JP7318104B2 - Ｂｆｔ確定合意方式のｄａｇ‐ａｗｔｃ元帳システム - Google Patents

Description

本発明は、ＤＡＧ‐ＡＷＴＣ（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ａｃｙｃｌｉｃ ｇｒａｐｈ‐ａｃｃｏｕｎｔ‐ｗｉｓｅ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｃｈａｉｎ ｗｉｔｈ ｂｙｚａｎｔｉｎｅ ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）元帳システムに係り、具体的には、ＢＦＴ（ｂｙｚａｎｔｉｎｅ ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムに関する。

分散元帳はブロックチェーン方式とＤＡＧ（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ａｃｙｃｌｉｃ ｇｒａｐｈ）方式に大別される。

図１はブロックチェーンとＤＡＧの概念図である。

図１の（Ａ）は、ブロックチェーン（ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ）の生成方式を示し、図１の（Ｂ）はＤＡＧ（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ａｃｙｃｌｉｃ ｇｒａｐｈ）の生成方式を示す。

図１の（Ａ）で見られるように、ブロックチェーン元帳は一字型チェーンの元帳構造を持ち、一つの記録ポイント（ｗｒｉｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）を持っている構造なので、ブロック生成速度がとても遅いという短所がある。

一方、図１の（Ｂ）に示されたＤＡＧ元帳は記録ポイント（ｗｒｉｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）が同時にいくつか存在し、並列的構造のチェーンで構成される。当然トランザクションの生成速度が速いという長所がある。しかし、ＤＡＧ元帳は、トータルオーダリング（ｔｏｔａｌ ｏｒｄｅｒｉｎｇ）方式のブロックチェーンと違ってパーシャルオーダリング（ｐａｒｔｉａｌ ｏｒｄｅｒｉｎｇ）方式からなって、互いに繋がったトランザクション（ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ）同士のみその使われた手順を定義することができる。

すなわち、ＤＡＧは速いスピードを持つ一方、確定合意をするには比較的に適しない元帳構造を持っている。既存の多様なＤＡＧ元帳が確定合意方式を採択することができない主な理由でもある。

確定合意のためには、全てが同一な状態を持っていなければならないが、そのためには新しいトランザクションの生成を止めて、現在の状態が全て伝播されることを待たなければならない。このようにプロセスを止めるようになれば、ＤＡＧを採択して並列の記録ポイントで同時多発的にトランザクションを生成して得られる速いスピードという長所が損なわれるようになる。ここで、今までＤＡＧ元帳構造ではＢＦＴ確定合意方式を採択することができなかった。

本発明の目的はＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムを提供することにある。

上述した本発明の目的によるＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムは、ＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムにおいてＤＡＧ（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ａｃｙｃｌｉｃ ｇｒａｐｈ）‐ＡＷＴＣ（ａｃｃｏｕｎｔ‐ｗｉｓｅ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｃｈａｉｎ）のトランザクション（ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ）に対してＢＦＴ（ｂｙｚａｎｔｉｎｅ ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）合意をする合意対象トランザクションを選択してリアルタイムで設定し、リアルタイムで設定された合意対象トランザクションをＢＦＴ合意遂行モジュールで出力する合意対象トランザクション設定モジュールを含むように構成されることができる。

ここで、前記合意対象トランザクション設定モジュールは、リアルタイムで生成されるトランザクションに対して過去の所定時点でそれ以前までのまだ合意されていないトランザクションを合意対象トランザクションとしてリアルタイムで設定するように構成されることができる。

具体的には、前記合意対象トランザクション設定モジュールは、現在から３０秒ないし１分以前のいずれか一つの時点の以前までのまだ合意されていないトランザクションを合意対象トランザクションとしてリアルタイムで設定するように構成されることができる。

そして、前記合意対象トランザクション設定モジュールは、電波がなされた後、各アカウントの過去の状態を示すデータ構造を生成し、前記ＢＦＴ合意遂行モジュールが前記生成されたデータ構造に備えてＢＦＴ合意を遂行するようにリアルタイムで設定することができる。

