疑似乱数関数とはある出力があったとき、一見ランダムに作られた数列のように見えるが、実際には決定論的な計算によって求められている数列を出力するものだ。ここに「検証可能性」が加わることで、VRFsには擬似乱数を正しく生成したことを示す証明を出力するもうひとつの特徴がついている。公開鍵を参加者の間で回覧した際に、VRFsのおかげで参加者には、その疑似乱数が秘密鍵から正しく生成したことは証明されるが、その秘密鍵の情報は渡さないで済む。これは、ブロック提案者と委員会メンバーを特定し連絡する機会を奪いながらも、参加者全員に承認プロセスが正規のレールの上で行われていることを知らせる手段である。同時に沢山のID(ユーザ)を作り投票への影響力を行使しようとするシビル攻撃などの攻撃への耐性を高めてもいる。MicaliはこのVRFsの作者の1人である。VRFsはDefinityなど他のブロックチェーンプロジェクトでも採用されている。Protocolで新しいブロックを伝播させる。Protocolとはピアが自身や他のピアの状態に関する情報を定期的に交換するP2P通信プロトコルである。ランダムに選んだ相手と情報を交換し、自身が持つデータの更新を繰り返す。システムの参加者が不定期的に増減して全体を把握できない状況や、一時的に通信できない場合でも情報を伝搬できる。Cryptocurrencies”メッセージが偽造されないようにするため、すべてのメッセージは元の送信者の秘密鍵で署名されている。他のユーザーはメッセージを中継する前にその署名が有効であることを確認する。先述したようにVRFsは与えられた公開鍵が秘密鍵から正しく生成されたことを証明してくれている。グラフ構造の中で転送ループを回避するために、ユーザーは同じメッセージを2回中継しない。AlgorandはTCP上でゴシップを実装し、所持金の量に応じてピア選択の重み付けをする。ラーメン一蘭合意おそらく難解だったはずなので楽しい「例え話」を用意した。あなたはラーメン「一蘭」をご存知だろうか。客が食べる場所に仕切りが用意され、他人とのコミュニケーションが断たれているラーメン屋だ。十分に理解できた人にとってはたちの悪い冗談なので読み飛ばしたほうがいいだろう。ラーメン「一蘭」には調理人がいない。客が調理するシステムである。店の真ん中には宝くじのマシンがある。このくじマシンは暗号学を使って悪さができないようになっている。くじで選ばれた客が調理人になる。調理人はラーメン(ブロック)を調理する。次にくじは店の外に並んでいる客の大群からランダムに食べる客を選ぶ。この客は委員会を組織してラーメンが提供されるやいなやその瞬間に食べる(提案が正しいかを検証し投票する)。食べて問題がなければ「うまい」といって署名して承認する。このラーメン屋で大事なのは、秘密のうちに調理人と客をランダムに選んでしまうことだ。客は仕切りのせいで他の客が誰かはわからないし、他の人との連絡は基本禁じられている。「誰かがラーメンを作り始めましたよ」というメールが皆のスマホに届く。「ラーメンの調理者は●●さんです。そのラーメンが美味しかったと委員会で投票して賛成が得られました。ラーメンのお味と委員会の署名をここに記します」という証明書が届く。この証明書のときだけは、仕切りから身を乗り出して隣の客に手紙を見せてあげることが許されている。ふたつ隣の客に見せるのはだめだ。この証明書が終わると客は外に出て、くじの選定を待つことになる。ichiran.com不思議なようだけど、この繰り返しでラーメンが一蘭のラーメンにふさわしいことが承認されるのだ。あとはこのプロセスを繰り返し続ければ、一蘭の客たちはお互いの帳簿を管理できるのだ。性能は”Bitcoinの125倍”さて、冗談はここまでにして、次は性能だ。VM1000インスタンスで実行された実験結果では、Algorandは最大22秒に5万ユーザーが合意した1Mのトランザクションを格納したブロックを処理したと主張した。レイテンシが最も低い場合には22秒で2Mバイトのブロックを処理したと主張する。Mのトランザクションをコミットするようだ。Algorandはブロックサイズが大きくなるにつれてスループットを向上させるが、レイテンシはいくらか増加するに留まる。