JP7198371B2

JP7198371B2 - ブロックチェーンネットワークにおいてロールベース合意プロトコルを使用してリーダーノードを選出する方法

Info

Publication number: JP7198371B2
Application number: JP2021553823A
Authority: JP
Inventors: ガッサンカラメ; ウェンティンリー
Original assignee: エヌイーシーラボラトリーズヨーロッパゲーエムベーハー
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2022-12-28
Anticipated expiration: 2040-02-18
Also published as: US20200296111A1; EP3763078A1; US11503036B2; WO2020182430A1; JP2022523447A; EP3763078B1

Description

本発明は、ブロックチェーン及びブロックチェーンネットワークにかかり、特に、ブロックチェーンネットワークにおけるロールベース合意プロトコルに関する。

ブロックチェーンは、主にビットコイン暗号通貨の大きな成功によって大きく刺激され、最近ではますます注目を集めている。分散型合意に達するために、ブロックチェーンは、ネットワーク内のすべてのノードが共通の分散型台帳で一致した意見を共有することを保証する合意プロトコルに依存している。ほとんどの既存のブロックチェーンシステムは、ビットコインのプルーフオブワーク（ＰｏＷ）合意プロトコルに依存しており、ノードのアイデンティティの情報を必要としないパーミッションレスシステムでネットワーク合意に達する。ＰｏＷは、ノードの計算リソースに依存しており、台帳に含められるトランザクションの新規ブロックを提案するために、ランダムにリーダーを定期的に選出する。人気が高まっているもう１つの合意プロトコルは、プルーフオブステーク（ＰｏＳ）である。これは、リーダー選出プロセスを実行するために、ノードのステークのような仮想リソースを利用する。

ブロックチェーンネットワークでは、様々なステークホルダーが様々な役割を担うこととなるが、役割の違いは、既存の合意プロトコルにおける既存のリーダー選出プロセスでは十分に表されていない。例えば、ＰｏＷ合意プロセスには、マイナーとクライアントなどの役割がある。マイナーは、リーダーとして選出されるために、計算パズルを解くためのハードウェアを投資する。一方、クライアントは、ネットワークにトランザクションを発行する。マイナーは、台帳に対して順番に含められるトランザクションを決定する権限のほんどを有しているが、必ずしもトランザクションの有効性を気にする必要はない。別の例では、ＰｏＳ合意プロトコルを使用すると、各アカウントに属するステークの量や資産は、関連するステークホルダーの未来の投票権を占領しない。例えば、サプライチェーン管理のユースケースでは、売り手の将来性は、プロセスよりも販売できる資産（製品など）の量で測定する必要がある。従って、現在のＰｏＳプロトコルは、健全なサプライチェーンでは資産の迅速な回転を重視するが、代わりに売り手に資産を蓄えることを勧めている可能性がある。

実施形態では、ブロックチェーンネットワークでロールベース合意プロトコルを使用してリーダーノードを選出するための方法が提供される。この方法は、ブロックチェーンネットワーク内のノードが、新規ブロックを生成し、ノードの役割、ノードのリソース、およびノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、ノードの有効リソースメトリックを計算し、新規ブロックのブロックヘッダー、ノードのアイデンティティ、ブロックチェーンネットワークの難易度Ｔ、および有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を生成し、ブロックチェーンネットワーク内の１つ以上の他のノードがノードのリーダーノードとしての適格性を検証できるよう、新規ブロックと適格性証明を前記ブロックチェーンネットワークにブロードキャストする、ように構成されている。

本発明の実施形態は、例示的な図に基づいて、以下でより詳細に説明される。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。本明細書に記載および／または図示されているすべての特徴は、本発明の実施形態において、単独で使用することも、異なる組み合わせで組み合わせて使用することもできる。本発明の様々な実施形態の特徴および利点は、以下を説明する添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。
本発明の実施形態におけるロールベース合意プロトコルを有するブロックチェーンシステムアーキテクチャの一例を示す図である。本発明の実施形態におけるロールベース合意プロトコルを使用してブロックチェーンネットワーク内のリーダーノードを選出する方法を示す図である。

実施形態によると、ロールベース合意プロトコルが提供され、ユースケースまたはブロックチェーンネットワークのいずれかにおいて、ステークホルダーの特定の役割に基づいてマイニングパワーが決定される。ネットワーク内のリーダーノードとして選出される確率は、マイニングリソースつまり計算リソースまたはステークの量のいずれかのみに依存するわけではなく、ステークホルダーの役割も考慮される。その結果、投票権はより合理的な方法でステークホルダーに分散され、より公正な投票計画に貢献することとなる。