ここで、ＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムでは、このデータ構造としてマークルパトリシアトライ（ｍｅｒｋｌｅ ｐａｔｒｉｃｉａ ｔｒｉｅ）を使っているが、このデータ構造は具現によっていくらでも他のものに置換されることができる。

上述したＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムによれば、並列型構造のＤＡＧ元帳構造で確定的合意方式であるＢＦＴ合意方式を適用するように構成されることによって、トランザクションの速い処理と共に迅速な検証と情報の無欠性を確保することができる効果がある。

もっと具体的には、ＢＦＴ確定合意をするために充分拡散されたと前提する時間的設定を置いて、ＢＦＴ確定的合意とトランザクションの処理を並列的にそれぞれ遂行できるようにする効果がある。

すなわち、トランザクションを処理すると同時に、別途バックグラウンド処理としてＢＦＴ確定的合意を遂行するように構成されることで、ＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳構造が持つトランザクションの速い処理速度を毀損せずにＢＦＴ確定的合意ができるようにする。

ブロックチェーンとＤＡＧの概念図である。 ＤＡＧ‐ＡＷＴＣの概念図である。 本発明の一実施例によるＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムのブロック構成図である。

本発明は多様な変更を加えることができるし、様々な実施例を持つことができるところ、特定実施例を図面に例示して発明を実施するための具体的な内容に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定実施形態に対して限定しようとすることではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。各図面を説明しながら類似な参照符号を類似な構成要素に対して使用した。

第１、第２、Ａ、Ｂなどの用語は多様な構成要素を説明するために使われるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使われる。例えば、本発明の権利範囲を脱せずに第１構成要素は第２構成要素と命名されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名されてもよい。及び／またはという用語は複数の関連記載の項目の組み合わせまたは複数の関連記載の項目のいずれかの項目を含む。

とある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いたり「接続されて」いると言及された時は、その他の構成要素に直接連結されていたり、または接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもあると理解しなければならない。一方、とある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いたり「直接接続されて」いると言及された時は、中間に他の構成要素が存在しないものとして理解しなければならない。

本出願で使った用語は単に特定実施例を説明するために使われたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明らかに違うことを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「持つ」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。

他に断らない限り、技術的や科学的用語を含んでここで使われる全ての用語は本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって一般的に理解されるものと同一な意味を持っている。一般に使われる辞典に定義されているような用語は、関連技術の文脈上持つ意味と一致する意味を持つものとして解釈しなければならないし、本出願で明らかに定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味で解釈されない。

以下、本発明による好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

図２は、ＤＡＧ‐ＡＷＴＣの概念図である。

図２はアカウント別にトランザクションチェーンが形成されるＤＡＧ元帳構造方式を示す。

すなわち、アカウントａ、ｂ、ｃ、ｄごとにそれぞれのチェーンを持っていて、各アカウントの間になされるトランザクションが並列的に記録される。ＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳はトランザクションの記録が並列的に行われるので、その速度が非常に早くて、理論的には速度や拡張性に特に制限がない方式である。

本発明は、ＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳に確定的合意アルゴリズムであるＢＦＴ（ｂｙｚａｎｔｉｎｅ ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）アルゴリズムが適用される。

図３は、本発明の一実施例によるＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システムのブロック構成図である。

図３を参照すれば、本発明の一実施例によるＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システム１００は、合意対象トランザクション設定モジュール１１０を含むように構成されることができる。

ＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システム１００は、ＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳構造にＢＦＴ確定合意アルゴリズムが適用される。

並列型元帳構造であるＤＡＧ元帳の高いトランザクション処理速度と制限のない拡張性の長所を保有し、アカウント別トランザクションチェーン（ＡＷＴＣ）方式を組み合わせることでアカウント数が多くなっても速度の低下なしに早くトランザクションを生成することができる。ブロックチェーンと違ってブロック生成を待つ必要もなく、トランザクションは直ぐ生成されることができる。

