは、ブロックチェーン１５０上のタイムスタンプ付きブロック１５０に含まれる。
要するに、IoTネットワーク上のノード３０３は、IoTコマンドデータを含むトランザクションを用いて、及びブロックチェーンネットワーク１０６に結合してトランザクションをブロードキャストすることにより、直接通信する。ブロックチェーン１５０は、IoTネットワークコンポーネントからのコマンド及び状態更新を記録する、及びIoT装置３０２に関連するレポート及び警告を発行する、永久データストアとして使用される。
階層型ネットワーク
階層型ネットワーク（layered network （LN））は、通信チャネルの上に重ねられたオーバレイネットワークである。例えば、通信チャネルは、個人域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク（例えば、企業間P２Pネットワーク）、又はインターネットのような広域ネットワークのような、基礎にあるインフラストラクチャネットワークであってよい。他の例では、階層型ネットワークは、有線結合を介して結合されたLNノードのネットワークであってよい。更に他の例では、結合は、無線結合、例えば、Bluetooth又はWi-Fi結合であってよい。幾つかの例では、上述の例示的な結合の一部又は全部が使用されて、階層型ネットワークを形成してよい。
ネットワークのLNノードの一部又は全部は、結合プロトコルに従い階層型ネットワークに結合する（つまり、参加する又は再参加する）よう構成されてよい。結合プロトコルは、結合ノードが結合する（つまり参加又は再参加しようとする）ネットワークの特定のレイヤに依存して変化してよい。結合プロトコルを詳細に説明する前に、結合プロトコルにより生成され又は実施される一連の例示的な階層型ネットワークが説明される。しかしながら、これらは単なる説明のための例であり、一般に、結合プロトコルに従う任意の階層型ネットワークが生成されてよいことが理解される。
図９は、例示的な階層型ネットワーク（LN）９００の概略表現を示す。通常、LNは、コアLNノード９０１により構成されるコアネットワーク（又はコアレイヤ）、及び一連のレイヤ（又はシェル）を含む。コアレイヤは、第１LNレイヤとも呼ばれる。一連のレイヤは、コアレイヤの外側へ向かって、順に、第２LNノード９０２で構成される第２レイヤから、１つ以上の外側のレイヤへと広がる。各々の外側のレイヤは、外側のLNノード９０３のセットで構成される。図９には１つの外側のレイヤのみが示されるが、LNは任意の数の外側のレイヤを含んでよいことが分かる。特定の例として、図１１は、５つのレイヤを含むLN１１００の例を示し、図１２は、４つのレイヤを含むLN１２００の例を示す。
図９の例示的なLN９００は、５個のLNノード９０１、６個のLNノード９０２、及び８個の外側LNノード９０３を含む。幾つかのLN９００では、LNノードの数は、各レイヤと共に増大してよい。つまり、コアレイヤは最も少ないLNノードで構成され、最も外側のレイヤは最も多いLNノードで構成される。他の例では、コアレイヤと最も外側のレイヤとの間の１つ以上のレイヤが、最大数のLNノードで構成されてよい。本例では、コアレイヤは、LN９００の最も内側のレイヤであり、第２レイヤは中間レイヤであり、唯一の外側レイヤである外側レイヤが最も外側のレイヤである。
本例のコアレイヤ（LN内のネットワーク）は、完全なグラフを形成する。つまいｒ、各コアLNノード９０１は、各々の他のコアLNノード９０１に結合される。５個のLNノード９０１のコアレイヤでは、所与の例では、コアレイヤは１０個の別個のコア結合（つまり、２っつのコアLNノードの間の結合）を必要とする。他の例では（例えば、図１０）、コアレイヤは、完全なグラフでなくてもよい。コアレイヤは「ほぼ完全なグラフ」を形成してよい。ほぼ完全なグラフでは、少なくとも１つのLNノード９０１は、少なくとも１つの他のコアLNノード９０１に結合されない。１つのコア結合のみが失われていてよい。ほぼ完全なグラフの特定の例では、書くコアLNノード９０１は、他のコアLNノード９０１の全部ではないが１つ以上に結合されてよい。
第２レイヤは、第２LNノード９０２を含む。用語「第２LNノード」は、構成によりLN９００の第２レイヤ内に配置されたLNノード９０２のラベルとしてのみ使用されることに留意する。各第２LNノード９０２は、少なくとも１つのコアLNノード９０１に結合される。幾つかの例では、各第２LNノード９０２は、１つのコアLNノード９０１のみに結合されてよい。代替として、第２LNノード９０２の一部又は全部は、１つより多くのコアLNノード９０１に結合されてよい。例えば、第２LNノード９０２の一部又は全部は、コアLNノード９０１の各々全てに結合してよい。図９の例示的なLN９００では、各コアLNノード９０１は、２つの第２LNノード９０２に結合される。しかしながら、本例では、幾つかの第２LNノード９０２（縞模様の円で示されるノード）は、１つのコアLNノード９０１に結合され、幾つかの第２LNノード９０２（白い円で示されるノード及び影付きの円で示されるノード）は、２つのコアLNノード９０１に結合される。第２LNノード９０２（及び外側レイヤの外側LNノード９０３）は、同じコアLNノード９０１に結合され、「コミュニティ」と呼ばれる。例えば、各白色ノードは一緒に１つのコミュニティを形成し、各縞模様のノードは一緒にコミュニティを形成し、各影付きのノードは一緒にまた別のコミュニティを形成する。第２LNノード９０２とコアLNノード９０１との間の結合は、「祖先（ancestor）結合」と呼ばれ、太い破線で示される。
図９の例では、各第２LNノード９０２は、２つの他の第２LNノード９０２に結合される。幾つかの例では、第２LNノード９０２の一部又は全部は、他の第２LNノードとの結合を形成しなくてよい。例えば、幾つかの第２LNノード９０２は、他の第２LNノード９０２と結合されてよく、幾つかの第２LNノードは他の第２LNノード９０２と結合されてよい。これらの「イントラレイヤ」結合は、図９のノード間の実線で示される。
図９の外側レイヤは外側LNノード９０３を含む。ここで「外側レイヤ」の用語「外側」は、可能ではあるが全体としてLNネットワークの最も外側のレイヤに限定される必要はないことに留意する。各外側LNノード９０３は、少なくとも１つの第２LNノード９０２に結合される。幾つかの例では、各外側LNノード９０３は、１つのコアLNノード９０２のみに結合されてよい。代替として、外側LNノード９０３の一部又は全部は、１つより多くの第２LNノード９０２に結合されてよい。例えば、外側LNノード９０３の一部又は全部は、第２LNノード９０１の各々全てに結合してよい。図９の例示的なLN９００では、各外側LNノード９０３は、２つの第２LNノード９０２に結合される。幾つかの第２LNノード９０２（つまり、縞模様のノード）は、２つの外側LNノード９０３に結合され、幾つかの第２LNノード９０２（つまり、白いノード及び影付きのノード）は、３つの外側LNノード９０３に結合される。
図９の例では、各外側LNノード９０３は、同じレイヤの２つの他の外側LNノード９０３に結合される。幾つかの例では、外側LNノード９０３の一部又は全部は、同じレイヤの他の外側LNノード９０３との結合を形成しなくてよい。外側LNノード９０３の一部又は全部は、同じレイヤの別の外側LNノード９０３との少なくとも１つの結合を形成してよい。
