MOLDでは、独自のブロックチェーンを構築することにより、次世代分散型ゲームプラットフォームの実現を目指している。ブロックチェーンは、Bitcoinの基盤技術として使われ、非中央集権化によって、中央集権的機関の存在により生じる高費用、非効率性、電磁情報記憶の安全性に関する問題を解決する。今まで数多くのブロックチェーンプロジェクトが立ち上がり、その技術は日々進歩を続けているが、ひとえにブロックチェーンといってもいくつか種類があり、それぞれにメリット・デメリットやいくつかの特徴がある。MOLDで採用する独自チェーンはどのような特徴を持つものにすべきかを明確化するために、本記事では既存のブロックチェーンについての洞察を行う。
目次
- パブリック・プライベート・コンソーシアムチェーンの違い
- Blockchain Trilemma
- コンセンサスアルゴリズムの比較
- MOLDがブロックチェーンを導入する理由
1.パブリック・プライベート・コンソーシアムチェーンの違い
ブロックチェーンは、バリデーターの参加の仕組みによって以下の三つの形に分けることができる。
・パブリックチェーン
・プライベートチェーン
・コンソーシアムチェーン
これらは、コンセンサスをとる際のバリデーター、つまりブロックの承認者の選び方や仕組みの違いによって分類されている。これより、各々の特徴を詳しく見ていくが、それぞれの違いを端的に説明しているのが以下の図である。
IBM | Blockchain Explained
https://www.slideshare.net/DiegoDiaz49/1-ibm-blockchain-explained
1–1.パブリックチェーン
パブリックチェーンには一切の中央集権的機関が必要ない。Bitcoinに使われているPoWのようなコンセンサスアルゴリズムを用意することにより、管理者が不正を行うあらゆるリスクの排除や、管理者が得る手数料の排除した上でネットワーク維持を可能にした全く新しい仕組みである。トランザクションの承認者がTrustlessかつPermissonlessでありながら正しい取引を維持することができる。
またBitcoinはパブリックチェーンを採用し、サーバーよる中央管理を無くしたことによりゼロダウンタイムを実現しており、アクセス過多になっても一度も停止することなく処理が続いている。
但し、特にPoWでは計算証明に多大な電力量が必要であるため大きなコストがかかる。またネットワークには誰もが参加することができるが、ブロックの生成がBitcoinでは10分必要など時間がかかる。ファイナリティはなく、悪意のあるノードが51%の力を集めることで改竄が可能になってしまう。
1–2.プライベートチェーン
ある特定の中央集権的組織が管理し、台帳を記録・管理しているブロックチェーン。一般公開することも関係者のみが確認できるようにすることも可能。中央集権的管理者が恣意的にプロトコルを変更したり、過去のトランザクション履歴の削除やアカウント残高を変更することも可能。（企業側にとっては柔軟に対応できるというメリットでもあるが、改竄可能性がある点は従来のシステムと変わらないのではないか。）
また、検証者は信頼できるため、コンセンサスアルゴリズムによって経済的インセンティブを与える必要がなく、処理能力が格段に上がる。一秒間に10万件以上のトランザクション処理が可能。ファイナリティにかかる時間や電力消費も少ない。
とはいえ、ブロックチェーンの性質自体に、既存データベースと比べ大量データの検索・分析・管理に向いていないという点がある。デフォルトで改竄耐性があり、システムダウンもしにくいブロックチェーンはセキュリティ面で強みがあるものの、周辺環境や外部アプリケーションも加味すればセキュリティに関しても依然として未熟である。このような議論は活発に行われており、今後の進歩が望まれるが、非中央集権的特性を失ったプライベートチェーンは既存のデータベースに比べ、現在のところ有用性で劣るといえるのではないだろうか。
1–3.コンソーシアムチェーン
コンソーシアムブロックチェーンは、複数の信頼性の高いノードが合意形成を行うものである。IBM社により提供されたHyperledger Fabricもコンソーシアム型ブロックチェーンを採用したものであり、大半のノードが合意を認めればトランザクションが承認される合意形成アルゴリズム「PBFT (Practilcal Byzantine Fault Tolerance) 」を用いて素早いトランザクションの認証を可能にしている。
プライベートチェーン同様に、パブリックチェーンの持つ電力消費量が多い、トランザクション処理スピードが遅い、ファイナリティがないと行った問題を解決している。
トランザクション認証への参加者を制限することにより、ブロックチェーンのプロトコル更新の際はハードフォークの必要がない。また、KYCの導入や、情報公開の一部制限などの仕様を設けることもでき、より企業・組織内部で運用しやすい形となっている。