ブロックチェーン元帳の場合、トータルオーダリング（ｔｏｔａｌ ｏｒｄｅｒｉｎｇ）方式によって一つの記録ポイント（ｗｒｉｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）でトランザクションを収集してブロックを生成するので、時間が長くかかるがその生成手順が明確である。

しかし、ＤＡＧ元帳の場合、パーシャルオーダリング（ｐａｒｔｉａｌ ｏｒｄｅｒｉｎｇ）方式によっていくつかの記録ポイント（ｗｒｉｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）でトランザクションを記録するので、時間が少なくかかる。しかし、その記録順序は連結されたトランザクションどうしのみ定義することができるという短所がある。なによりも各ノードごとに合意時の電波時間が違うという点は、確定合意方式を組み合わせるのに難しさを感じさせる。

しかし、ＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システム１００は、確定合意方式の一つであるＢＦＴ（ｂｙｚａｎｔｉｎｅ ｆａｕｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を適用するように構成される。

確定合意方式は決まった手続きにしたがって一度確定されれば変更されない。

しかし、非確定合意方式は現時点で多数が選択した状態を合意されたものと見做す。しかし、時間が経つにつれ、多数が選択した状態が変われば合意された状態も変わるようになる。つまり、改変されない合意というのは存在しない。例えば、ビットコイン（ｂｉｔｃｏｉｎ）やイーサリアム（ｅｔｈｅｒｅｕｍ）は非確定合意方式を適用している。

ＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システム１００は、各ノードでそれぞれ記録したトランザクションに対し、各ノードが合意によってＤＡＧ元帳を生成する。確定合意方式は合意されると変更できない。

ＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システム１００は、各ノードでの合意手続きである程度のトランザクションの電波時間が経過すれば、ほとんど拡散されたという前提の下で合意するように構成される。

すなわち、拡散が充分行われると合議する準備ができたと見られる。例えば、拡散が９０％程度行われた状態では各ノードが同一な情報を持つ確率が高いため、合意がなされる確率が高くなる。

ＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システム１００では、ＢＦＴ確定合意方式を適用するにあたり、３０秒ないし１分程度の電波時間の経過によって拡散が充分に行われたと見て、ＢＦＴ確定的合意を遂行する。

このような前提がなくＢＦＴ確定合意を適用する場合、３０秒ないし１分程度の電波時間が経過する前、すなわち、充分に拡散される前にはノードごとにとても相違する現在状態を持っているので、合意自体がまともに行われることができない。

本発明ではこのような拡散が充分に行われたと仮定する時点に対する時間的間隔を置いてＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳構造でＢＦＴ確定合意を可能とさせることに注目している。もっと詳しく説明すれば次のとおりである。

先ず、ＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳構造は、アカウント（ａｃｃｏｕｎｔ）の所有者（ｏｗｎｅｒ）が自分と係るトランザクションを生成するので、基本的に衝突が起きない構造であり、アカウント別チェーン構造によってトランザクションの記録位置がアカウントごとに相違して衝突発生可能性が低い構造である。ここで、前記のように時間的間隔を置く構成は、トランザクションの処理を防がなくてもバックグラウンド（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）でＢＦＴ確定的合意が遂行できるようにする。

すなわち、ＢＦＴ確定的合意が進行される中にもＤＡＧ‐ＡＷＴＣ構造でトランザクション処理をブロック（ｂｌｏｃｋ）する状況はほとんど発生せず、ＢＦＴ確定的合意とトランザクションの処理は並列的に各々同時に行われることができる。

以下、詳細的構成について説明する。

合意対象トランザクション設定モジュール１１０は、トランザクションに対してＢＦＴ合意を遂行するトランザクションを選別して合意対象トランザクションでリアルタイムで設定するように構成されることができる。

合意対象トランザクション設定モジュール１１０は、リアルタイムで生成されるトランザクションに対して過去の所定時点でそれ以前までのまだ合意されていないトランザクションを合意対象トランザクションに設定するように構成されることができる。

シミュレーションした結果、おおよそ３０秒ないし１分程度の時間が要されれば、合議するに充分拡散されることが確認された。

その程度の拡散時間が経過した後、合意手続きを遂行すれば、最適の時間内で合意手続きを早く遂行してＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳を確定することができる。