同様に、少なくとも１つの第２LNノード９０２に結合されているので、各外側LNノード９０３も、少なくとも１つのコアLNノード９０１に結合される。外側LNノード９０３とコアLNノード９０１との間の結合は、「コア祖先（ancestor）結合」と呼ばれ、細い点線で示される。各外側LNノード９０３は、それらの祖先の第２LNノード９０２が結合さえっるコアLNノード９０１の各々に結合されてよい。図９に示されるように、各外側LNノード９０３は、それらの祖先の第２LNノード９０２が結合さえっるコアLNノード９０１の各々に結合されてよく、他のコアLNノード９０１には結合されない。この場合、各外側LNノード９０３は単一のコミュニティに属する。
図１０は、LN１０００の別の例の概略表現を示す。図９のLN９００と同様に、例示的なLN１０００は、コアレイヤ、第２レイヤ、及び外側レイヤを含む。これらの例示的なLN９００、１０００は、同じ数のLNノード（つまり、５このLNノード９０１、６個の第２LNノード９０２、及び８個の外側LNノード９０３）を共有するが、異なる数の結合を含む。例えば、本例では、コアLNノード９０１の間の幾つかの結合が存在しないので、コアレイヤは完全なグラフではない。別の相違点は、２つのコミュニティ（白いノードと影付きのノード）が、単一のコアLNノード９０１を含み、別のコミュニティ（影付きのノード）が３個のLNノード９０１を含むことである。更に別の相違点は、LN４００の外側シェルの中のLNノードの度数（degree）が１であり、LN９００の外側シェルにあるノードの度数が２であることと異なる点である。つまり、本例のLN１０００では、各外側LNノード９０３は、単一の他の外側LNノード９０３に結合される。従って、異なるレイヤのLNノードは異なる度数を有する。
図１１は、LN１１００の別の例の概略表現を示す。本例では、幾つかのコアLNノード９０１のみが、第２LNノード及び外側LNノード９０３に結合される。つまいｒ、本例では、幾つかのコアLNノード９０１のみが、他のコアLNノード９０１との結合を形成する。従って、本例では、LN９００は、単一のコミュニティ（影付きのノード）を含む。本例のLN９００は、５個のレイヤ：コアレイヤ、第２レイヤ、及び３個の外側レイヤを含む。コアレイヤは、ほぼ完全なグラフを形成する５個のコアノード９０１で構成される。ほぼ完全なグラフの本例では、単一のコア結合のみが欠けている。第２レイヤは、２個のコアLNノード９０１に結合される単一の第２LNノード９０２で構成される。第２レイヤは、２個のコアLNノード９０１に結合される単一の第２LNノード９０２で構成される。第３レイヤは、祖先結合を介して第２LNノード９０２に結合される単一の外側LNノード９０３で構成される。第３レイヤの外側LNノード９０３は、第２LNノード９０２が結合される２個のコアLNノード９０１にも結合される。外側LNノード９０３は、各々のコア祖先結合を介して、２個のコアLNノード９０１に結合される。第４レイヤも、単一の外側LNノード９０４で構成される。第４レイヤの外側ノードは、祖先結合を介して第３レイヤの外側LNノード９０３に、及び祖先結合を介して第２LNノード９０２に結合される。第４レイヤの外側LNノード９０４は、第３レイヤの第２LNノード９０２及び外側LNノード９０３が結合される２個のコアLNノード９０１にも結合される。外側LNノード９０４は、各々のコア祖先結合を介して、２個のコアLNノード９０１に結合される。最後に、第５レイヤは、２個の外側LNノード９０５で構成される。第５レイヤの２個の外側ノード９０５は、第４レイヤの外側LNノード９０４に、及び第３レイヤの外側LNノード９０３に、及び第２LNノード９０２に、結合される。各結合は祖先結合である。２個の外側LNノード９０５は、コア祖先結合を介して、２個のコアLNノード９０１にも結合される。本例のLN１１００では、第２レイヤのLNノード及び外側レイヤのLNノードは、同じレイヤの任意の他のLNノードに結合されない。
図１２は、LN１２００の別の例の概略表現を示す。このLNは、白いノード及び黒いノードにより示されるLNノードの２つのコミュニティを含む。本例では、コアレイヤは、完全なグラフ（つまりLNノードの完全なネットワーク）を形成する。各コミュニティは、３個のコアLNノード９０１の個別のセットを含む。本例のLN１２００は、４個のレイヤ（コアレイヤ、第２レイヤ、及び２個の外側レイヤ）を含む。外側レイヤの各LNノードは、先行するレイヤの中の１つのLNノードに結合される。図１１の例示的なLN１１００と同様に、第２レイヤのノード及び外側レイヤのLNノードは、同じレイヤの任意の他のLNノードに結合されない。
本発明の幾つかの実施形態のLNは、曼荼羅ネットワークであり（又はそれを含み）、又は曼荼羅ネットワークの全部ではなく一部の特性を共有してよい。例えば、LNは、幾つかの類似の特徴を共有してよいが、代わりに、ブロックチェーンネットワーク１０６を利用するサービス及びユーザネットワークのためにより柔軟な望ましい接続構造を可能にするよう設計されてよい。
一般に、LNの基礎にあるインフラストラクチャネットワークは、ブロックチェーン１５０であり、LNはブロックチェーン１５０の上に重ねられたオーバレイネットワークである。LNのLNノードは、ブロックチェーンネットワーク１０６との結合を有するノード（例えば、簡易支払い検証（simplified payment verification （SPV））方法を実行するよう構成される軽量クライアント）である。レイヤネットワークの外側ノードは、オフチェーン装置に結合される。しかしながら、装置の一部又は全部がブロックチェーンネットワーク１０６との結合を有し得ることが排除されない。
LNノード９０１、９０２、９０３は、オーバレイネットワークレベルで互いの間の結合を形成するよう構成される。つまり、階層型ネットワークのLNノード９０１、９０２、９０３は、それらが階層型ネットワークの他のLNノード９０１、９０２、９０３と形成できる及びできない結合を指定するオーバレイネットワークプロトコルに従うよう構成される。従って、全部のLNノードは基礎にあるインフラストラクチャ（例えば、インターネット）を介して物理的に互いに結合可能であってよいが（しかし必須ではない）、それらが階層型ネットワークのLNノード９０１、９０２、９０３として参加しているとき、階層型ネットワーク９００の関連するオーバレイネットワークプロトコルに従い動作し、従って、そのようなLNノード９０１、９０２、９０３の間の結合がより限定されてよい。階層型ネットワーク９００のLNノード９０１、９０２、９０３の間の結合は、それらのノードが直接通信できる事を意味する。これは、この文脈では、階層型ネットワーク９００の別のLNノード９０１、９０２、９０３を介してホップを実行する必要がないことを意味する。階層型ネットワークのようなオーバレイネットワークの文脈では、「結合」は、階層型ネットワーク９００のレベル（つまり、階層型ネットワークのオーバレイネットワークのレベル）の結合（つまり、エッジ）を意味する。
LN９００のLNノード９０１、９０２、９０３は、デジタル証明書により、互いに識別し通信してよい。つまり、LNノード９０１、９０２、９０３のうちの一部又は全部は、各々のデジタル証明書に関連付けられてよい。デジタル証明書は、各々のLNノード９０１、９０２、９０３の識別子、例えば該ノードに関連付けられた公開鍵、ノードのネットワークアドレス（例えば、IPアドレス）、等を含み、それを表明する。LN９００のLNノード９０１、９０２、９０３は、該LNノードに結合するために、異なるノードのデジタル証明書を使用してよい。例えば、外側LNノード９０３は、第２LNノード９０２からデジタル証明書を取得し、デジタル証明書に含まれる第２LNノードの識別情報を使用して、第２LNノード９０２に結合してよい。所与のレイヤのLNノードは、レイヤの順序付きセットの中の次のレイヤのLNノードにデジタル証明書を発行してよい。つまり、コアLNノード９０１は、第２LNノード９０２にデジタル証明書を発行してよく、第２LNノード９０２は第１外側レイヤの外側LNノード９０３にデジタル証明書を発行してよく、以下同様である。幾つかの例では、所与のレイヤのLNノードは、同じレイヤのLNノードにデジタル証明書を発行してよい。例えば、第２LNノード９０２は、１つ以上の他の第２LNノード９０２に各々のデジタル証明書を発行してよい。
