JP7405745B2 - ブロックチェーンをデジタルツインのセットにリンクするための、コンピュータにより実施されるシステム及び方法 - Google Patents
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Description
(1)私たちは、DHT(分散型ハッシュテーブル)にデジタルツインのセットにより生成された非常に膨大な情報を記憶すること、及びパブリックブロックチェーンにマークル木のルートの対応する値を記憶することを可能にするソリューションを提案する。
(2)私たちは、デジタルツインのセットにより生成されたデータの存在の証拠として、及びDHTのどのノードに実際のデータが格納されたかを識別する方法として、マークル木構造の使用を提案する。
(3)私たちは、追加のセキュリティレイヤ及びバッファから受信側へ送信されるデータの信頼性を導入するために、ミラーリングされたマークル木の概念を提案する。
ハッシュ関数は、インプットを取り入れ、固定長のアウトプットを生成する一方向関数である。うまく設計されたハッシュ関数は、2つのインプットが高い確率で同じアウトプットを生成(衝突)しないという特性に基づく。したがって、ハッシュは、所与のコンテンツピースのユニークな識別子として考えることができる。
ブロックチェーンに格納された情報は、デジタルツインにより生成されたデータではないが、所与の時間枠Tの中で生成された所与のデータ量Dの署名されたハッシュである。
(1)デジタルツインは、所与の頻度fでデータを記録し始める;
(2)データはプライベートノードに記録される;
(3)時間T0で、ノードは、デジタルツインにより記録されたデータをハッシングする第1ハッシュ(H0)を生成する:時間T0で、(H0)=H(D)であり、ローカル及びブロックチェーン上の両方にハッシュを記録する;
(4)時間T0+xで、全ての新しいハッシュが前のハッシュとリンクされ(第2ハッシュはH0とリンクされ、以下同様である)、ブロックチェーン上に記録されるハッシュのチェーンを生成する。
マークル木の特性は、複雑なシステム(例えば航空機)に接続されたデジタルツインから収集されたデータを格納する及び検証するプロセスをより効率的にするために利用できる。実際に、デジタルツインの数と同じくらい多くのハッシュを格納する代わりに、図4(a)~(c)に示すように、観察中のシステム(system under observation:SUO)を表すマークル木のルートだけを格納することが可能である。
私たちは、ブロックチェーンをデジタルツインのアレイにより生成された情報の格納のための保証されたシステムとして使用するために、マークル木及び履歴の増分ハッシュに基づく最適化されたソリューションを提案する。
前章に記載したソリューションは、SUOをミラーリングするデジタルツインのセットが大容量データを生成しないプロセス/システムに限定される又は関連する場合に動作する。SUOが膨大な数のデジタルツインにより特徴付けられるとき、又はデジタルツインのセットが大容量データを必要とする多数の変数により記述される複雑なシステムをミラーリングしているとき、所与の時間におけるメッセージ(生データを含む)及び関連するマークル木のルートの両方の送信は、効率的でない場合がある。この章で、私たちは、(i)DHT上への生データの直接記憶、(ii)ブロックチェーン上の関連するマークル木のルートの計算、送信、及び記憶、により特徴付けられるプロトコルを提案する。
(1)(a)システムをミラーリングするデジタルツインのセットにより(絶えず)提供されるデータは、(b)DHTに格納される。
(2)(a)マークル木は、システムをミラーリングする全てのデジタルツインを一緒にリンクするために使用される。木のルートのみが、送信されブロックチェーン上に格納される。
(3)ステップ(b)の間、バッファは、マークル木のルートにより表される情報のサンプリング頻度の選択を担う。頻度は、制御下のシステム及び所望の分解能に依存する。
(4)ステップ(b)でバッファにより生成されたメッセージは、(c)セキュアなチャネルを介して送信され、ステップ(d)で受信側により受信される。
(5)受信側は、DHTへのアクセスを有し、DHTにはデジタルツインのセットにより生成されたデータが格納される。DHTは、情報の完全性を検証するために使用できる。使用されるDHTは、プライベートプラットフォームである。したがって、非認証ユーザは、DHT内に格納された情報にアクセスできない。
(6)最終ステップとして、マークル木のルートのハッシュがブロックチェーン上に格納される。
・メッセージmh及びmHをチェックすることによる;
・関連するDHTにアクセスすることによる。
送信プロトコルのステップBの信頼性を向上するために、つまり、マークル木のルートがバッファに正しく格納されるかどうかを評価するために、私たちは、図9に示す二重化構造を提案する。
・キャッシュセットは、ミラーリングされた木により生成されたルートのペア、つまりR及びR’を含む。
・バッファは、ルートR及びR’を用いてDHTにアクセスできる。
・R及びR’によるDHTへのアクセスが成功した場合、2つのルートは同じである、つまりルートRは承認済みセットへと転送される。
・R及びR’によるDHTへのアクセスが不調である場合、ルートRは未承認セットへと転送される。
図11は、種々の実施形態が実装できるコンピューティング環境を示す概略図である。本開示の少なくとも一実施形態を実施するために使用可能なコンピューティング装置2600の簡略ブロック図が提供される。種々の実施形態で、コンピューティング装置2600は、上述の図示のシステムのうちのいずれかを実装するために使用されてよい。例えば、コンピューティング装置2600は、データサーバ、ウェブサーバ、ポータブルコンピューティング装置、パーソナルコンピュータ、又は任意の電子コンピューティング装置として使用するために構成されてよい。図11に示すように、コンピューティング装置2600は、主メモリ2608及び永久記憶装置2610を含む記憶サブシステム2606と通信するよう構成され得る1つ以上のレベルのキャッシュメモリ及びメモリ制御部(集合的に2602とラベル付けされる)を備える1つ以上のプロセッサを含んでよい。主メモリ2608は、図示のように、動的ランダムアクセスメモリ(DRAM)2618及び読み出し専用メモリ(ROM)2620を含み得る。記憶サブシステム2606及びキャッシュメモリ2602は、本開示で説明されたようなトランザクション及びブロックに関連付けられた詳細事項のような情報の記憶のために使用されてよい。プロセッサ2602は、本開示で説明されたような任意の実施形態のステップ又は機能を提供するために利用されてよい。