実施形態では、ブロックチェーンネットワークでロールベース合意プロトコルを使用してリーダーノードを選出するための方法が提供される。この方法は、ブロックチェーンネットワーク内のノードが、新規ブロックを生成し、ノードの役割、ノードのリソース、およびノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、ノードの有効リソースメトリックを計算し、新規ブロックのブロックヘッダー、ノードのアイデンティティ、および有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を生成し、ブロックチェーンネットワーク内の１つ以上の他のノードがノードのリーダーノードとしての適格性を検証できるよう、新規ブロックと適格性証明をブロックチェーンネットワークにブロードキャストする、ように構成されている。

実施形態では、上記適格性情報には、ブロックチェーンネットワークの難易度ターゲットＴがさらに含まれる。

実施形態では、ブロックチェーンネットワークがパーミッションベースブロックチェーンネットワークであり、上記方法はさらに、アイデンティティマネージャーエンティティに登録要求を送信し、アイデンティティマネージャーエンティティから、ノードのアイデンティティと役割を含む当該ノードのアカウント認証情報を受信する、ことを含む。

実施形態では、適格性情報は、ノードのアカウント認証情報をさらに含む。

実施形態では、ブロックチェーンネットワークがパーミッションレスブロックチェーンネットワークであり、ノードのアイデンティティおよび役割がブロックチェーンネットワークの台帳に格納されている。

実施形態では、有効リソースメトリックは、有効ステークメトリックを含み、リソースは、ノードのステークリソースの量を含む。

実施形態では、有効リソースメトリックは、有効マイニングパワーメトリックを含み、リソースは、ノードのマイニングリソースを含む。

実施形態では、有効マイニングパワーメトリックは、数１式で決定され、Ｐ_Ｒは、ノードの現在の役割における有効マイニングパワーメトリックであり、Ｍは、ノードの１つ以上のマイニングリソースのセットであり、Ｗ_Ｒは、ノードの役割によるノードのマイニングリソースの重みプロファイルであり、ｆ_Ｒは、ノードの役割に応じた関数である。

実施形態では、ノードの役割は、１つ以上の資産がノードによってどのように処理されるかに基づいて定義され、１つ以上の資産のそれぞれは１つ以上の属性を含む。役割は、アイデンティティマネージャーエンティティによって決定される場合がある。

実施形態では、ロールベース重みプロファイルは、異なる役割を含むと共に、役割毎に１つ以上の資産のそれぞれに含まれる１つ以上の属性に対する重みを含む。

別の実施形態では、ブロックチェーンネットワークのノードが提供される。ノードは、ブロックチェーンネットワークのブロックチェーンのコピーを含むローカルディスク領域と共に、単独または組み合わせられて以下の方法の実行を提供するように構成された１つ以上の計算プロセッサを含む。上記方法は、新規ブロックを生成し、ノードの役割、ノードのリソース、およびノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、ノードの有効リソースメトリックを計算し、新規ブロックのブロックヘッダー、ノードのアイデンティティ、および有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を生成し、ブロックチェーンネットワーク内の１つ以上の他のノードがノードのリーダーノードとして適格性を検証できるよう、新規ブロックと適格性証明をブロックチェーンネットワークにブロードキャストする、ことを含むように構成されている。実施形態では、適格性証明には、ブロックチェーンネットワークの難易度ターゲットＴも含まれる。

実施形態では、ブロックチェーンネットワークがパーミッションベースブロックチェーンネットワークであり、上記方法は、さらに、アイデンティティマネージャーエンティティに登録要求を送信し、アイデンティティマネージャーエンティティから、ノードのアイデンティティと役割を含む当該ノードのアカウント認証情報を受信する、ことを含む。

別の実施形態では、ブロックチェーンネットワークのブロックチェーンのコピーを含むローカルディスク領域と共に設けられた単独または組み合わせられる１つ以上の計算プロセッサに実装される処理命令を記憶したコンピュータにて読み取り可能な記憶媒体が提供される。処理命令は、ブロックチェーンネットワーク内のノードが、新規ブロックを生成し、ノードの役割、ノードのリソース、およびノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、ノードの有効リソースメトリックを計算し、新規ブロックのブロックヘッダー、ノードのアイデンティティ、および有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を生成し、ブロックチェーンネットワーク内の１つ以上の他のノードがノードのリーダーノードとしての適格性を検証できるよう、新規ブロックと適格性証明をブロックチェーンネットワークにブロードキャストする、という方法が実行されるよう構成される。実施形態では、適格性証明には、ブロックチェーンネットワークの難易度ターゲットＴも含まれる。

