ビザンチン将軍問題とは ?ブロックチェーンとの関係を簡単に解説!

仮想通貨の専門用語の中に「ビザンチン将軍問題」という言葉が存在します。ブロックチェーン技術はそのビザンチン将軍問題を簡単に解決してくれる存在です。今回はブロックチェーン技術とビザンチン将軍問題の関係・用語の意味について簡単に解説して行きます!

ビザンチン将軍問題とは ?ブロックチェーンとの関係を簡単に解説!のイメージ

目次

  1. 1ビザンチン将軍問題とは?
  2. 2ブロックチェーンとは?
  3. 3ビザンツ帝国における合意形成問題
  4. 4分散型ネットワークにおけるビザンチン将軍問題
  5. 5ブロックチェーンとビザンチン将軍問題の関係を簡単に解説!
  6. 6ビットコインとビザンチン将軍問題の関係
  7. 7他のブロックチェーンにおけるビザンチン将軍問題対策
  8. 8ブロックチェーンはビザンチン将軍問題を解決したのか
  9. 9ビザンチン将軍問題とブロックチェーンとの関係まとめ
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ビザンチン将軍問題とは?

ビットコインの、特にブロックチェーン技術について調べていくと「ビザンチン将軍問題」というキーワードが出てきます。ビザンチン将軍問題とは何なのでしょうか?

ブロックチェーンの「合意形成」は匿名の不特定多数の人間によって行われますが全員がビットコインを正しく利用するとは限りません。悪意のある人間のデータの改竄や通信障害など、通信処理上で不測の事態が起きる可能性があります。

複数の人間による合意形成をする時に、全体で正しく合意形成ができなくなる可能性がある。このことを「ビザンチン将軍問題」と呼びます。ビットコインはこの長年続いていたビザンチン将軍問題を簡単にクリアしたと言われています。

今回この気になるビザンチン将軍問題と同様に常に謎なのが、一番お得にビットコインを購入する方法は何があるのか、ということだと思います。値段が下がったと言われている今なのか?いっそのこと他の仮想通貨、はたまた法廷通貨のほうがいいのか・・。

まだ取引を始めていない方のためにも先にお伝えしておきますとやはり中央集権型でない仮想通貨のほうが今は熱い!です。そして、まず最初はZaif(ザイフ)で口座開設をしておくことをおすすめいたします。

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ブロックチェーンとは?

ビザンチン将軍問題をクリアしたのはビットコインのブロックチェーン技術です。ここで一度、ビットコインのブロックチェーンについて簡単にまとめます。

 

  • ビットコインの利用者は全員が「匿名」の人間
  • それぞれがネットワークに常時接続の状態ではない
  • 中央で管理している存在がない
  • 匿名のユーザー同士で通信が行われている

ビットコインの取り引きではコンピューターの中に「ウォレット」と呼ばれる電子のお財布がある状態です。お財布で相互に通信し合う分散型ネットワーク環境になっています。

「AさんがBさんから5BTC購入した」という処理が行われると全体に通知され、それが正しい取り引きであるかを判断して合意形成をする仕組みです。取り引き者同士が国内であっても海外であっても、簡単に決済・送金手続きが行えます。

また過去の取引記録は全て保存されており、二重払いにならないように過去の全ての取引記録を参照して矛盾がないかを確認されています。その過去の取り引き記録全てが保存されているデータベースのことを「ブロックチェーン」と呼びます。

このビットコインのブロックチェーン技術が、ビザンチン将軍問題の現実的な克服方法として話題になったのです。

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ビザンツ帝国における合意形成問題

「ビザンチン将軍問題」について

情報工学における思考実験の中に「2人の将軍問題(調整攻撃の問題)」という問いがあります。

「ビザンチン将軍問題」は将軍の人数が9人となっており2人の将軍問題と類似した内容の思考実験ですが、ブロックチェーン技術の説明としてより簡単でイメージしやすくなっています。

ビザンチン帝国(東ローマ帝国)はオスマン帝国によって滅ぼされました。歴史上では1453年の「コンスタンティノープルの陥落」と呼ばれています。ビザンチンは英語の発音で、ビザンツがドイツ語の発音になります。

【問題】あなたは9人の将軍のうちの「悪意のある1人」です。どうしますか?

