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仮想通貨Zilliqa(ジリカ)とは?

導入

現在、多くの仮想通貨が抱える課題として、スケーラビリティの問題が挙げられます。決済や送金としてそのネットワークにおけるネイティブ通貨が使用されるにつれて、ネットワークへの負荷が高まってしまい、処理機能の低下という問題が生じてしまいます。

特に、スケーラビリティの問題を抱える仮想通貨の代表例として、イーサリアムがあります。最初のスマートコントラクト機能を搭載したブロックチェーンを活用した分散型アプリケーションdAppsを提供するプラットフォームであり、その利便性の高さから多くの開発に利用されました。

その影響から、脆弱性を攻撃され、イーサリアムクラシックとのハードフォークになる要因となりました。

今後、より多くの人に利用されるにあたって処理機能の向上を図るのは必須であり、この分野での研究はされるべきです。

Zilliqa(ジリカ)とは?

仮想通貨Zilliqa(ジリカ)は、オープンで分散型ネットワークを安全に拡張できるように設計されたプラットフォームです。

スケーラビリティの問題を解消するために、「シャーディング」の技術を採用しています。

仮想通貨名

Zilliqa(ジリカ)

通貨単位

ZIL

公開日

2017年

運営

シンガポール国立大学

承認アルゴリズム

PoW(proof of Work)

公式サイト

https://www.zilliqa.com/

公式ブログ

https://blog.zilliqa.com/

ホワイトペーパー

https://docs.zilliqa.com/whitepaper.pdf

Zilliqa(ジリカ)の特徴:Sharding

シャーディングは、Zilliqaにおけるトランザクションをネットワークの拡張につれて直線的に増やすことができます。

シャーディングには、ネットワークシャーディングとトランザクションシャーディング、コンピューティングシャーディングがあります。

ネットワークシャーディングは、トランザクションを並列に処理することを可能にします。トランザクションシャーディングは、各トランザクションがネットワークに発信される時特定のシャードに配属されます。

ネットワークシャーディング

出典:https://blog.zilliqa.com/

例えば1000のノードがあるとして、100ノードを10のシャードに割り振るとします。シャードは並列に処理できるので、1つのシャードが秒間10のトランザクションを処理可能だとすると、10シャードは1000件の取引を処理できます。

Practical byzantine fault tolerance(PBFT)

出典:https://blog.zilliqa.com/

各シャードに入っているノードは順次並べられ、各シャードにリーダーであるPrimary Nodeやそれ以外のサポートをするBackup Nodeが入っています。

まずリーダーがメッセージを発信し、ノード群がこの次に承認しなければならないトランザクションを各ノードにアナウンスします。このメッセージを受信したノードは、自分以外のノード全員にが発信します。各ノードがノード群にコミットメッセージを発信し、大多数のノードからコミットメッセージを受信したら記録を受け入れるかどうか決めます。

*利点

①低エネルギー消費

PBFTはPoWのように多大な計算量を使用する作業でないため、マイナーにとってのエネルギーの負担は比較的小さいです。

Zilliqaでは、ノードの正体を判明する時だけPoWを使用しています。ノードの正体が判明できた後は、複数のブロックを連続でPBFTコンセンサスを利用します。

②マイナー報酬の安定性

PBFTを利用すると、マイナー全員に報酬のインセンティブを与えることができます。PBFTのコンセンサス下では、マイナー全員がひとつの記録に対して賛否をメッセージ認証で示さなければならなくて、共同の決断が必要です。

一方で、PoWでは非常に難解な問題をいち早く解決することを全員のマイナーが競い合い、問題を解決した者のみが報酬として獲得できます。

*課題

①ノード群サイズの小ささ

グループ(ノード群)が50ノード以下の条件下で一番効率的です。しかし、Zilliqaが必要としているのは、既存の顧客ペイメントシステムであるVISAやMasterCardに匹敵する最低限600ノードのサイズが必要です。

②コミュニケーションコスト

PBFTはシャードの中に入っているノードの1/3が悪意がある前提で動作されているため、システムのステートについて合意しなければならないという仕組みをとるので、ノード間のコミュニケーション負荷は重くなってしまいます。

