仮想通貨

ビザンチン将軍問題とビットコインの解決策をわかりやすく解説。

 

ビットコインをはじめ様々な暗号資産(仮想通貨)が登場し、過去最高値を記録する高騰を見せたり、歴史的な大暴落をしたりと世間を騒がせています。

 

もはや世界経済に欠かせない存在になっている暗号資産。

 

見ることも触ることもできない暗号資産にこれだけの需要が生まれるのは、それ相応の信頼性があるからと言えます。

 

取引内容の改ざんや二重使用などの不正があっては安心して利用できませんよね。

 

この信頼性を担保するためには「ビザンチン将軍問題」の解決が課題としてありました。

 

暗号資産に触れていくと1度は目にするワードだと思います。

 

この「ビザンチン将軍問題」の名前の由来となった9人の将軍たちの話がとても面白いのでブロックチェーンとの関係性とあわせて解説していきたいと思います。

 

1.ビザンチン将軍問題の概要

ビザンチン将軍問題は1980年代に数学者のレスリー・ランポート博士らが考案した分散型システムにおける多数決の妥当性や信頼性にかかわる問題です。

 

ブロックチェーンのような分散型システムでは中央管理システムが存在せず、参加者同士で検証や合意が行われます。

 

不特定多数の参加者がいるネットワークで、コンピューターの故障や悪意を持って不正を働く者により正しく合意形成されないことを「ビザンチン障害」と呼びます。

 

システムを正常に保つためには、たとえビザンチン障害が発生しても正しい合意が形成されなければなりません。

 

この合意形成に関する問題を、レスリー・ランポート博士らによりビザンチン帝国が反乱都市を包囲していた時の状況に例えて定型化したものが「ビザンチン将軍問題」です。

 

ではビザンチン帝国軍が誇る9人の将軍たちの話を紹介したいと思います。

 

 

2.裏切り者は誰だ?帝国の命運を分ける9将軍の多数決

かつてのヨーロッパにビザンチン帝国という国がありました。

 

反乱を起こしたある都市を攻め落とすため、ビザンチン帝国の9将軍は離れた位置に布陣して各要所を包囲していました。

 

戦況は拮抗しておりビザンチン帝国軍の勝利条件は、離れた位置に布陣している各軍が一斉攻撃を仕掛ける事。

 

1つの軍でも欠けたら敗北です。

 

ここで9将軍たちは2択を迫られます。

 

選択肢

① 一斉攻撃を仕掛ける

② 全軍撤退して別の作戦を考える

 

さあ9人の将軍たちはどちらを選択するのでしょうか?

 

このような重要な決断を強いられる局面では9将軍がそれぞれ伝令を送り多数決で決定する事があらかじめ合意されていました。

 

たとえば「攻撃」が5票、「撤退」が4票なら全軍一斉攻撃を仕掛けます。

 

「分かりやすくて良いじゃないか」

 

と思いますよね。

 

ここで各軍の伝令が到着し「攻撃」4票、「撤退」4票となっていた場合を考えてみてください。

 

最後1人の将軍がどちらに票を入れるかで全ては決まります。

 

ところが最後に票を入れる将軍は、実のところ以前からビザンチン帝国に恨みを持ち、帝国を裏切りたいと思っていました。

 

またとない裏切り行為を働くチャンスです!

 

そこでこの将軍は4軍に「攻撃」と伝令を送り、残る4軍には「撤退」と伝令を送りました。

 

するとどうでしょう?

 

「攻撃」と伝令を受けた軍は多数決の結果、一斉攻撃だと判断して突撃していきます。

 

「撤退」と伝令を受けた軍は展開していた布陣を解き、撤退していきます。

 

当然、ビザンチン帝国軍は一斉攻撃できていないので戦力が足りず敗北してしまいます。

 

このように悪意を持って不正を働く者により正しく合意形成されない可能性がある事が「ビザンチン将軍問題」です。

 

3.ビザンチン将軍問題を解決した代表例ビットコイン

ブロックチェーンのような分散型システムにとって「ビザンチン将軍問題」は大きなリスクとなります。

 

ビットコインを通貨として成立させるためにはビザンチン将軍問題の解決が課題となっていました。

 

この問題を解決しない限り、コンピューターの不具合や取引の改ざん、二重使用は必ず発生します。

 

ビットコインではブロックチェーン技術やプルーフオブワーク(PoW)と呼ばれる合意方法(コンセンサスアルゴリズム)などを組み合わせてビザンチン将軍問題を解決しています。

 

ビザンチン将軍問題を解決したポイントを以下にまとめました。

 

ポイント

  • 参加者(ノード)がマイニングをする
  • 10分単位で取引記録を作るが膨大な計算を必要とする
  • 最も早く計算してブロックチェーンに記録した者にインセンティブとしてビットコインを渡す
  • 過去の取引記録を改ざんするには、書き換えたい記録に加えて10分単位で追加されていく新しい記録も膨大な計算をしてすべて書き換えなければならない

 

このように非常に困難な作業をして改ざんをするくらいなら、マイニングをしてインセンティブを得る方にメリットがある仕組みを構築することでビットコインはビザンチン将軍問題を解決したといえます。

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