Hyperledger FabricとSawtoothブロックチェーンの機能を探る方法

ブロックチェーン技術の世界は急速に進化しており、組織の多様なニーズに応えるために、様々なプラットフォームやフレームワークが登場しています。このCryptopolitanガイドでは、Hyperledger FabricとSawtoothブロックチェーンを深く掘り下げ、これら2つの主要なブロックチェーンプラットフォームの基本的な概念、アーキテクチャ、そして機能を探求します。グローバルなエンタープライズブロックチェーンプラットフォームとしてのHyperledgerの誕生から、Hyperledger Sawtoothのモジュール設計と安全なスマートtrac機能まで、この Cryptopolitan ブロックチェーン技術の世界に関する貴重な洞察を提供します。.

Hyperledger入門

グローバルなエンタープライズブロックチェーンプラットフォームであるHyperledgerは、2015年12月にThe Linux Organizationによって設立されました。当初は30の参加者で構成されていましたが、現在では120を超えるメンバーを擁するまでに成長しました。Hyperledgerは、様々な組織向けにオープンソースのブロックチェーンネットワークとプラットフォームを構築・維持することを目指しており、ブロックチェーンツールとネットワークの開発に必要なインフラストラクチャとプロトコルを提供しています。このコラボレーションは、ブロックチェーン技術をサポートするフレームワークとツールを含むHyperledger Greenhouseを通じて、一連の原則、ルール、および手法を提供することで、商業的なブロックチェーンイニシアチブを促進しています。.

Hyperledgerは、金融、銀行、IoT、サプライチェーンマネジメント、製造・生産、テクノロジーといった幅広い分野の主要組織を擁し、確固たる会員基盤を誇っています。Bosch、Daimler、IBM、Samsung、Microsoft、Hitachi、American Express、JP Morgan、Visaといった企業が、ブロックチェーン技術の未来を形作るために積極的に取り組んでいます。さらに、BlockforceやConsenSysといったブロックチェーン関連企業もHyperledgerプロジェクトに貢献しています。.

Hyperledgerエコシステムでは、コンピュータネットワーク全体のシステムとサービスの効率性と品質を向上させるために、様々なサブプロジェクトが活動しています。これらのサブプロジェクトには、Hyperledger Fabric、Hyperledger Indy、Hyperledger Caliper、Hyperledger Burrow、Sawtooth、Composer、Celloなどがあります。これらのプロジェクト間のニュアンスや違いを理解することは、特に暗号通貨分野の初心者にとって難しい場合があります。.

Hyperledger Fabric: モジュール型アプリと安全なブロックチェーンソリューションの強化

Hyperledger社によるオープンソースイニシアチブであるHyperledger Fabricは、モジュール型アプリケーションの構築とブロックチェーン技術におけるイノベーションの推進のための堅牢な基盤として機能します。ブロックチェーンプラットフォームとして位置付けられるHyperledger Fabricは、プラグアンドプレイコンポーネントを活用することで、民間企業がブロックチェーンベースの製品やアプリケーションを構築できるよう支援します。Hyperledgerプラットフォームでは、台帳、標準規格、プロトコル、スマートtracが調和して動作し、効率的で安全なブロックチェーンソリューションを実現します。.

Hyperledger Fabricの主な利点の一つは、データの分離を容易にし、取引を迅速化する能力にあります。プライベートプラットフォームとして、アクセス権の原則に基づいて動作し、許可されたユーザーのみがネットワークに接続できるようにします。社内スタッフへのアクセスを制限することで、企業は不正なアクセスからインフラを強化し、排他的なネットワークシステムを構築できます。.

Hyperledger Fabricは、プライベートな取引やdenttracといった従来のブロックチェーンソリューションに共通する制約を克服するために特別に設計されました。産業グレードのブロックチェーンサービスを提供するための、柔軟かつ安全なプラットフォームを提供します。このフレームワークには、ネットワークユーザーとそのアクセス権限に関する情報を保存するための堅牢なルールが組み込まれており、データポイントに対するきめ細かな制御を保証します。さらに、Hyperledger Fabricは許可型メンバーシップをサポートしているため、金融、ヘルスケアなど、プライバシーと規制遵守が重要な考慮事項となる分野に最適です。.

Hyperledger Fabricのアーキテクチャ

コンセンサスレイヤー

コンセンサス層は、トランザクションの順序に関する合意を確保し、ブロック内のトランザクションデータベースの正確性を検証します。通信層を介してクライアントおよびネットワークピアと通信します。承認およびコンセンサスポリシーを遵守することで、提案されたブロック内のトランザクションの正確性を確認します。また、スマートtrac層と連携して、順序付けされたトランザクションデータベースの正確性を検証し、ネットワーク全体のデータ同期とトランザクションの一貫性に貢献します。.