ビザンチン帝国(東ローマ帝国)を攻め落とすため、オスマン帝国の9人の将軍が首都コンスタンティノープルの城壁を四方から取り囲んでいます。

強敵ビザンチン帝国を滅亡させるには、9人の将軍の率いる部隊が一斉に攻撃することが必要になります。(※1部隊でも欠けてしまうと負けてしまうルールです)

9人の将軍が全員で集まって会議を開き直接合意確認ができれば作戦決定は早いですが、包囲している場所を離れる訳にはいきません。

その状況下で「攻撃」するか「撤退」するかを多数決で決めます。各部隊の将軍が伝令を送り、全員の意思を確認した上で行動します。

「攻撃」の票数が多ければ全軍一斉攻撃
「撤退」の票数が多ければ全軍撤退


多かった票数に従うルールです。9人の将軍は全員で合意した上で行動したいと考えていました。


あなたは「攻撃が4票」・「撤退が4票」で拮抗している事を知ります。
全部隊はあなたの1票がどちらになるか待機している状態です。あなたの1票で作戦が決定するでしょう。


しかし、実はあなたはこの中で唯一の裏切り者でした。オスマン帝国に恨みがありこの作戦を失敗させたいと思っています。

コンスタンティノープル陥落作戦を失敗させるには、あなたはどちらに投票し、どのように行動すれば良いでしょうか?

【回答】相手の投票したものと同じ結果を伝える

これは、簡単な回答の一つです。

「攻撃」に投票した部隊へは自分も「攻撃」すると伝える
「撤退」に投票した部隊へは自分も「撤退」すると伝える


そうすると攻撃に投票した部隊はコンスタンティノープルへ攻め込みオスマン帝国は全滅。撤退に投票した部隊はそのまま撤退して行き、ビザンチン帝国(東ローマ帝国)攻略作戦は失敗に終わります。

使者を殺害して伝令を遅らせないようにし、戦場を混乱させるなど方法も複数考えられます。正しい情報が届かないように改竄、複雑化させることで作戦を妨害できます。

ブロックチェーン技術ではビザンチンこの将軍問題に登場する「あなた」の存在も想定して対処できるように作られています。

仮想通貨初心者

(25歳)

ビザンチン将軍問題と言う単語について調べてみましたが「ライアー・ゲーム」や「人狼ゲーム」のようなものだと感じました。

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分散型ネットワークにおけるビザンチン将軍問題

ビザンチン障害とは

合意形成をする時にビザンチン将軍問題が原因で発生した不具合のことを「ビザンチン故障」、または「ビザンチン障害」と呼びます。不正行為による作為的なものと、クラッシュや受信失敗などの無為作為に起きてしまうものがあります。

ビザンチン・フォールトトレラント性とは

「ビザンチン・フォールトトレラント性」を英語にすると「Byzantine Fault Tolerance」です。Byzantine(ビザンチン)Fault(障害)Tolerance(耐性)を意味します。

ビザンチン将軍問題が発生してもビザンチン・フォールトトレラント性があれば問題なく合意形成が出来る事を意味します。

初期のビザンチン将軍問題の解法の中では「悪意のある人間が3分の1以上の場合はビザンチン・フォールトトレラント性は保つことが出来ない」と言われていました。

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ブロックチェーンとビザンチン将軍問題の関係を簡単に解説!

ブロックチェーンはビザンチン将軍問題の解決策

日本のブロックチェーン協会によるとブロックチェーン技術は「合意が覆る確率が0へ収束するプロトコル」とされています。「限りなく0に近づける」為の技術と定義されている為、ビザンチン将軍問題は解決されていないのでは?という声もあります。

ですが実際に合意形成を覆すには大きなコストがかかる上に、ビットコイン誕生から9年が経過した現在も合意形成が覆えされること無く機能しています。現実的にブロックチェーン技術はビザンチン将軍問題を解決していると言えるのではないでしょうか。

ブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムとは

合意形成の方法のことを「コンセンサスアルゴリズム(consensus algorithm)」と呼びます。簡単な言葉にするとコンセンサスは「複数の人間による同意」でアルゴリズムは「計算方法」を意味しています。

ビザンチン将軍問題を解決する為にこのコンセンサスアルゴリズムが使われています。ビットコインでは「Proof of Work(PoW)」と呼ばれるコンセンサスアルゴリズムが採用されています。

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ビットコインとビザンチン将軍問題の関係

ビットコインのコンセンサスアルゴリズムProof of Work(PoW)

ビットコインでは「プルーフ・オブ・ワーク(PoW)」と言うコンセンサスアルゴリズムを採用することでビザンチン将軍問題を解決しています。膨大な計算式を解く「マイニング」処理によりブロックを形成しており、データの改竄を困難なものにしています。

不正行為などにより改竄があった場合は、その時点に戻って全ての計算をやり直さなければなりません。マイニングを行うものにはビットコインで報酬が得られるので、不正行為を行うよりも正しく利用した方がビットコインを稼げる仕組みになっています。

ビットコイン初心者

(36歳)

「ビザンチン将軍問題」について勉強中です。確かにビットコインのブロックチェーン技術は取り引きを安全な物にできる仕組みのようです。コンセンサスアルゴリズムはビザンチン将軍問題の画期的な解法だと思います!

