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公開番号2025100540
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025037406,2021568510
出願日2025-03-10,2020-04-28
発明の名称プルーフオブワークブロックチェーンネットワークにおける非並列化マイニングのためのシステムおよび方法
出願人エヌチェーンライセンシングアーゲー
代理人個人,個人,個人
主分類H04L 9/32 20060101AFI20250626BHJP(電気通信技術)
要約【課題】合意メカニズムおよびセキュリティを維持する方法を提供する。
【解決手段】本開示は、ブロックチェーンおよび関連するネットワークのセキュリティを保証するための、またブロックチェーンの状態に関する合意の確立を可能にするための、方法およびシステムを提供する。本開示の方法は、計算困難パラメータ、少なくとも1つのブロックチェーントランザクションのハッシュ、および/または少なくとも1つのブロックチェーンブロックヘッダのハッシュに基づいて出力を計算するために、非並列化可能アルゴリズムを使用して、ブロックチェーンネットワーク上の1つまたは複数のノードによって実施されてよい。非並列化可能な、本質的に逐次的なアルゴリズムは、以下の演算、すなわち、再帰演算、べき剰余、および/または反復2乗演算のうちの少なくとも1つ、またはそれらの組合せを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
コンピュータ実装方法であって、
計算困難パラメータ、
少なくとも1つのブロックチェーントランザクションのハッシュ、および/または
少なくとも1つのブロックチェーンブロックヘッダのハッシュ
に基づいて出力(4)を計算するために、非並列化可能アルゴリズムを使用するステップ
を備える、コンピュータ実装方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記出力または前記出力の表記をブロックチェーンノード(5)のネットワークへ送信するステップ
をさらに備える、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記非並列化可能アルゴリズムが、
再帰演算、
べき剰余、
反復2乗演算
の演算のうちの少なくとも1つを備える、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
ブロックチェーントランザクションのセットから少なくとも1つのブロックチェーントランザクションを選択するステップであって、前記少なくとも1つのブロックチェーントランザクションが、前記少なくとも1つのブロックチェーントランザクションの中で提供されるタイムスタンプに基づいて選択される、ステップを備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも1つの選択されたブロックチェーントランザクションが、前記ブロックチェーンの状態から導出可能または識別可能であるタイムスタンプを備える、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも1つの選択されたトランザクションが、ブロックチェーン上に記録されているブロックまたはブロックチェーントランザクションの前記タイムスタンプよりも後のタイムスタンプを備える、請求項4または5に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも1つの選択されたブロックチェーントランザクションの表記(3)を計算するステップ
をさらに備える、請求項4、5、または6に記載の方法。
【請求項８】
第1のブロックチェーンネットワークノードから第2のブロックチェーンネットワークノードにおいて前記出力の表記を受信するステップと、前記第2のブロックチェーンネットワークノードにおいて前記出力を検証するステップと
を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第2のブロックチェーンネットワークノードにおいて前記出力を検証する前記ステップが、
前記第2のブロックチェーンネットワークノードにおいて前記出力を計算するステップと、
前記第2のブロックチェーンネットワークノードにおいて前記出力の表記を生成するステップと、
前記第2のブロックチェーンネットワークノードにおいて生成された前記表記を、前記第1のブロックチェーンネットワークノードから受信された前記表記と比較するステップと
を備える、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記計算困難パラメータが、前記出力を計算するために前記非並列化可能アルゴリズムによって必要とされる演算の数に影響を及ぼすかまたはそれを制御する値である、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、ネットワーク内で実行される計算タスクに対する処理効率、信頼性、セキュリティ、およびリソース要件を改善するための方法およびシステムに関する。本開示は、詳細には、限定はしないが、ブロックチェーン関連のマイニング、検証、およびリソース譲渡に関する使用に適する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
本明細書では、すべての形態の電子的なコンピュータベースの分散台帳を含むように「ブロックチェーン」という用語を使用する。これらは、合意ベースのブロックチェーンおよびトランザクションチェーン技術、パーミッション型台帳および非パーミッション型台帳、共有台帳、パブリックブロックチェーンおよびプライベートブロックチェーン、ならびにそれらの変形を含む。ブロックチェーン技術の最も広く知られている適用例はBitcoin台帳であるが、他のブロックチェーン実装形態が提案および開発されている。便宜および例示の目的のために本明細書でBitcoinが参照されることがあるが、本開示がBitcoinブロックチェーンを伴う使用に限定されず、また代替のブロックチェーン実装形態およびプロトコルが本開示の範囲内に入ることに留意されたい。「ユーザ」という用語は、本明細書では人間またはプロセッサベースのリソースを指してよい。"Bitcoin"という用語は、本明細書ではBitcoinプロトコルから派生するかまたはBitcoinプロトコルに基づく任意のバージョンまたは変形を含むように使用される。