複数のマスタノード
図１３は、図４の例示的なネットワーク３０３の重要性を示す。つまり、マスタIoTノード３０３aが壊れ、障害になり、又はネットワーク３００上の他のIoTノード３０３を制御若しくは監視できなくなった場合、ネットワーク３０３は、意図したように動作できない可能性がある。例えば、悪意あるパーティが、マスタIoTノード３０３aを乗っ取り、該マスタIoTノード３０３aがIoTネットワーク上の他のIoTノードを制御することを妨害するかもしれない。
図１４は、本発明の実施形態を実施するための例示的なネットワーク１４００を示す。ネットワークは、層に（つまり、IoTネットワークの各々のレイヤにより定義される階層構造で）配置された複数のIoTノードを含む点で図３のネットワークと同様である。ネットワーク１４００は、複数のマスタIoTノード３０３aを含む点で、図３のネットワークと異なる。本例では、２つのマスタIoTノード３０３a、３０３a’のみが示されるが、通常、ネットワーク１４００は、任意の数のマスタIoTノード３０３aを含んでよい。各マスタIoTノードは、中間IoTノードの各々のセットに結合され、それらを制御するよう構成される。例えば、第１マスタIoTノード３０３a’（白い円で示される）は、１つの中間IoTノード３０３b’（白い円で示される）に結合され、それを制御するよう構成される。一方、第２マスタIoTノード３０３a（縞模様の円で示される）は、２個の中間IoTノード３０３b（縞模様の円で示される）に結合される。図１４から分かるように、第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノード３０３aにより制御される２個の中間IoTノード３０３bにも結合される。幾つかの例では、第２マスタIoTノード３０３aは、第１マスタIoTノード３０３a’により制御される中間IoTノード３０３b’に結合されてよい。各中間レイヤの各中間IoTノード３０３b、３０３b’は、次の中間レイヤの１つ以上の中間IoTノード３０３cに、又は装置レイヤの場合には１つ以上のエンド装置３０２に結合される。
別の方法では、ネットワーク１４００は、階層型ネットワークとして構成され、コアレイヤが複数のマスタIoTノード３０３aと、次に一連の外側レイヤを含む。マスタIoTノードの各々は、各々の他のマスタIoTノードに結合されてよい（例えば、コアレイヤは完全なグラフであってよい。）。代替として、コアレイヤは、上述のようなほぼ完全なグラフであってよい。外側レイヤは、１つ以上の中間レイヤを含む。各中間レイヤは、１つ以上の中間IoTノードを含む。コアレイヤの各マスタIoTノードは、通常動作下で、第１中間レイヤの中間IoTノードの各々のセットを制御する。つまり、中間レイヤは、コアレイヤに直接結合される。第１マスタIoTノード３０３a’により制御される中間IoTノードの各々のセット、及び第２マスタIoTノード３０３aにより制御される中間IoTノードの各々のセットは、排他的セットであってもそうでなくてもよい（つまり、それらは重複してもしなくてもよい）。また、マスタIoTノードのうちの１つ以上が、異なる中間レイヤ、例えば第２中間レイヤの１つ以上の中間IoTノードに結合されることも排除されない。階層型ネットワークは、１つ以上のエンド装置を含む装置レイヤも含む。図３～８を参照して、マスタIoTノード３０３a、中間IoTノード３０３b、３０３c、及びエンド装置３０２に属する特徴の任意のものが、それらのノード及び装置の以下の説明に等しく適用できる。
幾つかの実施形態では、ネットワーク１４００は、各々図９～１２を参照して説明された階層型ネットワーク９００、１０００、１１００、１２００のうちのいずれか１つの特性のうちの１つ、一部又は全部を共有してよい。例えば、ネットワーク１４００は、曼荼羅ネットワークの形式をとり、又は曼荼羅のような特性を共有してよい。
図１３に示すように、ネットワークが単一のマスタIoTノード３０３aで構成されるとき、問題が生じる。この問題は、異なるマスタIoTノードに問題が生じた場合に、マスタIoTノードをバックアップとして動作させることにより、本発明により解決される。例えば、第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノード３０３aに問題がある（例えば、故障した）場合に、第２マスタIoTノード３０３aにより制御される中間IoTノード３０３bの制御を引き受けてよい。
以下は、第２マスタIoTノード３０３aのバックアップとして動作する第１マスタIoTノード３０３a’の観点で説明する。しかし、一般に、複数のマスタIoTノードのいずれかが第１マスタIoTノード３０３aに属するアクションを実行してよいことが理解される。
第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノードの各々の中間IoTノードのセット、つまり第２中間IoTノードセットを制御する能力に影響を与える問題（又は複数の問題）を識別する。
例えば、問題は、例えば、上述の要求及び応答プロトコルに従いコマンドトランザクションを第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードに発行することにより、第２マスタIoTノード３０３aが第２中間IoTノードセットを制御できないことであってよい。第２マスタIoTノード３０３aは、例えば、第２マスタノード３０３aの故障又は他の技術的問題のために、又は第２マスタIoTノード３０３aが悪意あるパーティにより侵害されたために、第２中間IoTノードセットを制御できないことがある。
別の例として、問題は、第２マスタIoTノード３０３aが、ロードバランス問題を経験していることであってよい（例えば、ネットワーク１４００の１つ以上の結合に渡るトラフィックが多すぎる）。ロードバランス問題は、ネットワーク全体の問題であってよい。つまり、ネットワークに渡る負荷は、全体として、閾値量を上回る。その状況では、第２マスタIoTノードは、負荷を許容可能な閾値より低くするために、自身の結合のうちの１つ以上を無効にする必要があってよい。他の例では、第２マスタIoTノードは、他のマスタIoTノードのうちの１つ（例えば、第２マスタIoTノード）から命令を受信してよい。命令は、特定の結合をドロップするよう第２マスタIoTノードに指示する。幾つかの例では、第２マスタIoTノード３０３aは、結合をドロップするのではなく、トラフィックを第１マスタIoTノード３０３a’へとリダイレクトすることにより、ロードバランス問題を処理してよい。
ロードバランス問題は、第２マスタIoTノードと、第２マスタIoTノード３０３aに結合された特定の中間IoTノード又は中間IoTノードセットとの間の負荷であってよい。第２マスタIoTノードは、例えば増大した負荷を許容可能な閾値量の範囲内にするよう、結合又は複数の結合を無効にしてよい。代替として、第２マスタIoTノードは、例えば別のマスタIoTノードからの結合をドロップする命令に応答して、該マスタIoTノードとの結合をドロップしてよい。