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他のブロックチェーンにおけるビザンチン将軍問題対策

ビザンチン将軍問題を解決する方法は一つではありません。ビットコイン以外の仮想通貨でも違ったコンセンサスアルゴリズムが採用されています。

ビットコインのコンセンサスアルゴリズムPowには承認処理に10分と時間がかかるなどの問題点がありました。アルトコインではその問題を改善し、より簡単な合意形成を行えるようになっています。

ブロックチェーン①リップル/Proof of Consensus(PoC)

リップルではコンセンサスアルゴリズムとしてProof of Consensus(PoC)が採用されています。「Proof of Consensus」は直訳すると「合意による承認」です。


全ての取引記録は「Ledger(レジャー)」、承認処理者のことを「Validator(バリデーター)」と呼びます。ビットコインのマイニングのような処理は行われず、信頼性の高い人間が「Validator」になり承認処理を行います。

80%以上の承認が得られれば有効な物として処理され、ておりビットコインで10分かかる処理がリップルではおよそ4秒で済んでいます。

ビットコイン10分に対してのリップルの4秒はアルゴリズムが異なるとはいえものすごいスピードを感じますよね。リップルは2018年度もイベントが目白押しで上昇を期待しているファンの多い仮想通貨です。

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ブロックチェーン②イーサリアム/Proof of Stake(PoS)

イーサリアムではビットコインのブロックチェーン技術PoWを改良したと言われるProof of Stake(PoS)が採用されています。Posはコインの所持数に対して合意形成の確率が上がる仕組みです。

「CoinAge」「Randomized Proof of Stake」という2種類の方法でコインの所持数が評価されます。

①「CoinAge」
「コインの保有期間」×「所持枚数」の計算式で求められ、この値が大きいほどマイニングの成功率が上昇します。

②「Randomized Proof of Stake」
承認者はランダムなProof of Stakeで選ばれます。
コインの保有率に合わせて確率が上がり、大量保有者が選ばれやすくなっています。

ビットコインのマイニング(発掘)と対比してフォージング(鋳造)と呼ばれています。

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ブロックチェーン③ネム/Proof of Importance(PoI)

ネムではプルーフ・オブ・インポータンス「Proof of Importance(PoI)」を採用しています。英語のimportanceは重要性を意味しており、重要な人物にコインの承認権限が与えられます。

イーサリアムの保有数と保有期間と言う条件と違い、重要な人物は「取り引きを頻繁に行っているか」「保有数はどのくらいか」などの総合的な評価で判断されます。通貨を保有しているだけではなく通貨を使っているかという流動性への貢献度も重視されています。

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ブロックチェーンはビザンチン将軍問題を解決したのか

ビットコインではマイニング処理の時に膨大な計算問題を解くことでビザンチン将軍問題を実質的に解決しています。ブロックチェーン技術でビザンチン将軍問題を解決することで全てのコンピューターが正しい合意にたどり着くような仕組みになっています。

ビットコイン以外のコンセンサスアルゴリズムにもメリット・デメリットはそれぞれありますが、仮想通貨の決済手続きをより簡単なものにするために日々進化を続けています。

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ビザンチン将軍問題とブロックチェーンとの関係まとめ

ビットコインはビザンチン将軍問題のストーリーに登場するような悪意のある人間の存在を想定しており、ブロックチェーン技術・コンセンサスアルゴリズムを用いてその問題を解決に導くように作られています。

ビットコイン以外の仮想通貨においても同様で、採用されているコンセンサスアルゴリズムに違いがあり解決方法は様々です。

匿名の不特定多数の人間が利用する仮想通貨。ビザンチン将軍問題が解決されることでより安全で簡単に利用することが出来るでしょう。

少し難しい話だったかと思いますが、実際に生活圏でビットコインを使用したり、仮想通貨取引所で取引していけば新たな解決策がみえるかもしれませんね。

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仮想通貨のバブルに乗ってミリオネアを目指す26歳の仮想通貨トレーダーです。国立大学を卒業し総合系コンサル会社に入社→仮想通貨にハマり2年で退職し仮想通貨投資暦2年
50万の初期投資から貯金1200万(※2017年11月現在)
元々はフィンテック関連企業のアサイン経験からブロックチェーンの勉強をし、途中から投資を始めました。情弱だったことから起きた個人的な失敗談や、技術的な話を理解せずに投資をする友人達の失敗を見て本当に必要な情報を初心者〜中/上級者の方に向けて発信して行こうと思います。
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