メッセージの認証コスト

ノードAがノードBからメッセージを受信する時、確かにBが送信したことと送信の途中でメッセージが修正されていないことを確かめなければなりません。

その対策として、AとBの間で秘密鍵を発行するという方法がとられます。

Shardingの技術が論文により発表された当時では、MACが使用されていましたが、現在はコストが下がりデジタル署名にとってかわりました。

 

*MAC(Message authentication code)

出典:https://blog.zilliqa.com/

AかBしか発行できないタグを発行する暗号プリミティブです。送信者は鍵とメッセージを使用してタグを発行し、メッセージと一緒に受信者に送ります。受信者はMACを再計算してタグが受信されたタグと同一か確かめます。

しかし、MACの問題はnのノードがあるとしたら、各ペアには秘密鍵が必要なので、全部でn(n-1)/2の鍵が必要です。二次関数的に、ノードの数に比例して多くなってしまいます。

*デジタル署名

出典:https://blog.zilliqa.com/

Aがメッセージを送信する際、メッセージに署名してデジタル署名を発行します。この署名は次のBに送り、次のCに転送します。このようにAがひとつの署名を発行することで十分になります。

つまり、nノードがあればデジタル署名を使用する場合、合計のメッセージはn-1で済みます。一次関数的に増加するので、必要数が少なく済みます。

Zilliqa(ジリカ)の将来性

Zillia運営チームは、ブロックチェーンの普及に伴い、今後分散型アプリケーションなど様々な用途に利用されていく中でスケーラビリティ問題は重要な課題だと認識しています。

決済機能として仮想通貨を利用したり、ネットワークへの負荷を減らしたり、1秒当たりより多くのトランザクションを処理するためには、この技術は不可欠です。

一方で、Shardingの課題として挙げた2点のうち、コミュニケーションコストの方は技術進歩によりMACからデジタル署名に移行し、コストや手間の部分で削減されました。ノード群の小ささに関しては、今後必要なスケールサイズを考えると、今後の技術進展が必要です。

Zilliqa(ジリカ)を購入できる取引所

参照:CoinGecko

仮想通貨Zilliqaのマーケット別ボリュームは上から順に、Huobi、Binance、Bithumb、Upbitとなっています。

Upbit(アップビット)

人気スマホチャットアプリ「カカオトーク」を開発したカカオ社が出資するFinTech企業によって設立した韓国を拠点とする取引所です。

アメリカ大手取引所Bitterexと連携し、124種類のアルトコインを取り扱います。

現在、日本人の利用はできません。

https://upbit.com/home

Huobi(フオビ)

仮想通貨取引所「Huobi(フオビ)」は中国の三大取引所のひとつで、中国の規制などあり拠点は香港にある取引所です。

取り扱い仮想通貨は88種類と豊富で、様々な仮想通貨の売買に利用されています。ただ、他大手海外取引所の中でも、手数料が0.2%と比較的高いのが難点です。

利用者の多さやセキュリティの安全さなど評価の高い取引所です。

https://www.huobi.pro/ja-jp/

Binance(バイナンス)

Binance(バイナンス)は2017年7月に開設された中国の仮想通貨取引所です。

Google翻訳機能を利用した日本語対応も可能です。

2017年12月には仮想通貨取引量も世界最大となり、取扱通貨も100種類以上と急成長してる仮想通貨取引所です。

また、取引手数料も0.1%と安く、取引所独自のトークンであるBNBを使えば0.05%と破格の安さで売買を行うことができます。

https://www.binance.com/register.html

まとめ

出典:https://blog.zilliqa.com/

仮想通貨Zilliqa(ジリカ)は、スケーラビリティの解決の特化した分散型アプリケーションのプラットフォームです。

Sharding(シャーディング)という技術を採用し、大部分のノードをノード群に分けて、並列してトランザクション処理を実行することで、効率的に処理することができます。

そのコンセンサスの特徴ゆえに、ノード群が大きくなってしまうと不適になってしまうという矛盾を抱えますが、Shardingに特化して開発するプロジェクトの最先端として、今後の開発に期待が集まります。