（第２マスタIoTノード３０３自身又は別のノード、例えば第１マスタIoTノードによる）ロードバランス問題の検出は、階層型ネットワーク内の第２マスタIoTノードと１つ以上の他のノードとの間の結合上の負荷が閾値を超えると検出することを含んでよい。このような負荷は、例えば、帯域幅、誤り率、パケット損失レート、遅延、ジッタ、又は１つ以上のそのような測定の中で結合する結合メトリックの観点で測定されてよい。代替として又は追加で、ロードバランス問題の検出は、第２マスタIoTノードにおける処理負荷が閾値を超えると検出することを含んでよい。これは、例えば、第２マスタIoTノードの消費された処理リソース、又は第２マスタIoTノードの利用可能な処理リソースの観点の指標であってよい。
実施形態では、ロードバランス問題の検出は、IoTネットワークの第２マスタIoTノードと１つ以上の他のノード（例えば、第２ノードセットのうちの１つ以上のノード）との間の結合の数が、結合の閾数、例えば第２マスタIoTノードへの合計結合の最大数を超えたと検出することを含んでよい。例えば、第２マスタIoTノードは、ネットワーク１４００の結合プロトコルにより許容される最小又は最大数の結合を維持するよう要求されてよい。
閾値は、第２マスタIoTノードと特定のレイヤのノードとの間の結合の閾値であってよい。例えば、第２マスタIoTノードは、特定数のコア結合、又は（例えば、特定の中間レイヤの若しくは中間レイヤ全体に渡る）中間IoTノード３０３bへの結合を形成（及び維持）することのみを許可されてよい。第２マスタIoTノードは、中間IoTノードへの自身の結合のうちの１つ以上をドロップし、及び／又は自身の結合した中間IoTノードのうちの１つ以上に、第２マスタIoTノードへのそれらの結合をドロップするよう指示してよい。ドロップされる結合の数は、許容可能な結合の閾数を上回る結合の数に等しいか又はそれより多くてよい。
幾つかの実施形態では、各々のIoTノードとの結合を無効にすることは、第２マスタIoTノードにより各々のIoTノードに発行された各々のデジタル証明書を取り消すことを含んでよい。これらの例では、IoTノードは、別のIoTノードと結合するために、有効なデジタル証明書を有していなければならない。第２マスタIoTノードは、中間ノードにデジタル証明書を発行する責任があってよい。第２マスタIoTノードは、中間IoTノード３０３bとの結合を無効にするために、該ノードのデジタル証明書を取り消してよい。
別の例として、問題はプライバシ問題であってよい。つまり、第２マスタIoTノードは、ネットワークのプライバシ侵害の指示を受信してよい（又はそれに関する情報を取得してよい）。プライバシ問題は、第２マスタIoTノードがハッキングされるか又は故障になることであってよい。或いは、プライバシ問題は、（例えば、第２マスタIoTノード又はネットワークの他のノードの）識別情報が破損する（例えば、盗まれるか漏洩する）ことであってよい。第２マスタIoTノード３０３aは、IoTネットワークに対する更なる損傷を防ぐために、第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードとの自身の結合をドロップしてよい。識別情報は、第２マスタIoTノード３０３aに関連付けられた秘密及び／又は公開鍵を含んでよい。
第１マスタIoTノード３０３a’は、ネットワークの１つ以上の他のノードからの指示に基づき問題を識別するよう構成されてよい。例えば、第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノード３０３aから、及び／又は第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードから、例えば、第２マスタIoTノード３０３aがもはや制御できないという指示、又は第２マスタIoTノード３０３aによる制御が影響を受けているという指示のような、指示を受信してよい。特定の例として、第２マスタIoTノード３０３aが１つ以上の中間IoTノードとの結合を無効にしなければならない場合、第２マスタIoTノード３０３aは、第１マスタIoTノード３０３a’に、無効にされる結合を通知してよい。第２マスタIoTノード３０３aとの結合が無効にされた中間IoTノードは、又は第２マスタIoTノード３０３aの代わりに、第１マスタIoTノード３０３aに無効にされた結合を通知してよい。例えば、第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードは、第１マスタIoTノード３０３a’がそれらの又は第２中間IoTノードセットのうちの他のノードの制御を引き受けることを要求してよい。
追加又は代替として、第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノード３０３aと通信する試みが失敗したことに基づき、問題を識別するよう構成されてよい。つまり、第１マスタIoTノード３０３a’は、第１マスタIoTノード３０３a’はが第２マスタIoTノード３０３aと結合できない場合に、第２マスタIoTノード３０３aに問題があると決定してよい。
第２マスタIoTノード３０３aの問題を識別する別の追加又は代替のオプションとして、第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノード３０３aが閾時間量の間に第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードにコマンドトランザクションを（例えば、上述の要求及び応答プロトコルの部分として）発行しないと決定してよい。例えば、第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノード３０３aにより発行された及び／又はその制御下で中間IoTノードへ送信されるトランザクションについて、ブロックチェーン１５０を（例えば、周期的に又はアドホックベースで）監視してよい。つまり、第２マスタIoTノードの署名により署名された又は各々の中間IoTノードの各々の公開鍵（又は公開鍵ハッシュ又は所与の中間IoTノードに関連付けられた任意の他のブロックチェーンアドレス）にロックされたトランザクションである。そのようなトランザクションが期待される時間期間（例えば、１分、１時間、等）内に発行されない場合、第１マスタIoTノード３０３a’は、それを、第２マスタIoTノード３０３aに問題があることの指示として取り入れる。
別のオプションとして、第１マスタIoTノード３０３a’は、中間IoTノードの状態が所定の時間期間に渡り変化しない場合に、第２マスタIoTノード３０３aに問題があると識別してよい。追加又は代替として、第１マスタIoTノード３０３a’は、第２中間IoTノードセットにより制御されるエンド装置のうちの１つ以上の状態が所定の時間期間に渡り変化しない場合に、第２マスタIoTノード３０３aに問題があると識別してよい。例えば、図８に示すように、要求及び応答プロトコルの部分として、ノード及び／又はエンド装置は、要求及び応答トランザクションの中で、それらの状態を報告してよい。装置の状態が設定された時間期間内に変化しない場合、これは、中間IoTノードが装置にその時間期間内にアクションを実行するよう指示しなかったことを示してよい。これは、また、第２マスタIoTノード３０３aが中間IoTノードに、その時間期間内にエンド装置３０２を制御するよう指示しなかったことを示してよい。