実施形態では、ブロックチェーンネットワークがパーミッションベースブロックチェーンネットワークであり、処理命令により実行される方法は、アイデンティティマネージャーエンティティに登録要求を送信し、アイデンティティマネージャーエンティティから、ノードのアイデンティティと役割を含む当該ノードのアカウント認証情報を受信する、ことをさらに含む。

実施形態では、ブロックチェーンネットワークがパーミッションレスブロックチェーンネットワークであり、ノードのアイデンティティと役割がブロックチェーンネットワークの台帳に格納されている。

別の実施形態では、ブロックチェーンネットワークでロールベース合意プロトコルを使用してリーダーノードを選出するための方法が提供される。この方法は、ブロックチェーンネットワーク内のブロック生成ノードによってブロードキャストされた新規ブロック及び適格性証明を受信し、ブロック生成ノードの役割、ブロック生成ノードのリソース、およびブロック生成ノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、ブロック生成ノードの有効リソースメトリックを計算し、新規ブロックのブロックヘッダー、ブロック生成ノードのアイデンティティ、ブロックチェーンネットワークの難易度ターゲットＴ、および有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を検証し、新規ブロックと適格性証明の両方が有効であると決定された場合に、ブロック生成ノードをリーダーノードとして選出する、及び／又は、新規ブロックを受け入れる、ように構成されている。

本発明の実施形態では、ブロックチェーン選択または合意プロセスまたは機能を改善する方法を提供する。実施形態では、ユースケースまたはブロックチェーンネットワークのいずれかにおいて、ノードの役割によってリーダーノードを選出するロールベース合意プロトコルを提供する。実施形態では、ブロックチェーンネットワークのリーダーノードとして選出される可能性は、各ネットワークノードに帰属するマイニングリソース、計算リソース、および／またはステークの量に依存するだけでなく、ネットワークにおけるノードの役割も考慮に入れられる。その結果、投票権は、より公正な選出スキームに貢献する方法でノード全体に有効に分散される。

ブロックチェーンネットワークは、基本的には、通常のクライアントまたはマイナーの役割を担うことができるブロックチェーンネットワーク内のコンピューターデバイス（通常、それぞれが１つ以上のプロセッサーと１つ以上のメモリデバイスを含む）であるノードで構成される。クライアントは、トランザクションを送受信し、受信したすべてのトランザクションとブロックを隣人に中継することでブロックチェーンに貢献する。マイナーは、すべてのノードがメモリデバイスに格納されているブロックチェーンのローカルコピーを更新できるように、トランザクションを検証し、トランザクションをブロックに集約し、ブロックをブロックチェーンネットワークにブロードキャストすることができるクライアントである。ブロックチェーン内のすべてのノードはクライアントであり、一部のノードはさらにマイナーの役割を担う。通常のクライアントに備わっている機能には、ブロックチェーンの台帳への完全な読み取りアクセスとトランザクションの送受信が含まれる。

担う役割に関係なく、各ネットワークノードは、新規のトランザクションとブロックを検証するために、ブロックチェーン全体のローカルコピーを記憶する必要がある。このような冗長性は、サービス妨害攻撃への防御にも役立つ。さらに、通常のクライアントは、ディスク領域の数百ギガバイトに相当する量のブロックチェーン全体のローカルコピーを記憶する。

マイナーは、ブロックチェーンを拡張し維持するための追加のタスクを実行するクライアントである。また、マイナーは、ブロックチェーン全体のローカルコピーを記憶する必要がある。これらの機能セットには、以下に説明する、トランザクションの検証、ブロックの検証、及び複数のトランザクションをグループ化した新規ブロックの作成、といった機能と共に、通常のクライアントの機能が含まれる。

新規ブロックを作成するプロセスでは、マイナーが難しい計算パズルであるプルーフオブワーク（ＰｏＷ）を解く必要がある。ブロックの作成は、悪意のあるネットワークピアが過去のブロックを変更しようとすることを防ぐために、計算リソース集約動作となるよう設計されている。実際には、ブロックチェーンに新規ブロックが追加されるたびに、ブロックを変更するコストが増加することとなる。