一方で、このようなプライベートチェーンやコンソーシアムチェーンをブロックチェーンと呼べるのかという批判もあり、1990年代に企業が独自のLANやWANを公的なインターネットサービスの代わりに導入した際に、特にWeb2.0のSAASに対し多かれ少なかれ時代遅れになってしまった時と同じ運命を辿るのではないかとも指摘されている。
1–4.まとめ
パブリックチェーン
バリデーターは世界中からコンセンサスアルゴリズムで選ばれた人。
非中央集権化を実現。安全性が高いが遅い。
プライベートチェーン
バリデーターは特定の一つの組織。
トランザクション処理能力やファイナリティの問題を改善。
コンソーシアムチェーン
バリデーターは選出された複数の信頼ある機関。
トランザクション処理能力やファイナリティの問題を改善。
2.Blockchain Trilemma
それぞれのブロックチェーンにそれぞれのメリット・デメリットがあるが、全てのメリットを同時に実現することは難しく、それぞれの特徴はある程度トレードオフの関係にになっている。三つの利点が同時に実現不可能である状態をトリレンマと呼ぶ。
中でも、DSS Trilemmaは有名である。ブロックチェーンは Decentralized, Scalability, Safety (DSS)の三つに関してトリレンマを抱えているという考え方である。
Adapted and modified from：https://multicoin.capital/2018/02/23/models-scaling-trustless-computation/
(DBP = Decentralization of block production)
2–1.パブリックチェーンのトリレンマ
まず、パブリックチェーンを採用した場合のトリレンマについて考察する。パブリックチェーンは、コンセンサスアルゴリズムによって、取引の承認者であるバリデーターの非中央集権性を実現したものである。そのため、DBP(Decentralized of block production)、つまりブロック生成の非中央集権性という特徴は備えているといえる。また、ブロックチェーンのそもそもの特性として対改竄性や対故障性がある。Bitcoinのブロック生成時間が10分であるように、トランザクションの承認に十分な時間を設けているものが多く、一般的にパブリックチェーンのデータは安定しているといえる。取引データも世界中のノードに散らばっているため、51%攻撃の懸念は拭えないものの安全性は高いといえる。（尚、ここではブロックチェーン周辺環境の安全性は考慮しない。）
一方で、実用性やスケーラビリティの側面で大きな問題を抱えている。ブロック平均生成時間が約15秒と、ビットコインに比べ処理能力が改善されたEthereumでさえ2017年末に大量のトランザクション詰まりが出たことが問題となった。また、ビットコインによる支払いがほぼ確実となるまで60分の待ち時間があるなど、スケーラビリティーの点で劣る。
以上のことを加味するとパブリックチェーンはDSSトリレンマのうち、安全性と非中央集権制を実現しているといえる。
”一般的なパブリックチェーンの位置付け”
ただし、現状のビットコインやイーサリアムにはマイナーによるネットワークの寡占が生じている。また一部のコミュニティがビットコインキャッシュをハードフォークで生み出し大きな影響力を持つようになるなど、実際問題として非中央集権制にはいくつか欠格があり議論が盛んであることには留意しておきたい。
2–2.プライベートチェーンのトリレンマ
プライベートチェーンは、前述したように、パブリックチェーンのスケーラビリティ問題を解決する仕組みである。コンセンサスアルゴリズムを持たず、ブロックの生成時間を非常に早くすることが可能である。ノードの分散性が少ないという問題もあるものの、対改竄性のあるブロックチェーンであるため一定の安全性をもつ。スケーリングを可能にした一方で、特定の一つの組織がバリデーターとしてネットワークを管理する仕組みを取るため、非中央集権性は完全に犠牲にしている。
”一般的なプライベートチェーンの位置付け”
2–3.コンソーシアムチェーンのトリレンマ
コンソーシアムチェーンもプライベートチェーン同様に、スケーラビリティ問題を解決する仕組みである。PBFTなどのコンセンサスアルゴリズムを持つが、信頼性のあるノードによって構成されるため、ブロックの生成時間を短くすることが可能である。対改竄性のあるブロックチェーンであるため一定の安全性をもつ。複数の組織によって共同でネットワークが管理されるため、プライベートチェーンに比べれば一定の非中央集権性があると捉えることができる。
”一般的なコンソーシアムチェーンの位置付け”
2 -4.DSS Trilemmaまとめ
ここまで、パブリック・プライベート・コンソーシアムの三種類の合意形成方法を取るブロックチェーンについて、DSSトリレンマを参考にしながらその特徴を述べてきた。三つを比較したものを図にしてまとめると以下のようになる。
”パブリック・プライベート・コンソーシアムチェーンの比較”
尚、トリレンマの図は座標軸を表すものではないため本来このようなプロットを二次元上で行うのは正しい表記方法ではないが、イメージを容易にするため今回はこのような形を取った。
2–5.DCS Trilemma