第１マスタIoTノード３０３a’は、第２マスタIoTノード３０３aの上述の問題のうちの１つ以上を識別することに応答して、第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードを制御するよう構成される。上述のように、ネットワーク１４００上のノードの制御は、コマンドトランザクションを発行することにより実行される。従って、問題の識別に応答して、第１マスタIoTノード３０３a’は、各々のコマンドトランザクションを、第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードに発行するよう構成される。幾つかの例では、コマンドトランザクションは、第２中間IoTノードセットの各々のために使用される。他の例では、コマンドトランザクションは、第２中間IoTノードセットのうちの幾つかのノードにのみ、例えば、第２中間IoTノード３０３aが制御することができないノードに、発行されてよい。
IoTネットワークのIoTノード（マスタIoTノード及び中間IoTノードを含む）により実施される例示的な要求及び応答プロトコルの完全な説明は以上に提供されたので、第１マスタIoTノード３０３a’により実行され得る特定のアクションに関するものを除き、詳細は再び説明されない。
第２中間IoTノードセットのうちの１つのノードに発行された各コマンドトランザクションは、例えばP２PKHアウトプットにより、その中間IoTノードの公開鍵にロックされたアウトプットを含んでよい。コマンドトランザクションは、１つ以上のインプット、例えば第１マスタIoTノード３０３a’の署名を含むインプットも含んでよい。
第２中間IoTノードセットのうちの１つのノードに発行されたコマンドトランザクションは、該中間IoTノードにより制御される１つ以上のエンド装置を制御するためのコマンドデータを含んでよい。例えば、コマンドデータは、制御されるべき装置の各々の装置識別子を含んでよい。上述のように、コマンドデータは、コマンドトランザクションの使用不可能アウトプットに含まれてもよい。しかしながら、コマンドデータが使用可能アウトプット、例えば中間IoTノードの公開鍵にロックされたアウトプットに含まれてよいことが排除されない。
第１マスタIoTノード３０３a’は、ブロックチェーン１５０に含まれるように、ブロックチェーンネットワーク１０６にコマンドトランザクションを提出してよい。追加又は代替として、各々のコマンドトランザクションは、各々の中間IoTノードに、例えばセキュアな通信チャネルを介して直接送信されてよい。
幾つかの例では、第１マスタIoTノード３０３a’は、例えば要求トランザクションの形式で、第２中間IoTノードセットのうちの１つのノードを制御するための要求を受信してよい。第１マスタIoTノード３０３a’は、これを、第２マスタIoTノード３０３aに問題があることの指示として受け取り、次に、第２中間IoTノードセットのうちの１つ以上のノードにコマンドトランザクションを発行してよい。例として、要求トランザクションは、第１マスタIoTノード３０３a’が完成させブロックチェーンネットワークに提出する部分的トランザクションであってよい。要求トランザクションを完成させることは、要求トランザクションに（第１マスタIoTノード３０３a’の署名を含む）インプットを追加することを含んでよい。他の例では、要求トランザクションは、第１マスタIoTノード３０３a’の公開鍵にロックされたアウトプットを有する完成トランザクションであってよく、第１マスタIoTノード３０３a’は、中間IoTノードを制御するために、コマンドトランザクションを使用して該アウトプットを使用してよい。
結論
開示された技術の他の変形例又は使用事例は、本明細書で開示されると、当業者に明らかになり得る。本開示の範囲は、記載された実施形態によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上述の幾つかの実施形態は、ビットコインネットワーク１０６、ビットコインブロックチェーン１５０、及びビットコインノード１０４の観点で説明された。しかしながら、ビットコインブロックチェーンは、ブロックチェーン１５０の１つの特定の例であり、上述の説明は任意のブロックチェーンに一般的に適用されてよいことが理解される。つまり、本発明は、ビットコインブロックチェーンに何ら限定されない。より一般的には、上述のビットコインネットワーク１０６、ビットコインブロックチェーン１５０、及びビットコインノード１０４への言及は、ブロックチェーンネットワーク１０６、ブロックチェーン１５０、及びブロックチェーンノード１０４により各々置き換えられてよい。ブロックチェーン、ブロックチェーンネットワーク、及び／又はブロックチェーンノードは、ビットコインブロックチェーン１５０、ビットコインネットワーク１０６、及びビットコインノード１０４の上述の特性の一部又は全部を共有してよい。
本発明の好適な実施形態では、ブロックチェーンネットワーク１０６は、ビットコインネットワークであり、ビットコインノード１０４はブロックチェーン１５０のブロック１５１を生成し、公開し、伝播し、及び格納する上述の機能の少なくとも全部を実行する。これらの機能の全部ではなく１つ又は一部のみを実行する他のネットワークエンティティ（又はネットワーク要素）が存在することが除外されない。つまり、ネットワークエンティティは、ブロックを伝播し及び／又は格納する機能を実行してよいが、ブロックを生成し公開しなくてよい（これらのエンティティが好適なビットコインネットワーク１０６のノードと見なされないことを思い出してほしい）。
本発明の好適でない実施形態では、ブロックチェーンネットワーク１０６はビットコインネットワークでなくてもよい。これらの実施形態では、ノードが、ブロックチェーン１５０のブロック１５１を生成し、公開し、伝播し、及び格納する機能の全部ではなく少なくとも１つ又は一部を実行してよいことが除外されない。例えば、これらの他のブロックチェーンネットワークでは、「ノード」は、ブロック１５１を生成し公開するよう構成されるが該ブロック１５１を格納し及び／又は他のノードに伝播しないネットワークエンティティを表すために使用されてよい。
更に一般的には、上述の用語「ビットコインノード」１０４の言及は、用語「ネットワークエンティティ」又は「ネットワーク要素」と置き換えられてよい。このようなエンティティ／要素は、ブロックを生成し、公開し、伝播し、及び格納する役割のうちの一部又は全部を実行するよう構成される。そのようなネットワークエンティティ／要素の機能は、ハードウェアで、ブロックチェーンノード１０４を参照して上述したのと同じ方法で実装されてよい。
上記の実施形態は、単なる例示として説明したものであることが理解されるであろう。より一般的には、以下の記述のうちの任意の１つ以上に従った方法、装置又はプログラムが提供され得る。
（ステートメント１）
ブロックチェーントランザクションを用いて階層型ネットワークの装置を制御する、コンピュータにより実施される方法であって、前記階層型ネットワーク（LN）は、順序付きレイヤセットに構成された複数のLNノードを含み、前記順序付きレイヤセットは、順に、各々がブロックチェーンネットワークの１つ以上のブロックチェーンノードに結合された複数のマスタノードを含むコアレイヤ、各々の中間ノードセットを含む１つ以上の中間レイヤ、及びエンド装置セットを含む装置レイヤ、を含み、各マスタノードは、各々の中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第１マスタノードは第１中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第２マスタノードは第２中間ノードサブセットを制御するよう構成され、各中間ノードは、各々のエンド装置サブセットを制御するよう構成され、前記方法は、第１マスタノードにより実行され、
