ブロックチェーンアーキテクチャについて知っておくべきことすべて



ブロックチェーンアーキテクチャに関するこのブログでは、ブロックチェーンのコアコンポーネント(トランザクション、ブロック、P2Pネットワーク、コンセンサスアルゴリズム、プルーフオブワーク)について説明しています。

なぜ呼ばれるのですか ブロックチェーン –これは、トランザクションデータをブロックに格納し、それらをリンクしてチェーンを形成するためです。トランザクションの数が増えると、ブロックチェーンのサイズも増えます。この輝かしい発明をより明確に理解するために、そのアーキテクチャについて説明しましょう。 Tアーキテクチャコンポーネントはさまざまな企業によって一般化されてから変更されており、ビットコインのようなさまざまなブロックチェーンプロジェクトにつながっています。 イーサリアムHyperledgerこのブログでは、物事を簡単にするために、ビットコインブロックチェーンアーキテクチャについて説明します。

以下は、アーキテクチャコンポーネントのリストです。





アーキテクチャについて説明する前に、頭の中でいくつかのことを明確にしましょう。

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  • ブロックチェーンはビットコインではありませんブロックチェーンは背後にあるテクノロジーです ビットコイン
  • ビットコインはデジタルトークンまたは 一方、ブロックチェーンは、これらのデジタルトークンのトランザクションを追跡するための台帳です。
  • ブロックチェーンなしのビットコインは不可能ですが、ビットコインなしのブロックチェーンを持つことはできます。

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トランザクション

トランザクションブロックチェーンシステムの最小の構成要素です。これらは通常、受信者アドレス、送信者アドレス、および値で構成されます。これは、標準のクレジットカードの明細書に似ています。所有者は、前のトランザクションと受信者の公開鍵を追加して生成されたハッシュにデジタル署名することにより、値を転送します。

その後、トランザクションはネットワークとすべてのノードブロックチェーンの独自のコピーを独自に保持し、現在の既知の「状態」は、各トランザクションを次のように順番に処理することによって計算されます。ブロックチェーン。トランザクションはバンドルされ、ブロックの形式で各ノードに配信されます。新しいトランザクションがネットワーク全体に分散されると、独自に検証および「処理」各ノードによって。各トランザクションにはタイムスタンプが付けられ、ブロックに収集されます。

ブロック

ブロックブロックヘッダーおよびトランザクションとして情報が含まれます。ブロックは、トランザクションのセットをバンドルすることを目的としたデータ構造であり、ネットワーク内のすべてのノードに複製されます。ブロックチェーンのブロックはによって作成されます鉱山労働者鉱業ネットワークの残りの部分によって受け入れられる有効なブロックを作成するプロセスです。 ノードは保留中のトランザクションを受け取り、それらが暗号的に正確であることを確認し、ブロックチェーンに保存するためにそれらをブロックにパッケージ化します。ブロックヘッダーの検証に役立つメタデータですブロックの有効性。ブロックメタデータの内容を下の画像に示します



ブロックの残りの部分にはトランザクションが含まれます。マイナーの選択に応じて、ブロックにバンドルされたトランザクションの数はいくつでもかまいません。

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ブロックの種類

  1. ほとんどのブロックは、ネットワークで最も長いチェーンでもある現在のメインブロックチェーンを拡張するだけです。これらのブロックは 「メインブランチブロック」
  2. 一部のブロックは、最長のブロックチェーンにない親ブロックを参照します。これらのブロックは 「サイドブランチブロック」
  3. 一部のブロックは、ブロックを処理しているノードに認識されていない親ブロックを参照します。これらは呼ばれます 「孤立したブロック」

サイドブランチブロックは現在メインブランチの一部ではない可能性がありますが、親としてそれらを参照するブロックがさらにマイニングされると、特定のサイドブランチが再構築メインブランチに。これはの概念をもたらしますフォーク

P2Pネットワーク

ブロックチェーンはピアツーピア(P2P)IPプロトコルで動作するネットワーク。 P2Pネットワークは、集中型ノードのないフラットなトポロジです。すべてのノードは、コンセンサスアルゴリズムを介してコラボレーションしながら、サービスを等しく提供し、消費することができます。ピアは、ネットワークの維持に必要なコンピューティング能力とストレージに貢献します。 P2Pネットワークは、集中型ネットワークの場合のように単一の攻撃ポイントや障害がないため、一般的に安全です。ブロックチェーンネットワークは、パーミッションベースのネットワークでもパーミッションレスネットワークでもかまいません。 A無許可ネットワークは誰でもネットワークに参加できるため、パブリックブロックチェーンとも呼ばれますが、権限ベースのブロックチェーンはコンソーシアムブロックチェーンと呼ばれます。 A許可ベースブロックチェーンまたはプライベートブロックチェーンでは、ネットワーク内の参加者の事前検証が必要であり、これらの関係者は通常、お互いに知られています。典型的なブロックチェーンアーキテクチャでは、ネットワーク内のすべての個々のノードがブロックチェーンのローカルコピーを維持します。ブロックチェーンアーキテクチャの分散化は、それが構築されているP2Pネットワークの唯一の功績です。

コンセンサスアルゴリズム

単一の元帳のこれらすべてのコピーが同期される方法は、コンセンサスアルゴリズムによるものです。コンセンサスメカニズムは、すべての個々のパーティが持っているローカルコピーが何であれ、それらが互いに一貫していて、最新のものであることを保証します。個々のノードが持つコピーは、互いに同一または類似しています。コンセンサスアルゴリズムがすべてのブロックチェーンアーキテクチャのコアを形成していると言っても過言ではありません。コンセンサスアルゴリズムのいくつかを以下で説明します。

プルーフオブワーク(POW)

ブロックチェーンネットワークに新しいブロックを作成するために、計算が難しいパズルを解く必要があります。基本的には、一般的なハッシュアルゴリズムSHA256によって生成された256ビットハッシュを生成する文字列を推測する必要があります。ハッシュアルゴリズムが不可逆的であるという事実は、コンセンサス達成へのそのようなアプローチの基本的な柱として立っています。誰かがハッシュを検証するために100万回の推測を行う必要があるため、プロセスには「プルーフオブワーク」という名前が付けられます。

プルーフオブステーク(POS)

この場合、ノードはバリデーターと呼ばれます。彼らは取引を検証して取引手数料を稼ぎます。ノードはブロックを検証するためにランダムに選択され、このランダムな選択の確率は特定のノードが持っている賭け金の量に依存します。

簡略化されたビザンチンフォールトトレランス(SBFT)

ここでの基本的な考え方には、提案されたトランザクションをバンドルして新しいブロックを形成する単一のバリデーターが含まれます。ここでは、元帳の許可ベースの性質を考慮して、検証者は既知の当事者です。コンセンサスは、ネットワーク内の他のノードの最小数が新しいブロックを修正する結果として達成されます。

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これで、この「BlockchainArchitecture」ブログは終わりです。 Blockchainを学び、Blockchain Technologiesでキャリアを築きたい場合は、 そして インストラクター主導のライブトレーニングと実際のプロジェクト経験が付属しています。このトレーニングは、Blockchainを深く理解し、主題をマスターするのに役立ちます。

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