スマートtracレイヤー

スマートtrac層は、ポリシーとtracに基づいてトランザクションの有効性を検証し、有効なトランザクションのみがブロックに含まれるようにします。スマートtrac層は、事前起動ビジネスロジック用のインストール型スマートコントラクトと、コミットされたトランザクションを通じて実装されたビジネスルール用オンチェーン型スマートtracの2種類で構成されます。Hyperledger Fabricでは、チェーンコードと呼ばれるスマートtracは、Go、JavaScript (Node.js)、場合によってはJavaなどの言語を使用して開発されます。チェーンコードは、エンドーシングピアプロセスとは別のDockerコンテナ内で安全に実行されます。.

通信層

通信層は、共有台帳内のノード間でのピアツーピアメッセージ転送を可能にします。コンセンサス層、クライアント、およびネットワークピア間の通信を容易にします。トランザクションはアトミックかつシーケンシャルに実行され、システムを単一のノードとして扱います。通信が成功すれば、障害のないすべてのノードが送信されたトランザクションを受信できるようになります。トランスポート層セキュリティ（TLS）は、一方向および双方向の認証をサポートし、Hyperledger Fabricにおける安全な通信を保証します。.

データストアtrac

データストアのtracにより、モジュールは異なるデータストアを使用できます。Hyperledger Fabricでは、プライベートデータは承認されたピアノード上の専用データベースに保存され、チェーンコードを介してアクセスされます。秘密データのハッシュは、すべてのチャネルピアの台帳に記録されます。Hyperledger Fabricは、状態データベースとしてLevelDBとCouchDBをサポートしています。LevelDBは、チェーンコードデータをキーと値のペアとして保存し、ピアのアクティビティに統合します。オプションの外部データベースであるCouchDBは、チェーンコードデータがJSON形式で表現されている場合、リッチなJSONクエリを可能にします。デプロイメントが成功すると、チェーンコードがブロックチェーン上にインストールされます。.

暗号trac

暗号技術のtracな推進により、他のコンポーネントに影響を与えることなく、異なる暗号技術やモジュールを使用できます。Hyperledger Fabricバージョン2.0ではFabtokenが導入され、ネイティブ暗号通貨の作成が可能になりました。Ethereum EthereumベースとしたHyperledger Besuは、パーミッションレスプラットフォームおよび Ethereum ネットワークと互換性のあるオープンソースのパブリック Ethereum 実装です。Hyperledger BesuはCPUマイニングとGPUマイニングをサポートしており、GPUマイニングのテストにはEthminerが使用されます。Hyperledger Fabricは Bitcoinのような暗号通貨をサポートしておらず、産業用ブロックチェーンベースのアプリケーションとシステム向けのインフラストラクチャと標準の提供に重点を置いていることに留意してください。.

dentサービス

dentサービスは、信頼されたルートを確立し、dentの登録と登録を管理し、ブロックチェーンインスタンスの変更を容易にします。認証と許可を処理し、スマートtrac層によってトランザクション処理中のエンティティの認証と認可に利用されます。Hyperledger Fabricは、ユーザーIDの管理とネットワーク参加者の認証のための個人dentサービスを提供し、許可型ネットワークを実現します。アクセス制御リストは、特定のネットワークアクションを承認することで、許可のレイヤーを追加します。Hyperledger Fabric CAなどの証明機関（CA）は証明書を管理します。.

ポリシーサービス

ポリシーサービスは、エンドースメント、コンセンサス、グループ管理といったシステムポリシーを管理します。他のモジュールと連携して、これらのポリシーを効果的に適用します。Hyperledger Fabricでは、ポリシーによってネットワーク変更、ルート、スマートtracの承認または拒否プロセスが管理されます。ポリシーはチャネルの初期設定時に確立され、チャネルの進化に合わせて変更できます。ポリシーは、承認されたネットワークノードによってトランザクションが生成および確認されることを保証する点で、Hyperledger Fabricの特徴です。.

API

APIモジュールは、クライアントおよびアプリケーションとブロックチェーンのインタラクションを可能にします。Hyperledgerの3種類のAPIで構成されています。管理APIは、ランタイムのインストール、リフレッシュ、pingなどの操作を管理します。共通APIは、接続されたビジネスネットワークに関する情報にアクセスし、アセット、参加者、トランザクション、イベントの作成を容易にします。ランタイムAPIは、トランザクション関数によるクエリ、イベントの発行、レジストリの取得、参加者情報へのアクセス、JavaScriptオブジェクトのシリアル化を可能にします。また、HTTP REST呼び出しもサポートしています。.