分散ブロックチェーンシステムでは、関係するすべてのステークホルダーがネットワーク内に１つ以上のノードを保持する。トランザクションメッセージは、システム内で関連ノードまたはすべてのノードにブロードキャストされる。システム内のすべてのノードは、受信したトランザクションメッセージを検証する。各世代または各期間において、台帳に含まれる次のトランザクションまたはトランザクションのバッチ（つまり、ブロック）を提案することを望むノードは、いくつかの適格性証明を計算する。ノードが適格である場合、そのノードは、この世代のリーダーとして選出され、他のノードによって検証される適格性証明とともに、提案されたブロックをネットワークにブロードキャストする。ノードが受信したブロックに同意すると、ノードはそれを台帳のローカルコピーに追加する。ブロックチェーンネットワークは、特定のユースケースに応じて、パーミッションベースまたはパーミッションレスにすることができる。

図１は、ロールベース合意プロトコルを使用したブロックチェーンシステムアーキテクチャの一例を示している。ステークホルダー２０は、ステークホルダーノード２０のアイデンティティと役割を含む証明書を発行するアイデンティティマネージャーエンティティ３０に登録することができる。アイデンティティマネージャー３０は、中立の第三者によって制御されるスタンドアロンデバイスであってもよく、あるいは、ステークホルダーによって制御または操作されるデバイスであってもよい。ステークホルダー２０は、ブロックチェーンネットワーク１０内に１つ以上のノードを展開することができる。

一例として、図１に示すように、ステークホルダー２０は、ブロックチェーンネットワーク１０内に、ステークホルダーノードＡを含む２つの展開されたノードを有する。ブロックチェーンネットワーク１０は、別のステークホルダーによって展開されたノードＢを含む他の複数のノードを含む。アイデンティティマネージャーエンティティ３０によって発行された証明書は、ネットワーク内のブロックチェーンノードを初期化するために使用される。ブロックチェーンノードは、リーダーを選出するためのリソースに関連しうる追加情報を台帳から抽出する。例えば、台帳は、ノードのリソースの識別情報とロールベース重みプロファイルが含む場合がある。また、台帳は、各ノードの役割情報を含む場合もある。

図１に示すように、ステークホルダーノードＡはクライアントとして機能し、ステークホルダーノードＢはマイナーとして機能している。さらに、重みプロファイルの例としては、役割（例えば、クライアント又はマイナー）に基づく所定のリソース（例えば、発行されたトランザクションの数（＃ｔｘ）、あるいは、作成されたブロックの数（＃ｂｌｋ））に適用される重み（例えば、ｋ及びｍ）がある。ロールベース重みプロファイルとそのパラメータは、アイデンティティマネージャー３０またはブロックチェーンネットワーク１０内の他のエンティティによって設定されうる。場合によっては、ロールベース重みプロファイルは、例えば、重みプロファイルを作成した同じエンティティによって変更されることがある。

リソースには、マイニングリソースおよび／またはステークリソースが含まれる。リソースの例としては、計算リソース、メモリリソース、時間リソース、発行されたトランザクションの数、作成された新規ブロックの数、ステークの量などが含まれる。

実施形態では、有効リソースメトリックは、適格性証明を決定または計算する際に使用されるノードによって生成または計算される。例えば、ノードＡは、その役割（クライアント）、ノードＡのリソース、およびクライアントに対する重みプロファイルに基づいて、有効リソースメトリックを生成することができる。同様に、ノードＢは、その役割（マイナー）、ノードＢのリソース、およびマイナーに対する重みプロファイルに基づいて、有効リソースメトリックを計算することができる。有効リソースメトリックには、２つの例として、特定のユースケースまたはブロックチェーンネットワークに応じて、有効マイニングパワーメトリックおよび／または有効ステークメトリックが含まれる場合がある。

例えば実施形態では、マイニングリソースは、数２式にて定義され、計算、メモリスペース、ステークなどの様々なリソースの組み合わせとすることができる。また、ノードの役割は、Ｒで定義される。さらに、各役割は、マイニングリソースに様々な重みプロファイル（数３式）を持つよう定義される。所定のノードにとってリーダーとして選出される確率を決定する有効マイニングパワーは、合意プロトコルで使用される重みプロファイルとマイニングリソースに基づいて計算される（数４式）。注意すべきは、ノードの役割によって関数ｆ_Ｒが異なる場合があることである。役割ばかりでなく各役割の重みプロファイルも、合意プロトコルによって定義され、すべてのノードに認識される（図１を参照）。各ノードの役割は、台帳の状態から取得したり、アイデンティティマネージャーなどの信頼できるサードパーティによって割り当てられることもあり、すべてのノードによって確認することができる。

各ノードのマイニングリソースの量には、台帳から抽出された情報、例えば、ステークの量、販売オブジェクトの量、発行されたトランザクションの数などや、計算、メモリ、又は時間リソースなどの外部リソース、を含めることができる。注意すべきは、ノードが所有するリソースは、ネットワーク内の他のすべてのノードによって確認できることである。