DSS Trilemmaと同様の考え方のものでDCS(Decentralized, Consistent, Scaleの頭文字) Triangleという考え方もある。非中央集権性、一貫性、スケーラビリティの三つがトレードオフとなるというものである。同様に、パブリックチェーン、コンソーシアムチェーン、プライベートチェーンのどれを採用するかによって三つのうちどの特徴を取るかによって、その位置づけは変化する。詳細はURL元を参照されたい。
3.コンセンサスアルゴリズムの比較
非中央集権性を実現するためコンセンサスアルゴリズムを導入しているパブリックチェーンや、コンソーシアムチェーンの中でもProof of WorkやProof of Stakeなど、複数のコンセンサスアルゴリズムが存在する。
パブリック型かコンソーシアム型かといった分類だけでなく、どのようなコンセンサスアルゴリズムを取るかによってもバリデーターの参加の仕組みが異なり、ブロックチェーンの特性も変化するため簡単に比較していく。より詳細で網羅的な説明に関しては、”コンセンサスアルゴリズムの比較について”の記事を参考にしてほしい。
3–1.Proof of Work
PoWは周知の通り、パブリックチェーンのビットコインによって採用されているアルゴリズムで、計算量を証明することによってバリデーター及びマイナーとしての権利を得られる。ゲーム理論に基づく人々の経済合理的行動によってネットワークは維持されて安全性が保たれる。しかしながら、PoWを採用する現在のビットコインやイーサリアムは少数のマイナーが勢力を寡占しているという批判もある。
3–2.Proof of Stake
PoSはEthereumが今後導入予定のコンセンサスアルゴリズムである。コインの保有量によってバリデーターになる権利を得られるという仕組みである。
PoSにもいくつかの種類がある。例えば、PoSを最初に採用したPeercoinはPoWとPoSを合わせたような形を取っている。コインの保有量と、コインの保有期間（Coin Age)が多いほどPoWにおけるナンス値を求めるDifficultyが低く、マイニングに成功しやすくなるという仕組みである。Coin Ageは一度マイニングに成功すると減少するため、寡占を防ぐ構造となっている。
コインの保有量が多いバリデーターは、コインを保有しているだけで何もしていなくても報酬を得られるようになるため、持つ者と持たざる者の格差が広がりやすいという批判もある。このことから、非中央集権性を脅かし中央集権的になる恐れもある。
3–3.Delegated Proof of Stake
コインの保有量によって、バリデーターの代表者を決め、選ばれた複数のバリデーターによってトランザクションの承認が行われる。ブロックの生成には周期があり、直近の周期に関して何番目のブロックを誰が生成するのかがあらかじめ定められる。例えばEOSでは、コイン保有量に基づく投票システムにより選ばれた上位21人の代表がいる。一人6ブロック×21人=126ブロックを周期として、3分の2以上のバリデーターの合意を得た順番通りに、バリデーターがブロックを生成する。周期が終わるごとに投票でバリデーターが入れ替わるため、ネットワークに貢献しないものは除外されていく。少数のマイナーに寡占されやすいPoWやPoSより実質的に非中央集権的と考えられる。また直近のブロック生成担当者はあらかじめ定められるため、円滑にブロック生成が行われる。
3–4.PBFT
HyperLedger Fabricなどコンソーシアム型での利用を想定しているブロックチェーンに多く導入されている。バリデーターには一人のリーダーがおり、参加者は他の参加者を全てあらかじめ知っている。リーダーは、ブロックの生成の順番等について、全参加者に要求を送り、それに対する返答を集めて同意できるかについての投票を行う。さらに多数を占めた値を採用することでブロックを確定する。多数決で意思決定した後にブロックを作成するため、一度確定したブロックは覆らず、ファイナリティが確定する。
3–5. Tendermint Consensus
Tendermint Consensusは、Propose・Pre-Vote・Pre-Commitの３段階に分けられる。コインの保有量に応じて選出されたバリデーターがラウンドロビン方式で交代しながらまずProposeを行う。Pre-Vote、Pre-Commitの二段階でどちらも2/3以上の投票を集めて初めてブロックは生成される。Pre-Voteでは2/3以上の投票が集まれば即座に次のステップに移行するが、集まるまでは制限時間まで待ち続ける。この制限時間の存在が、完全な非同期アルゴリズムではなく弱い非同期となる所以である。また、Pre-Commitではバリデータが投票できるブロックが常に一つになるようなロックシステムが設けられているため、フォークが起きない仕組みとなっている。
4.MOLDがブロックチェーンを導入する理由
どのタイプのブロックチェーンを導入するのかを議論するにあたり、そもそもどのような目的でブロックチェーンを利用するのか考える必要がある。MOLDプラットフォームにおいてどのような形でブロックチェーンが必要になるのかまずまとめることにする。
