分散型台帳の新しい視点
この記事では、取引の効率性と柔軟性を高めるための分散型台帳の新しい方法を紹介します。
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目次
最近、分散型台帳の開発がすごく注目されてるよね。これらのシステムは、取引の透明性、安全性、効率を向上させることを約束してるんだけど、既存の分散型台帳は、プログラムの柔軟性が限られてたり、矛盾する取引によって資産がロックされるリスクがあったりする。この記事では、これらの問題に対処する新しいアプローチを探ってて、取引の柔軟性を高めつつ、遅延を最小限に抑える方法を紹介するよ。
既存のブロックチェーンの問題
従来のブロックチェーンは、取引を確認するためにコンセンサスメカニズムに頼りすぎてる。このおかげで安全性は確保されるけど、特に複数のパーティが同じ資産にアクセスしようとしたときには非効率的になることがあるんだ。競合が発生すると、取引がデッドロックに陥ってしまって、関与する資産がアクセスできなくなる。これは、複数のユーザーが共有資産とやり取りする必要がある複雑な取引に特に問題となる。
多くの既存システムは、競合を避けるためにコンセンサスを使う悲観的な戦略をとってるけど、これじゃ実行できる取引のタイプが制限されちゃう。通常はシンプルな操作にしか対応できないから、資産のスワップやマルチシグネチャのような複雑な取引は難しくなったりリスクを伴ったりするんだ。
コンセンサスの新しい視点
新しいアプローチのキーとなる洞察は、ブロックチェーンのコンセンサスは主に競合によるものであり、資産の所有者の数によるものではないってこと。この視点により、特定の条件下ではコンセンサスの必要性を最小限にしたり、完全に排除したりする新しい方法が可能になるんだ。
コレクティブオブジェクトやマルチオーナー取引のような概念を導入することで、新しいシステムでは競合がなければコンセンサスなしで取引が行えるようになる。もし競合が発生した場合は、新しいプロトコルを提案して迅速に解決し、遅延を大幅に減らして全体的なユーザー体験を向上させるよ。
取引のレイテンシ削減
この新しいアプローチの大きな利点の一つは、低レイテンシで取引を実行できること。信頼性の高いブロードキャストメソッドを使うことで、取引をより迅速に処理できる。このモデルは非同期処理を可能にしていて、従来のブロックチェーンでは大きな遅延を引き起こすことがあるけど、スケーラブルで効率的なんだ。
ただ、コンセンサスなしのシステムは二つの主要な課題に直面している。まず、限られたプログラマビリティ。取引は競合を避ける方法で提供しないといけないんだ。次に、クライアントに厳しい要件が課せられていて、矛盾する取引を提出しないようにしないといけない。これに失敗すると、資産が永続的にロックされることになる。
取引処理のハイブリッドモデル
既存システムの欠点を克服するために、ハイブリッドモデルが導入された。新しいブロックチェーンは、コンセンサスなしの迅速な道と、コンセンサスベースのフォールバックを組み合わせてるんだ。これにより、一般的なスマートコントラクトを維持しながら、競合が発生する可能性のある共有オブジェクトを扱う能力も持ってる。
資産が競合してないときは、取引は迅速かつ効率的に進行できる。でも、同じ資産へのアクセスを競っている取引が複数ある場合は、システムは安全にこれらの取引を処理するためにコンセンサスにフォールバックする。このおかげで、仮に競合が発生しても、効果的に解決できて、永久的なデッドロックのリスクはないんだ。
コレクティブオブジェクトによるプログラマビリティの向上
新しいアプローチの大きな改善点は、コレクティブオブジェクトの導入だ。これにより、複雑なアクセス制御が可能になり、迅速な道でのマルチオーナー取引を実現する。これによって、単純な資産の移転を超えた多様なプログラム可能なアクションが増えるんだ。
コレクティブオブジェクトを使うことで、さまざまなユーザーが同じ資産に関わる取引を行えるようになって、お互いにロックされる心配がなくなる。これって、分散型取引のためのより柔軟で使いやすい環境を作るための重要な一歩だよ。
競合の効率的な処理
この新しいシステムの革新的な機能の一つは、競合する取引をリアルタイムで処理できること。競合が発生した場合、システムは競合する取引を同時に実行できるようにし、関与する資産の迅速な解放を可能にするんだ。この柔軟性のおかげで、ユーザーはクライアントアプリケーションの小さなミスやバグによって資産へのアクセスを失う心配がなくなる。
提案されたメカニズムは、競合があってもユーザーが資産を安全に取り戻せるようにして、遅延も最小限に抑えられる。この進展は、資産スワップやマルチシグネチャ取引のように複数の当事者を含むアプリケーションに特に有益だよ。
新システムの実世界での応用
この新しいアプローチは、既存のブロックチェーンが直面しているさまざまな実世界の問題に対処している。一般的な課題の一つが、複数のクライアントによるロックされたオブジェクトの問題。ユーザーは、同時に行われる取引によってデッドロックに陥ることが多く、これが悪い体験につながってたんだ。
さらに、このシステムは原子的なスワップに適していて、2つの当事者が信頼できる仲介者なしでデジタル資産を交換できるようにする。従来のコンセンサスベースのブロックチェーンでも実現可能だけど、コンセンサスなしの環境では競合のリスクからうまくいかないことが多かった。
もう一つの有望な応用は、規制されたステーブルコインの分野にある。これらは、発行者が規制コンプライアンスのためにアカウントや残高をブロックする能力を持つ必要があるんだ。この新しいシステムのコレクティブオブジェクトにより、コンセンサスに頼らずにこの機能を実現できるから、規制された環境でもスムーズな運用が可能になる。
新システムにおけるプロトコルフロー