Mのトランザクションをコミットする。これは1時間に6MのトランザクションをコミットするBitcoinの125倍だ。論文はこの実験でユーザー数を50万まで引き上げてもレイテンシは変わらず、Bitcoinの125倍のトランザクションスループットを達成する。したがって、Algorandの合意時間はブロックサイズとは無関係であり、大きなブロックに対してもほぼ同じ(平均12秒)にとどまることを示している。次世代のAlgorandでは、最終ステップをパイプライン処理することでスループットをさらに向上させることができると主張される(約6秒)。ビザンチン合意を実行するための固定時間と追加的なブロック伝搬時間の線形成長(ブロックのサイズを考慮)は、ブロックサイズを大きくすると、より多くのデータをコミットするのに要する時間を圧縮することができ、スループットを向上させることができる。コストAlgorandを実行しているユーザーにはCPU、ネットワーク、およびストレージのコストが発生する。CPUのコストはわずか。VMごとに50人のユーザーを実行すると、8コアVMのCPU使用率は約40%(大半はデジタル署名とVRFを検証するために使用される)。各Algorandプロセスではコアの約6.5%が使用される。ユーザーあたりの通信コストはAlgorandを実行しているユーザーの数とは無関係である。これは、ユーザーがメッセージをゴシップする数が固定されているためだ。コンセンサスプロトコルのメッセージ数は(ユーザーの総数ではなく)委員会の参加ユーザー数に依存する。ストレージコストの観点から、Algorandは、ブロックがコミットされたことを新規ユーザーに証明するためにブロック証明書を保管する。このストレージコストは、ブロック自体に追加されます。1Mバイトのブロックの場合、これは最大30%のオーバーヘッド(間接費)となる。ユーザー間でのブロックストレージのシャーディング(独立したデータベース間でデータを水平にパーティション化すること)はコストを削減してくれる。KBを格納する必要がある。ブロックの最大30%よりもコストが軽減されている。現状のAlgorandは合意プロトコルに集中されたもので、まだまだ実装のために必要な部分がある。Cryptocurrencies”では、以下のことが「未来の仕事」として言及されている。ユーザがAlgorandに参加しネットワークコストを支払うにはインセンティブを含める必要があるかもしれず、報奨メカニズムが有望である。インセンティブメカニズムの設計と分析には多くの課題が含まれる。投票を保留するのようなひどいインセンティブや悪意のあるユーザーがプロトコルに従うユーザーよりも多くの報酬を得るために「システムを操作する」ことが例に挙げられる。Algorandに参加するには新規ユーザーは付随する証明書を含むすべての既存のブロックをフェッチしないといけない。これは大量のデータの移送を意味する。他の暗号化通貨も同様の問題に直面しているが、Algorandのスループットが比較的高いため、ブロックの連なり(ブロックチェーン)の総サイズが肥大し、ノード当たりのストレージコストを増やし、スケーラビリティ問題が発生する可能性がある。攻撃者は、メッセージを送信した後に委員の身元が明らかになるため、時間の経過とともにユーザーに”汚職”を働く可能性がある。攻撃者が十分なユーザーキーを取得できれば、フォークを生みだすための偽の証明書を作成できる。1つの解決策は、署名されたメッセージを送信する前に署名鍵を消失させることだ。同時に9月にミラノで開かれたミートアップでは、MicaliがAlgorandの将来について通貨、プラットフォーム、金融ツールの3つの可能性に言及している。短期的な目標として、モバイルペイメントへの応用やダッチオークションでトークンを売る可能性に触れている。長期的な目標として、スマートコントラクト、オンチェーン債権の開発に触れている。評価1:改善されたPoSAlgorandがPoSの発展にあたるとわかった。ConcensusとAlgorandを比較してみよう。Concensusではあるノードがランダムに提案者に選出され新しいブロックを提案する。他の参加者が検証者になり一定の制限時間内に2/3以上の投票数が集まれば1段階目の投票プロセスで承認される。