4–1.WhitepaperからわかるMOLDの特徴
・デジタル資産としてのアイテムトークン
MOLD はゲーム内データのトークン化を介し、分散的に構築された第二の世界としての仮想空間内における非中央集権的取引を実現する。プレイヤーは、中央集権機関の制限やそれ特有の問題に縛られることなく、ゲーム内のアイテムをデジタル資産として保有し、自由に売買を行い、利益を享受できるようになる。（MOLD Whitepeper参照）従来のゲームプラットフォームでは、中央集権的なゲーム会社にゲーム内アイテムの所有権が帰属していた。ブロックチェーンを導入することにより、非中央集権的な形でデジタル資産情報を管理することができるようになる。
・安全な取引を迅速に行える Virtual な経済圏
MOLD のゲームプラットフォームでは、プレイヤーがゲーム内のアイテムのトークン化(第4章参照)を介し MOLD ブロックチェーン上に電磁情報を保持することで、ゲーム会社から切り離れた空間においてユーザーが保有するアイテムトークンの経済圏が生まれる。（MOLD Whitepeper参照）また、今までバーチャル空間内で制限されてきたユーザー個人の自由な経済活動を活発化させることも新しい試みである。この時、安全に個人のデジタル資産を保存するだけでなく、迅速に処理が行われ即時決済性や高いユーザーエクスペリエンスが維持されていることが重要である。
・ゲーム開発者へのメリット
分散的なブロックチェーンを用いて運営される分散型ゲームプラットフォームとしての MOLD 上における開発者のゲームの公開に必要な手数料は当然 0% となる。（MOLD Whitepeper参照)従来のプラットフォームで多額の掲載手数料が取られていた点に着目し、MOLDでは非中央集権的な仕組みを用いることで、ゲーム開発者が負担していたコストを0%に抑えている。さらに、上の図が示すように、ゲームの開発者や投資家に明確に利益が分配されていく仕組みをスマートコントラクトで実現する。
4–2.MOLD ブロックチェーンに必要な特徴
さらに細かい機能についてはWhitepaperを参照していただきたいが、ブロックチェーンを導入することで、MOLDでは、非中央集権的な仕組みにおけるユーザー個人のデジタル資産の管理とその自由で迅速な取引、及びゲームディベロッパーがより多くの利益を享受しやすい環境の実現を目指しているのである。
このとき、MOLDが採用するブロックチェーンがプライベートチェーンのような中央集権的な形を取ることは好ましくない。できる限り非中央集権的な形をとることで、ユーザーの資産と自由な経済活動を保障し、ゲーム開発者の利益を享受できる仕組みを作ることができるからである。一方で、Bitcoinのようなパブリックチェーンを採用することで迅速な取引が犠牲となりユーザーエクスペリエンスが下がることも望ましくないといえる。
4–3.MOLDが採用するブロックチェーン
MOLDが採用するブロックチェーンは、あくまでもパブリックチェーンである。非中央集権的な構造を持つユーザー間の経済圏の創出はMOLD構想の核であるため、非中央集権性を保つことは大前提となる。
但し、ユーザーによる自由活発な経済活動を生み出すには、同時に処理能力や実用性も必要になる。そこで、バリデーターとして全てのノードがPoWのもと参加可能にするのではなく、投票やコイン保有量などに基づく一定のアルゴリズムにおいて選出された複数ののノードのみを承認者として。バリデーターへの立候補は、一定数以上のコインを指定の場所にデポジットすれば誰でも可能となる。つまりコンセンサスアルゴリズムは、PoSに基づいたものになる。
よってMOLDのBlockchainは、複数のノードによってネットワークが維持されるというコンソーシアム的な性質も持ち合わせた、投票やコインを保有すれば全てのノードが参加可能なパブリックチェーンであるといえる。現在のビットコインやイーサリアムが特定の極めて少数のマイナーによって運営されている現状と比較すれば、既存のパブリックチェーンよりも非中央集権性を維持したネットワークの運営が可能な仕組みとなっているといえる。当然、既存のパブリックチェーンに比べ早いトランザクションスループットを可能にし、ゲームに必要な即時決済性を実現できるようになる。
4–4.MOLDチェーン まとめ
先ほどのトリレンマに基づき特徴をまとめると、非中央集権性を大前提としパブリックチェーンを採用するが、自由活発な経済圏の実現のためコンセンサスアルゴリズムに工夫を加え、スケーラビリティを解決していくことがMOLD独自ブロックチェーンの目指す形である。
尚、トリレンマの図は座標軸を表すものではないため本来このようなプロットを二次元上で行うのは正しい表記方法ではないが、イメージを容易にするため今回はこのような形を取った。
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Cosmos Gaming Hub Project(旧MOLD Project)
CEO & Co-Founder
朝野 巧己
全てのゲーム愛好家に最高のエンターテイメントを届けるために