適格性証明を生成するために、ノードはまず自身の有効マイニングパワーを計算する（数４式）。次に、ノードは、適格性証明を生成または計算する。実施形態では、適格性証明は、ノードが提案する新規ブロックのブロックヘッダー（ｂｌｋｈｄｅｒ）、ネットワーク難易度ターゲット（Ｔ）（定期的に調整される場合がある）、ノードのアイデンティティ（例えば、（ｓｋ_ａｃｃｔ（アカウント秘密鍵），ｃｅｒｔ_ａｃｃｔ（アカウント証明書））のようなアカウント認証情報）、及び有効マイニングパワー（例えば、Ｐ_Ｒ）、に基づいて、数５式で表される。その結果は、提案されたブロックとともにネットワークにブロードキャストされる。

ノードが新規（提案された）ブロックを受信すると、ノードは最初にブロックを生成したノードの役割（つまり、ブロック生成者またはブロック作成者）をチェックする。役割がアイデンティティマネージャーによって割り当てられた場合、あるいは、台帳の状態から得られた場合には、ブロック作成ノードの役割は、そのノードのアカウント証明書を用いて認識される。次に、ノードは、ブロック作成ノードの有効マイニングパワー（数４式）を再計算し、例えば、数６式にて適格性証明を検証する。ブロックとブロック生成ノードの適格性証明の両方が有効な場合、ノードは新規ブロックを受け入れる。

以下では、有効マイニングパワーを計算する２つの例示的な実施形態について説明する。１つ目の実施形態では、ロールベースプルーフオブステーク合意プロトコルを使用したサプライチェーン管理のユースケースについて説明する。２つ目の実施形態では、ユースケースにおいて特定の役割を持たない単純な支払いシステムについて説明する。

＜実施形態１＞
従来のプルーフオブステーク合意プロトコルでは、ネットワーク内のすべてのノードがアカウント及びこれに結びついた残高を有している。アカウントの残高は、ユースケースで参照される暗号通貨または資産の量によって定義され、トランザクションを通じて更新される。有効な適格性証明を取得する確率は、ノードのアカウントにおけるステークの量にのみ比例する。

実施形態では、役割Ｒは、ユースケースに応じて各ステークホルダーによって処理される資産がどのように処理されるかに基づいて定義される。例えば、役割は、供給者、製造者、物流業者及び販売業者を含む。各役割は、ステークホルダーの規模、例えば、販売業者の役割の中で卸売業者または小売業者の役割であるかどうかなどに応じて、さらに複数のレベルに定義することができる。さらに、資産には、納期、在庫時間、生産量、供給量、販売量などの属性を関連付けることができる。これらの資産属性は、例えば数７式に示すように、マイニングリソース（数２式）内の異なる次元として見なされる。このユースケースの例では、ＰｏＳの有効マイニングパワーは有効ステークであることに注意すべきである。

実施形態では、パーミッションベースネットワークに対して、ユースケースにおけるすべての役割が定義されているアイデンティティマネージメントスキームが実装される。ネットワークに参加する前に、アイデンティティマネージャー（たとえば、アイデンティティマネージャーエンティティ３０）は、まずステークホルダーを識別し、それらの役割に対応するアカウント認証情報（すなわち、秘密鍵ペアおよび証明書）を発行する。たとえば、サプライチェーン管理のユースケースで設定される役割は、以下の数８式の通りである。

合意プロトコルでエンコードされた重みプロファイル（数３式に示す）に従って、様々な資産ばかりでなく資産の様々な属性には、様々な重みが割り当てられる。例えば、物流業者の重みプロファイルは数９式となり、販売業者の重みプロファイルは数１０式となりうる。この例では、物流業者の有効ステークは、特定の関数ｆ_Ｒを用いて数１１式として計算することができ、販売業者の有効ステークは、数１２式として計算することができる。他の関数ｆ_Ｒは、特定のユースケースにおいて要求に応じて使用することができる。また、資産と資産の属性は、トランザクションから得られたり、アカウントに関連付けられたグローバル状態として保存される場合がある。

＜実施形態２＞
一部のブロックチェーンでは、トランザクションがノード間で暗号通貨を転送するだけの単純な支払いのユースケースのみを考慮している。この場合、ノードの役割は、ノードが合意プロセスにどの程度関与しているかに基づいて定義できる。たとえば、役割には、軽量クライアントに関連するトランザクションのみを受動的に受け入れる軽量クライアント、ネットワークから受信した各トランザクション／ブロックを検証および保存する検証者、台帳に含められる新規トランザクション／ブロックを積極的に提案するマイナー、が含まれる場合がある。