1段階目の投票プロセスを通過したブロックは2段階目の投票プロセスに送られる。今度は異なるノードが提案者に選出され、検証者の2/3以上が投票すれば正式にブロックが承認されたことになり、新しいブロックとしてブロックチェーンに追加される。Tendermint1人のバリデーターによって新しいブロックが提案され、他のバリデーターらによって一定の制限時間内に2/3以上の投票数が集まれば1段階目の投票で承認される。1段階目の投票プロセスを通過したブロックは2段階目の投票プロセスに送られ、ここでも2/3以上の投票数を得ることができれば正式にブロックが承認されたことになり、新しいブロックとしてチェーンに追加される。Tendermintでは他のPoSと同様もっているステークに応じて投票権が配分され、投票権の2/3のが善意の参加者であるという合意成立の条件があるのだ。2回投票を繰り返すのは、仮にビッグプレイヤーがいて合意を脅かすとしても、2度2/3の投票を乗り越えていれば確率的に偽りの承認ではないことが確かだからである。ブロックをゴシッププロトコルで伝播させ短い時間で承認か否かを決断させる点も似ている。Stake(DPoS)という発展形がある。コインの保有者に保有量に応じた投票権を割り当て、その投票により取引の検証者を委任するアルゴリズムである。委任された検証者は、ブロック生成で得られた報酬を投票した人に還元する仕組みになっている。これはほぼ「代表民主制」に近似する仕組みである。DPoSは実践としては保有者がデフォルトで検証者の選出に賛成している仕組みであることが多い。少量保有者には検証者の選出に投票に参加する誘因が弱い。面倒くさいことはしたくないだろう。したら代表する検証者の善意を信じてお任せにできるなら嬉しい。そのため投票者を選ぶ投票はある意味、形骸化しており、余分なコストがかかっている。Algorandは検証者の選定方法がTendermintやDPoSとも異なる。finality)の問題を背負うことがない。Bitcoinはフォークしうるためどの時点で取引が確定したかの線引きが確率的にしかできず、これが少額高頻度決済への応用の壁となる。従来型ブロックチェーンではブロックが提案された後、全員に配られそれぞれのチェーン固有のメカニズムによって合意されなければならなかったり、ブロックをファイナライズする前に追加作業が差し込まれたりする。これに対しAldorandは取引確定を決定論的に線が引けるとMicaliらは主張している。「ブロック承認時間が短く選出されたリーダーが正直である場合はたった2ステップで合意に達する、これは概ね従来型ブロックチェーンより簡潔である」と。Tendermintはビザンチン合意を満たすコンセンサスアルゴリズムとしてはかなり高いスループットを主張している。どちらが優れているか、すべてはAlgorandを実際に動かしてみればわかることだ。ネットワークパーティション耐性Bitcoinでは採掘者には新しいブロックを生成し配り、他の採掘者は個々に独立してそのブロックの妥当性を検証するプロセスを踏む。実はこのタイミングがあまりセキュアではないとセキュリティの専門家から指摘されている(セキュリティ屋さんの指摘は他にもたくさんある)。攻撃者はネットワークパーティション(ネットワーク内の同期が崩れてしまう状況)が起きた瞬間をつつけば、分離されたクラスタでプロトコルに則りながら偽りのブロックを生成し承認させられる可能性がある。Bitcoinはチェーンの分岐が起きた際には最も長いチェーンが支持され、分岐を解消する仕組みを採用している。分岐をそのまま維持し、別のネットワークとして”独立”させてしまう手段があり、頻発してきた。瞬間合意プロトコルはこの攻撃可能性を極小化できているだろうか。Argolandは「プロトコルは長さが不明な任意のネットワークパーティションに対して復元力があり、パーティションが解決され、遅延が復元された後、速く回復する」と説明している。繰り返すが、正直なリーダーがトランザクションのブロックを提案すると、最初の投票ステップはブロックの伝搬と並行して行われる。ブロックが伝播した後、投票の1つのステップで証明書が生成される。