新しいモデルでは、ユーザーが取引を検証者のセットに提出できる。検証者は、取引が正しく署名されているか、矛盾するリクエストがないかを確認する。もし取引が自分の持っているオブジェクトだけを含んでいれば、すぐに実行できる。でも、共有オブジェクトがあれば、コンセンサスプロセスが完了するまで実行は延期される。
この二段階プロセスは秩序を維持し、すべての取引が公正に実行されることを保証する。チェックポイントを設けて最終的な取引を追跡し、エポック変更時にロックを自動的にリセットして効率を向上させるんだ。
既存システムの制限への対処
この新しいモデルは、コンセンサスなしのシステムに内在する制限を直接解決してる。誤設定されたクライアントが競合する取引を作成しても、資産へのアクセスを長時間妨げることはなくなる。代わりに、新しいシステムはユーザーがすぐにロックされた資産のコントロールを取り戻せるようにする。
さらに、マルチオーナー取引やコレクティブオブジェクトの課題に対処することで、開発者がデッドロックの脅威を常に気にせずに複雑なアプリケーションを作れるようになる。この柔軟性は、分散型台帳の使いやすさにおいて大きな進展を意味してる。
新しいアプローチにおけるセキュリティと信頼
この新しいシステムは、すべての検証者がセキュリティと整合性を維持するために厳格なプロトコルに従う明確な脅威モデルの下で運営されている。システムは、メッセージパッシング環境を前提として、検証者が効果的にコミュニケーションし、協力できることを想定してる。
コンセンサスプロトコルはブラックボックスとして扱われて、すべてのプロセスが効率的かつ安全に保たれる。独立した検証者がシステム全体の安全性に寄与し、適切なチェックとバランスが設けられて競合を避け、ユーザー間の信頼を維持する。
結論
この新しい分散型台帳へのアプローチは、従来のブロックチェーンが直面している問題に対する有望な解決策を提供している。競合を減らし、柔軟なプログラマビリティを可能にすることで、取引の新しい可能性を開いて、安全性と効率を確保してる。
コレクティブオブジェクトの導入やマルチオーナー取引をシームレスに処理できる能力によって、ユーザーはより使いやすい体験を期待できる。原子的なスワップや規制されたステーブルコインのような実世界での応用も、今ではより容易に自信を持って実現できる。
全体的に、この革新的なシステムは分散型台帳の進化における大きな一歩を示していて、取引処理の未来をよりアクセスしやすく、効率的にする道を切り開いているんだ。
タイトル: Cuttlefish: Expressive Fast Path Blockchains with FastUnlock
概要: Cuttlefish addresses several limitations of existing consensus-less and consensus-minimized decentralized ledgers, including restricted programmability and the risk of deadlocked assets. The key insight of Cuttlefish is that consensus in blockchains is necessary due to contention, rather than multiple owners of an asset as suggested by prior work. Previous proposals proactively use consensus to prevent contention from blocking assets, taking a pessimistic approach. In contrast, Cuttlefish introduces collective objects and multi-owner transactions that can offer most of the functionality of classic blockchains when objects transacted on are not under contention. Additionally, in case of contention, Cuttlefish proposes a novel `Unlock' protocol that significantly reduces the latency of unblocking contented objects. By leveraging these features, Cuttlefish implements consensus-less protocols for a broader range of transactions, including asset swaps and multi-signature transactions, which were previously believed to require consensus.
著者: Lefteris Kokoris-Kogias, Alberto Sonnino, George Danezis
最終更新: 2023-09-22 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2309.12715
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2309.12715
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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