一例として、基本的な合意プロトコルにおける元のマイニングリソースがＸであると仮定すると、ロールベース合意プロトコルのマイニングリソースは、下記数１３式にて定義できる。

マイナーのマイニングパワーは、依然としてＸによって決定される。さらに、この例では、検証者が、保存されたブロックの数ｎＢｌｏｃｋｓに基づいてリーダーとして選出されることがあり、軽量クライアントが、発行されたトランザクションの数ｎＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓに基づいてリーダーとして選出されうる。ロールベース重みプロファイルは、すべての役割間で選出の確率をより均等に分散するように定義される。その結果、合意プロセスの投票権は、ブロックチェーンネットワーク内のすべてのノードに均等に分散されうる。

本発明の実施形態では、様々なケースで変更されうる、合意プロトコルにおける複数タイプのリソースを組み合わせることや、ブロックチェーンノードまたはステークホルダーの役割とリソースのロールベース重みプロファイルとに基づいて有効リソースを評価することによってリーダーを選出すること、を含む、さまざまな改善と利点を提供する。追加の利点としては、ブロックチェーンネットワーク内のすべてのノードに投票権と選出確率をより均等に分散させることを含む。

図２は、本実施形態におけるロールベース合意プロトコルを使用してブロックチェーンネットワークのリーダーを選出する方法を示す図である。大まかに、この方法２００は、パーミッションベースネットワークに関連する、オプション登録ステップＳ１と、ブロック生成および適格性証明生成ステップＳ２と、検証ステップＳ３と、を含む。パーミッションレスネットワークにおいては、この方法は、ブロックチェーンネットワーク内のノードのアイデンティティと役割がブロックチェーンネットワークの台帳内でアクセス可能である場合に、ステップＳ２から開始できる。ブロックチェーンネットワーク内のすべてのノードは、情報を共有するために互いに通信して、新規ブロックについて合意に達することができる。ブロックチェーンネットワークの各ノードは、１つ以上のプロセッサと関連するメモリおよびストレージを含むコンピューティングデバイスで構成される。合意に達した場合には、新規ブロックが有効であると見なされ、ブロックチェーンに追加される。

ステップＳ１１０において、ノードを登録するための要求をブロックチェーンネットワークに関連付けられたアイデンティティマネージャーエンティティ（例えば、アイデンティティマネージャーエンティティ３０）に送信するエンティティから、登録が始まる。登録要求は、ノードによって、または、複数のノードを展開するステークホルダーの場合にはステークホルダーのノードによって、あるいは、ステークホルダーに関連付けられたノード管理デバイスによって、送信されうる。アイデンティティマネージャーエンティティは、ノードの役割を確認し、登録されているノードの役割と登録されているノードのアイデンティティを含む認証情報を作成する。アイデンティティマネージャーエンティティは、認証情報を要求デバイスまたはノードに返送するか、認証情報を含む証明書を作成して、その証明書を要求デバイスまたはノードに返送する。ステップＳ１２０において、要求デバイスまたはノードは、認証情報を受信し、取得した認証情報を使用して、ブロックチェーンネットワークでアカウントを作成することができる。

ステップＳ２１０において、ブロックチェーンネットワーク内のノードは、ノードの有効リソースメトリックを計算する。有効リソースメトリックには、有効マイニングリソースパワー及び／又は有効ステークが含まれる場合があり、ノードの役割、ノードの１つ以上またはすべてのリソースのセット、およびノードのリソースに関連付けられたロールベース重みプロファイルを使用して計算される。ステップＳ２２０において、ノードは、ブロックチェーンネットワークに提案するための新規ブロックを生成する。例えば、ノードは、ブロックチェーンネットワークで受信した１つ以上のトランザクションを使用して新規ブロックを生成する。ステップＳ２３０において、ノードは、適格性証明を計算する。例えば、適格性証明は、適格性情報を使用して計算されうる。適格性証明を計算するために使用される適格性情報は、新規ブロックのヘッダー（ブロックヘッダー）、ブロックチェーンネットワークの難易度ターゲットＴ、ノードの有効リソースメトリック（ステップＳ２１０から）、およびノードのアイデンティティ、の情報を含み得る。Ｔは、ノードが次のブロックを生成する資格があるかどうかを確認するための参照値として使用される。ステップＳ２４０では、ノード（ここではブロック生成ノードまたはＢＣＮ）は、新規ブロックおよび適格性証明をブロックチェーンネットワークにブロードキャストする。