相互運用

相互運用性により、別々のブロックチェーンインスタンス間の通信と相互作用が可能になります。ブロックチェーン技術の潜在能力を最大限に引き出すには、包括的なデータおよびトランザクション標準が不可欠です。食品安全などの業界では、製品の可視性向上のためにデータ標準を活用しています。しかし、相互運用性と統合の実現はブロックチェーン分野において依然として大きな課題であり、多様なブロックチェーンネットワーク間でシームレスな通信と連携を確立するための継続的な取り組みが必要です。.

Hyperledger Fabricの特徴

Hyperledger Fabric は、次のようなさまざまなコア機能を提供します。

• 高度にモジュール化された許可型アーキテクチャ。.
• プラグアンドプレイのコンセンサスメカニズム。.
• 柔軟な実装のためのオープンスマートtracモデル。.
• トランザクションの最終性/確認のレイテンシが低い。.
• EVM と Solidity のサポート。.
• キーベースおよび JSON クエリによるクエリ可能なデータ。.
• 多言語スマートtracサポート (Go、Java、JavaScript)。.
• チャネルとプライベート データ収集による柔軟なデータ プライバシー。.
• 組織全体の合意形成のための柔軟な承認モデル。.
• ローリング アップグレードや非対称バージョンのサポートを含むシームレスな操作。.

Hyperledger Sawtooth とは何ですか?

Hyperledger Sawtoothは、分散型台帳ネットワークとアプリケーションの構築と運用を容易にするエンタープライズブロックチェーンプラットフォームです。エンタープライズユースケースにおける安全なスマートtracを重視し、ブロックチェーン・アズ・ア・サービス（BaaS）モデルを採用しています。.

Hyperledger Sawtoothは、モジュール設計によって他とは一線を画しており、組織やコンソーシアムがそれぞれのドメインに合わせたポリシーを確立できます。アプリケーションは、独自のビジネス要件に合わせてトランザクション、権限付与、コンセンサスといったアルゴリズムを選択できるため、コア機能とアプリケーション機能が同一プラットフォーム上に存在し、セキュリティやパフォーマンスに影響を与える可能性のある従来のブロックチェーンシステムと比較して、柔軟性が向上します。.

オープンソースのエンタープライズ向けブロックチェーン・アズ・ア・サービス・プラットフォームであるHyperledger Sawtoothは、基盤となるコアシステム設計に関する深い知識を必要とせずに、カスタマイズされたスマートtracの実行を可能にします。PBFTやPoETを含む様々なコンセンサスアルゴリズムをサポートし、エンタープライズでの利用に最適化されたユーザーフレンドリーな設計を提供します。さらに、Sawtoothは個別の権限付与を保証し、機密情報を漏洩する可能性のある集中型サービスを排除することで、dent性を確保します。.

モジュール型プラットフォームとして機能するHyperledger Sawtoothは、分散型台帳の開発、導入、運用を支援します。革新的な「Proof of Elapsed Time」（PoET）コンセンサスアルゴリズムを採用し、信頼できる実行環境（TEE）を活用することで、公平かつ効率的なコンセンサスを実現します。プラグ可能なコンセンサスアルゴリズムと、許可型ネットワークと許可なしネットワークの両方のサポートにより、Sawtoothはネットワークノード間のトランザクションとスマートtracの実行を記録する分散型台帳を提供します。トランザクションは並列処理されるため、パフォーマンスが向上します。.

スマートtracの導入と実行を効率化するため、SawtoothはSawtooth Lakeスマートtracエンジンを提供しています。このプラットフォームは、台帳とのシームレスな連携とトランザクションの送信を可能にするRESTful APIを提供しています。Hyperledger Sawtoothはスケーラビリティを誇り、数千ノードのネットワークをサポートし、毎秒数百万件のトランザクションを処理できます。.

Hyperledger Sawtoothは、分散型台帳の構築と展開のための柔軟で強力なプラットフォームです。サプライチェーン管理、デジタル資産 trac、投票システムなど、多様なアプリケーションに対応しています。コアとなる台帳システムをアプリケーション固有の環境から分離することで、Sawtoothはシステムセキュリティを維持しながらアプリケーション開発を簡素化します。このアプローチにより、開発者はアプリケーション固有のビジネスルールを defiでき、コアブロックチェーンネットワーク外でも、好みのプログラミング言語で容易にホスティング、管理、利用できるようになります。.

Hyperledger Sawtoothのアーキテクチャ

について詳しく見ていきましょう 要素 と機能

Hyperledger Sawtooth アーキテクチャ図 (出典: sawtooth.hyperledger.org/docs/1.2/architecture/) 

クライアント

Hyperledger Sawtoothは非同期クライアント/サーバーパターンを採用しています。クライアントはサーバーにリクエストを送信し、サーバーは0回以上の応答を返します。クライアントは応答を待たずに複数のリクエストを送信でき、サーバーは新しいリクエストを待たずに複数の応答を送信できます。.