本願明細書で、私たちは、デジタルツインのアレイにより生成されたデータを格納するための、マークル木の使用に基づくソリューションを提案した。
(1)私たちは、DHT(分散型ハッシュテーブル)にデジタルツインのセットにより生成された非常に膨大な情報を記憶すること、及びパブリックブロックチェーンにマークル木のルートの対応する値を記憶することを可能にするソリューションを記載した。
(2)私たちは、デジタルツインのセットにより生成されたデータの存在の証拠として、及びDHTのどのノードに実際のデータが格納されたかを識別する方法として、マークル木構造の使用を記載した。
(3)私たちは、追加のセキュリティレイヤ及びバッファから受信側へ送信されるデータの信頼性を導入するために、ミラーリングされたマークル木の概念を記載した。
Claims (14)
- ブロックチェーンネットワークのためのコンピュータにより実施される方法であって、前記コンピュータにより実施される方法は、
デジタルツインのセットからデータを受信するステップと、
アクセス可能な分散型記憶システムに前記データを格納するステップと、
前記デジタルツインのセットから受信した前記データに基づきダイジェストを計算するステップと、
ブロックチェーン上に記憶するために前記ダイジェストを送信するステップと、
を含み、
前記ダイジェストは、前記ブロックチェーン上に記憶するために転送される前に、バッファへ送信され、前記バッファは、前記ダイジェストにより表される情報のサンプリング頻度を選択する、コンピュータにより実施される方法。 - 前記ダイジェストを計算するステップは、
前記データに基づくハッシュをマークル木により表されるデータ構造に格納するステップであって、前記マークル木のリーフは前記データのハッシュを格納し、前記マークル木の親ノードは子ノードの連結のハッシュを格納し、前記ダイジェストは前記マークル木のルートである、ステップを含む、請求項1に記載のコンピュータにより実施される方法。 - 前記データ構造は、前記アクセス可能な分散型記憶システムに格納される、請求項2
に記載のコンピュータにより実施される方法。 - 前記バッファは、前記ダイジェストの情報を含むメッセージを生成し、前記ブロックチェーン上に記憶するために前記メッセージをセキュアなチャネルを通じて送信する、請求項1~3のいずれかに記載のコンピュータにより実施される方法。
- 受信側が、前記メッセージを前記バッファから受信し、前記メッセージを検証するために前記分散型記憶システムにアクセスする、請求項4に記載のコンピュータにより実施される方法。
- 検証の後に、前記受信側は、前記ブロックチェーン上に記憶するために、前記ダイジェストを送信する、請求項5に記載のコンピュータにより実施される方法。
- 前記デジタルツインのセットから受信した前記データから導出した第2ダイジェストを有する第2データ構造を更に含む、請求項2乃至6のいずれか一項に記載のコンピュータにより実施される方法。
- 各データ構造からの前記ダイジェストは、前記アクセス可能な分散型記憶システムに格納される、請求項7に記載のコンピュータにより実施される方法。
- 各データ構造からの前記ダイジェストは、請求項1に記載の前記バッファに格納され、前記バッファは、両方の前記ダイジェストを用いて前記分散型記憶システムにアクセスして、前記ダイジェストが同じか否かを確認し、同じ場合に、前記バッファは、ブロックチェーン上に記憶するために、前記ダイジェストのうちの1つを送信する、請求項8に記載のコンピュータにより実施される方法。
- 前記ダイジェストが異なると分かった場合、前記ダイジェストは、どのデジタルツインが応答していないかを検出するために検証される、請求項9に記載のコンピュータにより実施される方法。
- 前記分散型記憶システムは、分散型ハッシュテーブルを有する、請求項2乃至10のいずれか一項に記載のコンピュータにより実施される方法。
- コンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、実行されると、1つ以上のプロセッサを、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法を実行するよう構成する、コンピュータ可読記憶媒体。
- 電子装置であって、
インタフェース装置と、
前記インタフェース装置に結合された1つ以上のプロセッサと、
前記1つ以上のプロセッサに結合されたメモリであって、前記メモリはコンピュータ実行可能命令を格納し、前記コンピュータ実行可能命令は、実行されると、前記1つ以上のプロセッサを、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法を実行するよう構成する、メモリと、
を含む電子装置。 - システムであって、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法を実行するよう構成され、前記システムは、
デジタルツインのセットと、
前記デジタルツインのセットからのデータを格納するアクセス可能な分散型記憶システムと、
前記デジタルツインのセットから受信した前記データに基づきダイジェストを計算するプロセッサと、
ブロックチェーン上に記憶するために前記ダイジェストを送信する送信機と、
を含むシステム。
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