ステップＳ３１０では、ノード（ＢＣＮ以外）は、ＢＣＮによってブロードキャストされた新規ブロックおよび適格性証明を受信する。ステップＳ３２０において、受信ノードは、ＢＣＮの役割を取得または読み取る。役割は、ネットワーク台帳またはＢＣＮの証明から取得または読み取ることができる（例えば、台帳および／またはアイデンティティマネージャーエンティティと対話することによって）。ステップＳ３３０において、受信ノードは、ＢＣＮの有効リソースメトリックを計算する。例えば、ＢＣＮの有効リソースメトリックは、有効マイニングリソースパワー及び／又は有効ステークを含む場合があり、ＢＣＮの役割、ＢＣＮの１つ以上またはすべてのリソースのセット、およびＢＣＮのリソースに関連付けられたロールベース重みプロファイル、を使用して計算される。ステップＳ３４０では、受信ノードは、ＢＣＮの適格性証明を検証する。例えば、受信ノードは、新規ブロックのヘッダー（ブロックヘッダー）、ブロックチェーンネットワークの難易度ターゲットＴ、ＢＣＮの有効リソースメトリック（ステップＳ３３０から）、およびＢＣＮのアイデンティティ、の情報を含み得る適格性情報を使用して、適格性証明を計算することができる。ステップＳ３５０において、受信ノードは、新しいブロックおよびＢＣＮの適格性証明が有効である場合、ＢＣＮによってブロードキャストされた新規ブロックを受け入れる。合意に達した場合、新規ブロックがブロックチェーンに追加されうる。

本発明の実施形態は、図面および上記説明において詳細に図示され説明されたが、上述した図示および説明は、一例を示しただけであって、限定的ではないと見なされるべきである。以下の特許請求の範囲内で、通常の技術者による変更および修正が行われ得ることが理解されるであろう。特に、本発明は、上記および下記のいくつかの実施形態で示された特徴を任意に組み合わせて構成されるさらなる実施形態を含む。さらに、本明細書では、本発明の実施形態を参照して本発明の特徴を示しており、全ての実施形態を必要としない。

特許請求の範囲で使用される用語は、上述した説明と一致する最も広い合理的な解釈を有すると解釈されるべきである。例えば、要素を説明する際の冠詞「ａ」または「ｔｈｅ」の使用は、複数の要素を排除するものとして解釈されるべきではない。同様に、「または」の記述は、「ＡまたはＢ」の記述が「ＡおよびＢ」を除外しないというように、包括的であると解釈されるべきである。但し、文脈または先の記述から、ＡとＢの１つのみが意図される場合を除く。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも1つ」の記述は、Ａ、Ｂ、およびＣで構成される要素のグループの１つまたは複数として解釈されるべきであり、Ａ、Ｂ、Ｃがカテゴリとして関連付けられているかどうかに関係なく、Ａ、Ｂ、Ｃからなるリストのうちいずれか１つを必要とするように解釈されるべきではない。さらに、「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」または「Ａ、Ｂ又はＣの少なくとも１つ」の記述は、リストされた要素からの任意の単一エンティティ（例えばＡ）、リストされた要素からの任意のサブセット（例えばＡとＢ）、又は、要素Ａ、Ｂ、Ｃといったリスト全体、を含むと解釈されるべきである。

Claims

ブロックチェーンネットワークでロールベース合意プロトコルを使用してリーダーノードを選出するための方法であって、
ブロックチェーンネットワーク内のノードが、
新規ブロックを生成し、
前記ノードの役割、前記ノードのリソース、および前記ノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、前記ノードの有効リソースメトリックを計算し、
前記新規ブロックのブロックヘッダー、前記ノードのアイデンティティ、および前記有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を生成し、
前記ブロックチェーンネットワーク内の１つ以上の他のノードが前記ノードのリーダーノードとしての適格性を検証できるよう、前記新規ブロックと前記適格性証明を前記ブロックチェーンネットワークにブロードキャストする、
ことを特徴とする方法。
前記ブロックチェーンネットワークがパーミッションベースブロックチェーンネットワークであり、
アイデンティティマネージャーエンティティに登録要求を送信し、
前記アイデンティティマネージャーエンティティから、前記ノードのアイデンティティと役割を含む当該ノードのアカウント認証情報を受信する、
請求項１に記載の方法。
前記適格性情報は、前記ノードの前記アカウント認証情報をさらに含む、
請求項２に記載の方法。
前記ブロックチェーンネットワークがパーミッションレスブロックチェーンネットワークであり、
前記ノードのアイデンティティおよび役割が前記ブロックチェーンネットワークの台帳に格納されている、
請求項１に記載の方法。
前記有効リソースメトリックは、有効ステークメトリックを含み、
前記リソースは、前記ノードのステークリソースの量を含む、
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
前記有効リソースメトリックは、有効マイニングパワーメトリックを含み、
前記リソースは、前記ノードのマイニングリソースを含む、
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
前記有効マイニングパワーメトリックは、数１４式で決定され、