【０００３】
ブロックチェーンは、ブロックから構成される、コンピュータベースの非集中的な分散システムとして実施されるピアツーピア電子台帳であり、ブロックはトランザクションから構成される。各トランザクションは、ブロックチェーンシステムにおける参加者の間でのデジタル資産/リソースの制御の譲渡を符号化するデータ構造であり、少なくとも1つの入力および少なくとも1つの出力を含む。各ブロックは、そのブロックに対する前のブロックのハッシュを含み、一緒にチェーン状になって、その始まりからブロックチェーンに書き込まれているすべてのトランザクションの、永続的な変更できないレコードを作成する。トランザクションは、それらの入力および出力の中に埋め込まれた、スクリプトと呼ばれる小さいプログラムを含み、トランザクションの出力がどのようにかつ誰によってアクセスできるのかを指定する。Bitcoinプラットフォーム上では、これらのスクリプトはスタックベースのスクリプト言語を使用して書かれる。
【０００４】
ブロックチェーンの中にトランザクションが書き込まれるために、トランザクションは「有効化」されなければならない。ネットワーク上のノード(「マイナー」)は、各トランザクションが有効であることを保証し、無効なトランザクションはネットワークから拒絶される。ノード上にインストールされたソフトウェアクライアントは、トランザクションがブロックチェーンのプロトコル規則に準拠することをチェックすることによって、また同様にロッキングスクリプトおよび対応するアンロッキングスクリプトを実行することによって、消費されていないトランザクションに対してこの有効化作業を実行する。ロッキングスクリプトおよびアンロッキングスクリプトの実行がTRUEと評価する場合、トランザクションは有効である。したがって、ブロックチェーンの中にトランザクションが書き込まれるために、トランザクションは、i)トランザクションを受信する第1のノードによって有効化されなければならず、トランザクションが有効化される場合、マイニングノードがそれをネットワークの中の他のノードへ中継し、ii)マイナーによって構築された新たなブロックに追加されなければならず、iii)マイニング、すなわち、過去のトランザクションのパブリック台帳に追加されなければならない。
【０００５】
新たなブロックを構築するために、マイナーは、(当技術分野で「パズル」または「チャレンジ」と呼ばれることがある)計算に対する解("PoW"または「ノンス」とも呼ばれるプルーフオブワーク)を最初に見つけることを目的として、リソース集約的な作業を実行することによって競合する。パズルの困難さは、新たなブロックがブロックチェーンに追加されるレートに影響を及ぼすように経時的に調整することができる。このことは、解を見つけることがどのくらい困難であるのかに影響を及ぼす変更可能な困難パラメータを使用して実行され、その結果、プロトコルは、ネットワークのハッシュパワーが変化するにつれて、比較的一貫したレートで新たなブロックの間の平均時間を維持することができる。Bitcoinでは、マイナーは、PoWを見つけるためにSHA256ハッシュアルゴリズムを使用し、PoWは、ハッシュされたとき、ネットワークプロトコルによって設定された現在の困難レベル(パラメータ)よりも小さいかまたはそれに等しいハッシュ値を作り出す。
【０００６】
マイナーが現在のパズルに対するPoWを最初に見つける場合、そのマイナーは新たなブロックを生成し、新たなブロックは、次いで、ネットワーク上の他のマイナーへ、メッセージの中でブロードキャストされる。新たなブロックは、他のマイナーがそれを有効として受け入れることになる場合、検証可能なPoWを含まなければならない。したがって、マイニングは合意メカニズムを提供し、合意メカニズムは、ネットワーク上のノードが同期されるとともにブロックチェーンの正当かつ現在の状態に関して承認していることを保証する。マイニングはまた、いくつかのタイプの潜在的なネットワーク攻撃に対して保護し、ネットワークにセキュリティをもたらす。
【０００７】
Bitcoinの初期の段階では、マイニングの計算要件は、マイナーが標準的なCPUを備える汎用コンピュータを使用できるほど十分に小さかった。しかしながら、より強力なコンピュータを用いるマイナーは、非力なコンピュータを用いるマイナーにまさって競争上の利点を有する。このインセンティブは、パズル困難さの歴史的な増大と組み合わせられて、特定用途向け集積回路(ASIC)マイニングデバイスの広範な使用をもたらしている。その上、PoW解を見つけることに関わる作業を共有するために、ASICデバイスのグループは連結することができる。そのような場合、異なるPoWノンスまたはそれらの範囲を試すために、異なるマシンが使用されることが可能である。したがって、マイニングアルゴリズムはデバイスにわたって並列化することができる。
【０００８】
しかしながら、より強力なデバイスはより高価であり、動作および冷却のためにより多くのエネルギーを必要とする。ハードウェア不均衡がネットワーク内でのマイニングパワーの潜在的な集中化を助長し、可能性のある欠点または脆弱性につながることを唱えている人もいる。これらの懸念は、「ASICに負けない」マイニング解決策の発展における興味を促している。しかしながら、提案された解決策は、衝突に負けないSHA256ハッシュアルゴリズムを、いわゆる「帯域幅に厳しい」関数に変更するための、PoWアルゴリズムの修正を伴い、成果は限定されるかまたは論争の余地がある。
【０００９】
したがって、必要とされるコスト、エネルギー使用量、および計算リソースを低減し、かつ非集中型ネットワークの利点を維持しながら、ブロックチェーンネットワーク上の競合するノードによって提供される合意メカニズムおよびセキュリティをどのように維持するのかという、(少なくとも)技術的課題を解決する必要がある。
【００１０】
本開示は、非並列化可能合意メカニズムを使用する、非並列化マイニング(NPM:non-parallelised mining)技法、ハードウェアおよびソフトウェア構成、ネットワーキング技術および方法、ならびにそれらの組合せを備える、態様および実施形態を提供することによって、少なくともこれらの技術的懸念に対処する。本開示は、ブロックチェーンにセキュリティをもたらし、かつブロックチェーンの状態における合意を確立するために、本質的に逐次的なアルゴリズムを使用してよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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