一方、前記のような時間的間隔は、ある程度流動的であってもよい。このような時間的間隔は３０秒ないし１分程度の時間に限定されず、合議するに充分拡散されたと見られる時間になれる。

しかし、各アカウントのマークルパトリシアトライ（ｍｅｒｋｌｅ ｐａｔｒｉｃｉａ ｔｒｉｅ）を全て対比すると、その大きさ自体が何百ＭＢまでなって相当負荷がかかるようになる。

ここで、合意対象トランザクション設定モジュール１１０は、電波がなされた後の各アカウントの過去のトライ、すなわち、過去共通された状態を数バイト（ｂｙｔｅ）位のマークルパトリシアトライ（ｍｅｒｋｌｅ ｐａｔｒｉｃｉａ ｔｒｉｅ）のルート（ｒｏｏｔ）で生成するように構成されることができる。そして、合意対象トランザクション設定モジュール１１０は、ＢＦＴ合意遂行モジュール１０がマークルパトリシアトライのルート（ｒｏｏｔ）の間の対比を通じて合意を遂行するように設定することができる。すなわち、縮約された状態のマックをルート（ｍｅｒｋｌｅ ｒｏｏｔ）のみ対比して合意手続きを手軽にさせ、これによる合意時間も減るようになる。

ここで、ＢＦＴ確定合意方式のＤＡＧ‐ＡＷＴＣ元帳システム１００では、合意のためのデータ構造としてマークルパトリシアトライ（ｍｅｒｋｌｅ ｐａｔｒｉｃｉａ ｔｒｉｅ）を使っているが、このデータ構造は具現によっていくらでも他のものに置換されることができる。

合意対象トランザクション設定モジュール１１０でリアルタイムで設定される合意対象トランザクションは、ＢＦＴ合意遂行モジュール１０でＢＦＴ合意遂行手続きを行うように構成される。

ＢＦＴ合意遂行モジュール１０は、実施例によってＶＲＦ（ｖｅｒｉｆｉａｂｌｅ ｒａｎｄｏｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）‐ＢＦＴまたはＰＢＦＴ（ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｂｙｚａｎｔｉｎｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を遂行することができる。

以上、実施例を参照して説明したが、該当技術分野における熟練された当業者は下記特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることを理解することができる。

Claims (3)

1. ビザンチン・フォールトトレランス（ＢＦＴ）合意方式の有向非巡回グラフ－アカウント別トランザクションチェーン（ＤＡＧ－ＡＷＴＣ）元帳システムにおいて、
   ＤＡＧ－ＡＷＴＣの複数のトランザクションのうち、現在から３０秒以前に伝播されたまだ合意されていない複数のトランザクションを選択し、前記選択されたトランザクションをＢＦＴ合意を遂行する合意対象トランザクションとしてリアルタイムで設定し、前記設定された合意対象トランザクションをＢＦＴ合意遂行モジュールに出力する合意対象トランザクション設定モジュール、および
   前記出力された合意対象トランザクションを用いてＢＦＴ合意を遂行する前記ＢＦＴ合意遂行モジュールを含む、ＢＦＴ合意方式のＤＡＧ－ＡＷＴＣ元帳システム。
2. 前記合意対象トランザクション設定モジュールは、
   前記ＤＡＧ－ＡＷＴＣの前記複数のトランザクションのうち、現在から１分以前に伝播されたまだ合意されていないトランザクションを前記合意対象トランザクションとしてリアルタイムで設定するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のＢＦＴ合意方式のＤＡＧ－ＡＷＴＣ元帳システム。
3. 前記合意対象トランザクション設定モジュールは、
   伝播された後、各アカウントの過去の状態を示すデータ構造を生成し、前記ＢＦＴ合意遂行モジュールが前記生成されたデータ構造を対比してＢＦＴ合意を遂行するようにリアルタイムで設定することを特徴とする、請求項１に記載のＢＦＴ合意方式のＤＡＧ－ＡＷＴＣ元帳システム。