REST API

Hyperledger Sawtoothは、matic REST風APIを提供します。これにより、クライアントは一般的なJSON/HTTP標準を使用してバリデーターと対話できます。REST APIは、言語に依存しないインターフェースを備えたトランザクション送信とブロック読み取りのための独立したプロセスとして機能します。OpenAPI仕様に基づいて広範囲にドキュメント化されており、機械と人間の両方にとって明瞭でアクセスしやすいものとなっています。REST APIは、品質向上のため、404（「見つかりません」）や503（「サービスを利用できません」）などの一般的なHTTPステータスコードをサポートしています。JSONエンベロープを使用してメタデータをクライアントに返し、コード、タイトル、メッセージのプロパティによるエラー処理を提供します。リクエスト形式を指定するためのクエリパラメータがサポートされており、エンドポイントはブロック、トランザクション、メタデータなど、Sawtoothレジャー内のリソースへの参照を提供します。.

トランザクションプロセッサ

トランザクションプロセッサは、トランザクションのビジネスロジックを検証および処理し、それらを状態に含めるかどうかを決定します。トランザクションの変更を適用し、次のブロックに追加します。バリデータノードは、トランザクション署名の有効性を確認します。特定の要件を満たすために、トランザクションプロセッサにロジックを追加できます。トランザクションを処理するために追加されるトランザクションハンドラーには、適用関数とヘルパー関数が含まれます。ソフトウェア開発キット（SDK）によって提供されるプロセッサクラスは汎用機能を提供し、ハンドラークラスにはアプリケーション固有のビジネスロジックが含まれます。トランザクションプロセッサクラスは、バリデータクラスとハンドラークラスに接続します。.

コンセンサスエンジン

コンセンサスAPIは再設計され、「コンセンサスエンジン」と呼ばれる別プロセスに移行しました。このエンジンは、言語に依存しdent コンセンサスアルゴリズム用のインターフェースを提供し、Sawtoothのコンセンサスオプションを拡張します。コンセンサスエンジンは、REST APIおよびトランザクションプロセッサと並行して別プロセスとして動作します。コンセンサスエンジンには、候補ブロックを作成するBlockPublisher、コンセンサスルールの遵守を検証するBlockVerifier、そしてチェーンヘッドとなる次のブロックを選択するForkResolverという3つのプロセッサが含まれています。.

バリデーター

Hyperledger Sawtoothでは、承認されたノードがブロックとバッチを同様に検証します。ブロック検証には、オンチェーントランザクションの権限確認とオンチェーンブロック検証ルールの適用が含まれます。バッチはトランザクションスケジューラに送信されます。ネットワーク層は、バリデータ、REST API、トランザクションプロセッサ、およびクライアント間の通信を促進します。ピア検出、トランザクション処理、ブロック管理を処理し、コンセンサスエンジンをサポートします。Sawtoothは、トランザクションのシリアルおよびパラレルスケジューリングをサポートし、同じステートアドレスを変更するトランザクションを効率的に処理します。バリデータプロセスは、現在のチェーンの最終ブロックを維持し、チェーンヘッドの更新を決定するチェーンコントローラと、新しい候補ブロックを作成し、それらに有効なトランザクションを追加するブロックマネージャとパブリッシャーで構成されます。.

Hyperledger Sawtoothの特徴

Hyperledger Sawtooth のユニークな機能の一部をご紹介します。

• アプリケーションレベルとコアシステムの分離
• 鋸歯状の許可機能を備えたプライベートネットワーク
• 高度な並列スケジューラによる並列トランザクション実行
• イベントの作成と放送をサポート
• Ethereum EVMスマートtracとSethの互換性
• 動的コンセンサス
• サンプルトランザクションファミリー

結論 

ブロックチェーン技術の導入が拡大する中、Hyperledger FabricやHyperledger Sawtoothといったプラットフォームは、組織が安全かつスケーラブルなブロックチェーンベースのソリューションを構築する上で重要な役割を果たしています。Hyperledgerの協調的なアプローチと広範な会員基盤は、ブロックチェーンツールとネットワークの開発と標準化に貢献しています。モジュール型アーキテクチャ、堅牢なコンセンサスメカニズム、そしてスマートtracのサポートを備えたHyperledger FabricとHyperledger Sawtoothは、ブロックチェーン技術のメリットを活用したい組織に強固な基盤を提供します。ブロックチェーンを取り巻く環境が進化する中で、Hyperledgerは常に最前線に立ち、世界中の業界にイノベーションと変革をもたらしています。.