Ｐ_Ｒは、前記ノードの現在の役割における前記有効マイニングパワーメトリックであり、
Ｍは、前記ノードの１つ以上の前記マイニングリソースのセットであり、
Ｗ_Ｒは、前記ノードの役割による当該ノードの前記マイニングリソースの重みプロファイルであり、
ｆ_Ｒは、前記ノードの役割に応じた関数である、
請求項６に記載の方法。
前記ノードの役割は、１つ以上の資産が当該ノードによってどのように処理されるかに基づいて定義され、１つ以上の資産のそれぞれは１つ以上の属性を含む、
請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
前記ロールベース重みプロファイルは、異なる役割を含むと共に、役割毎に１つ以上の資産のそれぞれに含まれる１つ以上の属性に対する重みを含む、
請求項８に記載の方法。
ブロックチェーンネットワークのノードであって、
前記ブロックチェーンネットワークのブロックチェーンのコピーを含むローカルディスク領域と共に、単独または組み合わせられた１つ以上の計算プロセッサを含み、
新規ブロックを生成し、
前記ノードの役割、前記ノードのリソース、および前記ノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、前記ノードの有効リソースメトリックを計算し、
前記新規ブロックのブロックヘッダー、前記ノードのアイデンティティ、および前記有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を生成し、
前記ブロックチェーンネットワーク内の１つ以上の他のノードが前記ノードのリーダーノードとしての適格性を検証できるよう、前記新規ブロックと前記適格性証明を前記ブロックチェーンネットワークにブロードキャストする、
方法を実行するように構成されているノード。
前記ブロックチェーンネットワークがパーミッションベースブロックチェーンネットワークであり、
前記方法は、
アイデンティティマネージャーエンティティに登録要求を送信し、
前記アイデンティティマネージャーエンティティから、前記ノードのアイデンティティと役割を含む当該ノードのアカウント認証情報を受信する、
ことをさらに含む、請求項１０に記載のノード。
前記ブロックチェーンネットワークがパーミッションレスブロックチェーンネットワークであり、
前記ノードのアイデンティティおよび役割が前記ブロックチェーンネットワークの台帳に格納されている、
請求項１０に記載のノード。
ブロックチェーンネットワークのブロックチェーンのコピーを含むローカルディスク領域と共に設けられた単独または組み合わせられる１つ以上の計算プロセッサに実装される処理命令を記憶したコンピュータにて読み取り可能な記憶媒体であって、
前記処理命令により、
ブロックチェーンネットワーク内のノードが、
新規ブロックを生成し、
前記ノードの役割、前記ノードのリソース、および前記ノードのリソースに対するロールベース重みプロファイルに基づいて、前記ノードの有効リソースメトリックを計算し、
前記新規ブロックのブロックヘッダー、前記ノードのアイデンティティ、および前記有効リソースメトリックを含む適格性情報に基づいて適格性証明を生成し、
前記ブロックチェーンネットワーク内の１つ以上の他のノードが前記ノードのリーダーノードとしての適格性を検証できるよう、前記新規ブロックと前記適格性証明を前記ブロックチェーンネットワークにブロードキャストする、
方法が実行されるよう構成されている、
ことを特徴とするコンピュータにて読み取り可能な記憶媒体。
前記ブロックチェーンネットワークがパーミッションベースブロックチェーンネットワークであり、
前記処理命令により実行される方法は、
アイデンティティマネージャーエンティティに登録要求を送信し、
前記アイデンティティマネージャーエンティティから、前記ノードのアイデンティティと役割を含む当該ノードのアカウント認証情報を受信する、
ことをさらに含む、請求項１３に記載のコンピュータにて読み取り可能な記憶媒体。
前記ブロックチェーンネットワークがパーミッションレスブロックチェーンネットワークであり、
前記処理命令により実行される方法は、
ブロックを生成した前記ノードの役割が前記ブロックチェーンネットワークの台帳から取得される、
ことを含む、請求項１３に記載のコンピュータにて読み取り可能な記憶媒体。