前記第２マスタノードによる、前記第２中間ノードサブセットのうちの少なくとも１つの制御に影響を与える１つ以上の問題を識別するステップと、
応答して、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに該ノードを制御する各々のコマンドトランザクションを発行するステップと、
を含む方法。
（ステートメント２）
前記１つ以上の問題を識別するステップは、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードを制御するために、前記第２マスタノードが使用できないと識別するステップを含む、ステートメント１に記載の方法。
（ステートメント３）
前記１つ以上の問題を識別するステップは、前記第２マスタノードに関連付けられたロードバランス問題を識別するステップを含む、ステートメント１又は２に記載の方法。
（ステートメント４）
前記ロードバランス問題は、前記第２中間ノードセットのうちの１つ以上と前記第２マスタノードとの間の結合に渡る負荷が所定の閾値より高いことを含む、ステートメント３に記載の方法。
（ステートメント５）
前記ロードバランス問題は、前記第２中間ノードセットのうちの１つ以上と前記第２マスタノードとの間の結合に渡る負荷が全体として所定の閾値より高いことを含む、ステートメント３又は４に記載の方法。
（ステートメント６）
前記ロードバランス問題は、前記第２マスタノードと前記第２中間ノードセットとの間の結合の数が所定の閾値より高いことを含む、ステートメント３～５のいずれか一項に記載の方法。
（ステートメント７）
前記各々のコマンドトランザクションは、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに関連付けられた各々の公開鍵にロックされた第１アウトプットを含む、ステートメント１～６のいずれかに記載の方法。
（ステートメント８）
前記各々のコマンドトランザクションは、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに、該ノードにより制御されるエンド装置サブセットのうちの１つ以上のエンド装置を制御させる、ステートメント１～７のいずれかに記載の方法。
（ステートメント９）
前記各々のコマンドトランザクションは、各々のコマンドデータを含み、前記各々のコマンドデータは、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードにより制御されるエンド装置サブセットのうちの前記１つ以上のエンド装置の各々の識別子を含む、ステートメント８に記載の方法。
例えば、コマンドデータは、コマンドトランザクションの使用不可能アウトプットに含まれてもよい。
（ステートメント１０）
前記各々のコマンドトランザクションは、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに、各々の制御命令を前記エンド装置サブセットのうちの前記１つ以上のエンド装置へ送信させるよう構成され、前記各々の制御命令は前記各々のコマンドデータに基づく、ステートメント１～９のいずれかに記載の方法。
コマンドデータは、暗号化されるか又は符号化されてよい。
（ステートメント１１）
前記各々のコマンドトランザクションは、前記第１マスタノードの各々の公開鍵にリンクされた署名を含む第１インプットを含む、ステートメント１～１０のいずれかに記載の方法。
（ステートメント１２）
前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに前記各々のコマンドトランザクションを発行するステップは、前記各々のコマンドトランザクションを該ノードに送信するステップを含む、ステートメント１～１１のいずれかに記載の方法。
例えば、オフチェーン通信チャネルを用いる。
（ステートメント１３）
前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに前記各々のコマンドトランザクションを発行するステップは、前記ブロックチェーン上で公開されるように、前記各々のコマンドトランザクションを１つ以上のブロックチェーンノードに送信するステップを含む、ステートメント１～１２のいずれかに記載の方法。
（ステートメント１４）
前記１つ以上の問題を識別するステップは、
前記第２マスタノードにより前記第２中間ノードサブセットのうちの一部又は全部のノードの制御に影響を与える１つ以上の問題を識別するステップと、
応答して、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記一部又は全部のノードを制御するために、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記一部又は全部のノードに各々のコマンドトランザクションを発行するステップと、
を含むステートメント１～１３のいずれかに記載の方法。
（ステートメント１５）
前記１つ以上の問題を識別するステップは、以下：
前記階層型ネットワークの１つ以上のノードから指示を受信するステップであって、前記指示は、前記第２マスタノードが、前記第２マスタノードにより前記第２中間ノードサブセットのうちの一部又は全部のノードの制御に影響を与える１つ以上の問題を経験していることを示す、ステップと、
前記第２マスタノードとの結合を確立しようと試み失敗するステップと、
前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノード、及び／又は前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードにより制御される１つ以上のエンド装置の各々の状態が、所定の時間期間に渡り変化していないと決定するステップと、及び／又は、
前記第２マスタノードが、所定の時間期間内に前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに各々のコマンドトランザクションを発行していないことを識別するステップと、
のうちの１つ以上を含む、ステートメント１～１４のいずれかに記載の方法。
指示は、例えば、所定の閾数の結合の失敗に続いて、中間ノードのうちの１つにより送信されてよい。
（ステートメント１６）
前記第２マスタノードが、所定の時間期間内に前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードに各々のコマンドトランザクションを発行していないことを識別するステップは、該ノードに関連付けられた各々のブロックチェーンアドレスが、前記所定の時間期間内に前記各々のコマンドトランザクションを受信していないことを識別するステップを含む、ステートメント１５に記載の方法。
（ステートメント１７）
前記階層型ネットワークの１つ以上のLNノードから指示を受信するステップは、前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードを制御するための要求を受信するステップを含む、ステートメント１５又は１６に記載の方法。
例えば、中間ノードのうちの別の１つは、第２マスタノードに、第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードを制御するよう要求を送信してよく、該要求は、第２マスタノードが前記の他のマスタノードを制御するために使用できないために、返信がなくてよい。従って、他の中間ノードは、バックアップとして第１マスタノードに頼ってよい。