これが簡潔かつ即時的なビザンチン合意プロセスの利点である。結論Algorandのポイントは参加者の他者との情報隔離と秘匿性である。これでセキュリティをトレードオフにせずに即時的なトランザクションを可能にしている。ビザンチン合意を安く達成しているのなら、AlgorandはBitcoinの地位を奪う可能性が十分にあるだろう。Algorandが主張している性質をもつかいなかは保有者を増やせばわかる。Micaliはトークンセールをダッチオークションで行うと9月のミランでのミートアップで語っている。2/3の投票権が善意のプレイヤーのもとに渡るように慎重を期する必要がありそうだ。Algorand論文は効率的なビザンチン合意アルゴリズムの導出に注力しているが誘因設計が残された最後の関門である。先行例のPoSは報酬設計がプレイヤーに「独占戦略」の誘因を生じさせた。最悪シナリオではプレイヤーがNemの例で指摘したようなモラルハザードを引き起こすことになる。投票に参加する利得を作らないことにはビザンチン合意が担保できないため、最後のもうひと知恵が必要な段階である。有望な応用はやはり通貨である。Bitcoinよりも早く堅牢なビザンチン合意を達成する通貨があれば、Bitcoinが見た高コストの「信頼される第三者」を代替する夢を見ることになるだろう。プラットフォームとしてはEthereumがERC20トークン等の形態で提供するトークン発行機能が有望だと考えられる(関連記事「Erc20トークンの可能性とそのネットワーク外部性」)。Ethereum等にはブロックチェーンをアプリケーション構築の基盤と捉える向きがあるが、データベースでの合意を分散合意にする理由、しかも最も難易度の高い未知の多数によるビザンチン合意で達成する必要性はほとんど見つけることができない。SpannerではPaxosが使われているが、これも既知の少数による悪意を想定しないもので分散合意のなかでもは難易度が低い。PoSという手段とアプリケーション基盤という目的がほとんどマッチしていないので、マーケティングされているDapps(分散アプリケーション)ではなく、AWS、GCP、Azureでのアプリケーション構築が推奨される。最後に金融ツールとしての応用があるが、債権の台帳とするのは素晴らしいアイデアのようにも感じられる。繰り返しになるが、誘因設計がどうなるかを見守る段階だ。プロトコルを堅牢にするための様々な仕掛けにはMicali先生の経験が生きているだろう。Chen氏のほか、アドバイザーに名を連ねるゲーム理論家、経済学者の力が試されている。Knowledge)はZcashという暗号通貨で最初に採用されている。用途はトランザクションの内容を知らずしてそのトランザクションの成否を承認するプロセスのためであり、Ethereumなどの他の通貨でもzk-SNARKsは採用されている。BitcoinはMicali先生の貢献分野がてんこ盛りであり、”血が騒いだ”というが今回の参入の背景だと勝手に推察する。Algorandの論文読みは大変だったし、すべてを理解できたとはまったく思っていない。この挑戦は高度な学問領域の合わせ技なので、各領域の方からその説明は誤っていると言われるかもしれない。ご指摘をお待ちしています。実現に向けて」と題した記者説明会を開催し、自治体向けにゼロトラストセキュリティ導入を支援するプログラムを発表した。Premiumなどを導入し、災害時の情報共有の効率化などに成功したようだ。Runを活用し顧客生涯価値(LTV)向上を目指したデータ分析基盤を内製化した事例を紹介。AIによる会話分析、リテールメディア活用などの取り組みを進めている。'24」で、大規模言語モデル「Gemini」を活用したAIエージェントの取り組みを多数発表した。Geminiは、コーディング支援、データ分析、アプリケーション開発など、様々な分野で活用され、業務効率化や新たな価値創出に貢献することが期待されている。Graph」を発表した。この新製品は、ナレッジグラフベースの検索拡張生成(RAG)を実現させ、生成AIを巡る競争に新たな文脈を加えそうだ。Ghostアクシオン|次世代経済メディアアクシオンニュースレター:世界のテクノロジートレンドの高品質な分析Subscribe。