（Statement１８）
前記第２中間ノードセットのうちの前記少なくとも１つのノードを制御するための要求を受信するステップは、要求トランザクションを受信するステップを含む、ステートメント１７に記載の方法。
（ステートメント１９）
前記要求トランザクションは、前記第１マスタノードに関連付けられた各々の公開鍵にロックされたアウトプットを含む、ステートメント１８に記載の方法。
（ステートメント２０）
前記第１マスタノードは、前記ブロックチェーンネットワークの複数のブロックチェーンノードに結合される、ステートメント１～１９のいずれかに記載の方法。
（ステートメント２１）
各マスタノードは、前記ブロックチェーンネットワークの複数のブロックチェーンノードに結合される、ステートメント２０に記載の方法。
（ステートメント２２）
各マスタノードは、他のマスタノードの各々に結合される、ステートメント１～２１のいずれかに記載の方法。
（ステートメント２３）
前記中間レイヤのうちの第１レイヤの各中間ノードは、少なくとも２つのマスタノードに結合される、ステートメント１～２２のいずれかに記載の方法。
（ステートメント２４）
所与のレイヤの各中間ノードは、前のレイヤの少なくとも１つのノードに結合される、ステートメント１～２３のいずれかに記載の方法。
（ステートメント２５）
前記第１中間ノードサブセット及び前記第２中間ノードサブセットは、重複しないサブセットである、ステートメント１～２４のいずれかに記載の方法。
（ステートメント２６）
前記エンド装置はIoT装置である、ステートメント１～２５のいずれかに記載の方法。
（ステートメント２７）
コンピュータ機器であって、
１つ以上のメモリユニットを含むメモリと、
１つ以上の処理ユニットを含む処理機器と、
１つ以上のネットワークインタフェースを含むネットワークインタフェースと、
を含み、前記メモリは前記処理機器で実行するよう構成されるコードを格納し、前記コードは、前記処理機器で実行すると、ステートメント１～２６のいずれかに記載の方法を実行することにより前記コンピュータ機器を作動させるよう構成される、コンピュータ機器。
（ステートメント２８）
コンピュータ可読記憶装置上に具現化され、１つ以上のプロセッサ上で実行するとステートメント１～２６のいずれかに記載の方法を実行するよう構成される、コンピュータプログラム。
（ステートメント２９）
階層型ネットワークを含むシステムであって、前記階層型ネットワークは、順序付きレイヤセットに構成された複数のLNノードを含み、前記順序付きレイヤセットは、順に、各々がブロックチェーンネットワークの１つ以上のブロックチェーンノードに結合された複数のマスタノードを含むコアレイヤ、各々の中間ノードセットを含む１つ以上の中間レイヤ、及びエンド装置セットを含む装置レイヤ、を含み、各マスタノードは、各々の中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第１マスタノードは第１中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第２マスタノードは第２中間ノードサブセットを制御するよう構成され、各中間ノードは、各々のエンド装置サブセットを制御するよう構成される、システム。
本願明細書に開示される別の態様によると、第１マスタノード及び中間ノードのうちの一部又は全部の動作を含む方法が提供され得る。
本明細書に開示される別の態様によれば、第１マスタノードのコンピュータ機器、及び中間ノードのうちの一部又は全部のコンピュータ機器を備えるシステムを提供することができる。

Claims (29)

  1. ブロックチェーントランザクションを用いて階層型ネットワークの装置を制御する、コンピュータにより実施される方法であって、前記階層型ネットワーク（LN）は、順序付きレイヤセットに構成された複数のLNノードを含み、前記順序付きレイヤセットは、順に、各々がブロックチェーンネットワークの１つ以上のブロックチェーンノードに結合された複数のマスタノードを含むコアレイヤ、各々の中間ノードセットを含む１つ以上の中間レイヤ、及びエンド装置セットを含む装置レイヤ、を含み、各マスタノードは、各々の中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第１マスタノードは第１中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第２マスタノードは第２中間ノードサブセットを制御するよう構成され、各中間ノードは、各々のエンド装置サブセットを制御するよう構成され、前記方法は、第１マスタノードにより実行され、
    前記第２マスタノードによる、前記第２中間ノードサブセットのうちの少なくとも１つの制御に影響を与える１つ以上の問題を識別するステップと、
    応答して、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに該ノードを制御する各々のコマンドトランザクションを発行するステップと、
    を含む方法。
  2. 前記１つ以上の問題を識別するステップは、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードを制御するために、前記第２マスタノードが使用できないと識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記１つ以上の問題を識別するステップは、前記第２マスタノードに関連付けられたロードバランス問題を識別するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記ロードバランス問題は、前記第２中間ノードサブセットのうちの１つ以上と前記第２マスタノードとの間の結合に渡る負荷が所定の閾値より高いことを含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記ロードバランス問題は、前記第２中間ノードサブセットのうちの１つ以上と前記第２マスタノードとの間の結合に渡る負荷が全体として所定の閾値より高いことを含む、請求項３又は４に記載の方法。
  6. 前記ロードバランス問題は、前記第２マスタノードと前記第２中間ノードサブセットとの間の結合の数が所定の閾値より高いことを含む、請求項３～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記各々のコマンドトランザクションは、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに関連付けられた各々の公開鍵にロックされた第１アウトプットを含む、請求項１～６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記各々のコマンドトランザクションは、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに、該ノードにより制御されるエンド装置サブセットのうちの１つ以上のエンド装置を制御させる、請求項１～７のいずれかに記載の方法。
  9. 前記各々のコマンドトランザクションは、各々のコマンドデータを含み、前記各々のコマンドデータは、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードにより制御されるエンド装置サブセットのうちの前記１つ以上のエンド装置の各々の識別子を含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記各々のコマンドトランザクションは、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに、各々の制御命令を前記エンド装置サブセットのうちの前記１つ以上のエンド装置へ送信させるよう構成され、前記各々の制御命令は前記各々のコマンドデータに基づく、請求項１～９のいずれかに記載の方法。
  11. 前記各々のコマンドトランザクションは、前記第１マスタノードの各々の公開鍵にリンクされた署名を含む第１インプットを含む、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。
  12. 前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに前記各々のコマンドトランザクションを発行するステップは、前記各々のコマンドトランザクションを該ノードに送信するステップを含む、請求項１～１１のいずれかに記載の方法。
  13. 前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに前記各々のコマンドトランザクションを発行するステップは、ブロックチェーン上で公開されるように、前記各々のコマンドトランザクションを１つ以上のブロックチェーンノードに送信するステップを含む、請求項１～１２のいずれかに記載の方法。
  14. 前記１つ以上の問題を識別するステップは、
    前記第２マスタノードにより前記第２中間ノードサブセットのうちの一部又は全部のノードの制御に影響を与える１つ以上の問題を識別するステップと、
    応答して、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記一部又は全部のノードを制御するために、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記一部又は全部のノードに各々のコマンドトランザクションを発行するステップと、
    を含む請求項１～１３のいずれかに記載の方法。
  15. 前記１つ以上の問題を識別するステップは、以下：
    前記階層型ネットワークの１つ以上のノードから指示を受信するステップであって、前記指示は、前記第２マスタノードが、前記第２マスタノードにより前記第２中間ノードサブセットのうちの一部又は全部のノードの制御に影響を与える１つ以上の問題を経験していることを示す、ステップと、
    前記第２マスタノードとの結合を確立しようと試み失敗するステップと、
    前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノード、及び／又は前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードにより制御される１つ以上のエンド装置の各々の状態が、所定の時間期間に渡り変化していないと決定するステップと、及び／又は、
    前記第２マスタノードが、所定の時間期間内に前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに各々のコマンドトランザクションを発行していないことを識別するステップと、
    のうちの１つ以上を含む、請求項１～１４のいずれかに記載の方法。
  16. 前記第２マスタノードが、所定の時間期間内に前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードに各々のコマンドトランザクションを発行していないことを識別するステップは、該ノードに関連付けられた各々のブロックチェーンアドレスが、前記所定の時間期間内に前記各々のコマンドトランザクションを受信していないことを識別するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記階層型ネットワークの１つ以上のLNノードから指示を受信するステップは、前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードを制御するための要求を受信するステップを含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
  18. 前記第２中間ノードサブセットのうちの前記少なくとも１つのノードを制御するための要求を受信するステップは、要求トランザクションを受信するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記要求トランザクションは、前記第１マスタノードに関連付けられた各々の公開鍵にロックされたアウトプットを含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記第１マスタノードは、前記ブロックチェーンネットワークの複数のブロックチェーンノードに結合される、請求項１～１９のいずれかに記載の方法。
  21. 各マスタノードは、前記ブロックチェーンネットワークの複数のブロックチェーンノードに結合される、請求項２０に記載の方法。
  22. 各マスタノードは、他のマスタノードの各々に結合される、請求項１～２１のいずれかに記載の方法。
  23. 前記中間レイヤのうちの第１レイヤの各中間ノードは、少なくとも２つのマスタノードに結合される、請求項１～２２のいずれかに記載の方法。
  24. 所与のレイヤの各中間ノードは、前のレイヤの少なくとも１つのノードに結合される、請求項１～２３のいずれかに記載の方法。
  25. 前記第１中間ノードサブセット及び前記第２中間ノードサブセットは、重複しないサブセットである、請求項１～２４のいずれかに記載の方法。
  26. エンド装置はIoT装置である、請求項１～２５のいずれかに記載の方法。
  27. コンピュータ機器であって、
    １つ以上のメモリユニットを含むメモリと、
    １つ以上の処理ユニットを含む処理機器と、
    １つ以上のネットワークインタフェースを含むネットワークインタフェースと、
    を含み、前記メモリは前記処理機器で実行するよう構成されるコードを格納し、前記コードは、前記処理機器で実行すると、請求項１～２６のいずれかに記載の方法を実行することにより前記コンピュータ機器を作動させるよう構成される、コンピュータ機器。
  28. コンピュータ可読記憶装置上に具現化され、１つ以上のプロセッサ上で実行すると請求項１～２６のいずれかに記載の方法を実行するよう構成される、コンピュータプログラム。
  29. 階層型ネットワークを含むシステムであって、前記階層型ネットワークは、順序付きレイヤセットに構成された複数のLNノードを含み、前記順序付きレイヤセットは、順に、各々がブロックチェーンネットワークの１つ以上のブロックチェーンノードに結合された複数のマスタノードを含むコアレイヤ、各々の中間ノードセットを含む１つ以上の中間レイヤ、及びエンド装置セットを含む装置レイヤ、を含み、各マスタノードは、各々の中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第１マスタノードは第１中間ノードサブセットを制御するよう構成され、第２マスタノードは第２中間ノードサブセットを制御するよう構成され、各中間ノードは、各々のエンド装置サブセットを制御するよう構成される、システム。
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