ブロックチェーンを教えて！
こういった悩みにお答えします．
本記事の信頼性
- リアルタイムシステムの研究歴12年．
- 東大教員の時に，英語でOSの授業．
- 2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校コンピュータサイエンス学部（2021年の世界大学学術ランキングで20位）で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
- プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Solidity/Vyper，Java，Python，Ruby，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Assembler (x64，ARM)．
- 東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
こういった私から学べます．
目次
- 1 ブロックチェーンとは
- 2 ブロックチェーンの特徴
- 2.1 暗号化技術
- 2.2 コンセンサスアルゴリズム
- 2.2.1 Proof-of-Work（PoW）
- 2.2.2 Proof-of-Stake（PoS）
- 2.2.3 Nominated Proof-of-Stake（NPoS）
- 2.2.4 Delegated Proof-of-Stake（DPoS）
- 2.2.5 Proof-of-Authority（PoA）
- 2.2.6 Proof-of-History（PoH）
- 2.2.7 Proof-of-Weight（PoWeight）
- 2.2.8 Proof-of-Burn（PoB）
- 2.2.9 Proof-of-Activity（PoA）
- 2.2.10 Proof-of-Capacity（PoC）/ Proof-of-Space（PoS）
- 2.2.11 Proof-of-Importance（PoI）
- 2.2.12 Practical Byzantine Fault Tolerance（PBFT）
- 2.2.13 Federated Byzantine Agreement（FBA）
- 2.2.14 Delegated Byzantine Fault Tolerance（DBFT）
- 2.2.15 HotStuff：BFT Consensus in the Lens of Blockchain
- 2.3 Peer to Peer（P2P）
- 2.4 分散型台帳（DLT：Distributed Ledger Technology）
- 3 まとめ
ブロックチェーンとは
ブロックチェーンとは，一意なブロックの連結リスト（チェーン）の形をしたデータ構造です．
ブロックチェーンを学ぶためには，こちらの動画がおすすめです．
動画で紹介している「WHY BLOCKCHAIN なぜ，ブロックチェーンなのか?」を読みたいあなたはこちらからどうぞ．
ブロックチェーンの各ブロックはトランザクションのリストを持ち，1つ前のブロックを指します．
つまり，ブロックチェーンのデータ構造は，単方向リストのようなものです．
C言語で単方向リストを知りたいあなたはこちらからどうぞ．
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ブロックチェーンの特徴
ブロックチェーンの特徴を紹介します．
暗号化技術
ブロックチェーンで利用される暗号化技術は，公開鍵暗号です．
公開鍵暗号は，暗号化と復号に別個の鍵（手順）を用い，暗号化の鍵を公開できるようにした暗号方式です．
公開鍵暗号で利用される鍵は公開鍵と暗号鍵（秘密鍵）と呼ばれます．
公開鍵と秘密鍵はランダムな英数字の文字列となります．
公開鍵暗号は，以下の動画がわかりやすいです．
ブロックチェーンでは，秘密鍵を複数の英単語の並びに変換したシードフレーズ（リカバリーフレーズ）があります．
シードフレーズ（リカバリーフレーズ）から秘密鍵を生成できますので，取り扱いには注意しましょう！
シードフレーズや秘密鍵の管理方法は，こちらの動画で学べます．
動画で紹介されたハードウェアウォレットを知りたいあなたはこちらからどうぞ．
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仮想通貨のハードウェアウォレットとソフトウェアウォレット
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コンセンサスアルゴリズム
コンセンサスアルゴリズムは，ブロックチェーンを更新する際に合意を取るアルゴリズムです．
コンセンサスアルゴリズムの例として，以下が挙げられます．
- Proof-of-Work（PoW）
- Proof-of-Stake（PoS）
- Nominated Proof-of-Stake（NPoS）
- Delegated-Proof-of Stake（DPoS）
- Proof-of-Authority（PoA）
- Proof-of-History（PoH）
- Proof-of-Weight（PoWeight）
- Proof-of-Burn（PoB）
- Proof-of-Activity（PoA）
- Proof-of-Capacity（PoC）/ Proof-of-Space（PoS）
- Proof-of-Importance（PoI）
- Practical Byzantine Fault Tolerance（PBFT）
- Federated Byzantine Agreement（FBA）
- Delegated Byzantine Fault Tolerance（DBFT）
- HotStuff：BFT Consensus in the Lens of Blockchain
コンセンサスアルゴリズムを学びたいあなたは，以下の動画を観ましょう！
Proof-of-Work（PoW）
Proof-of-Stake（PoS）
Nominated Proof-of-Stake（NPoS）
Delegated Proof-of-Stake（DPoS）
Proof-of-Authority（PoA）
Proof-of-History（PoH）
Proof-of-Weight（PoWeight）
以下の動画の6:12からPoWeightの解説．
Proof-of-Burn（PoB）
Proof-of-Activity（PoA）
Proof-of-Capacity（PoC）/ Proof-of-Space（PoS）
Proof-of-Importance（PoI）
PoIとPoS+の解説動画．
Practical Byzantine Fault Tolerance（PBFT）
Federated Byzantine Agreement（FBA）
Delegated Byzantine Fault Tolerance（DBFT）
HotStuff：BFT Consensus in the Lens of Blockchain
Peer to Peer（P2P）
Peer to Peer（P2P）は，複数のコンピューター間で通信を行う際のアーキテクチャのひとつで，対等の者同士が通信をすることを特徴とする通信方式です．
ブロックチェーンはP2Pを利用して実現されています．
P2Pはブロックチェーン初の技術ではなく，結構昔から利用されています．
例えば，2002年にP2Pのファイル共有ソフトのWinnyが開発され，広く利用されていました．
P2Pを学びたいあなたは，こちらの動画を観ましょう！
分散型台帳（DLT：Distributed Ledger Technology）
分散型台帳（DLT：Distributed Ledger Technology）は，地理的に異なる複数の地域や国で複製，共有，同期されるよう合意されたデジタルのデータベースです．
MySQL等の中央集権型のデータベースとは異なり，分散型台帳は中央管理者は存在しないことが特徴です．
分散型台帳のノード毎にまたがるデータ複製を実行するために，P2Pのネットワークと合意を取るコンセンサスアルゴリズムが必要となります．
また，分散型台帳の例はブロックチェーンシステムであり，パブリック型（ビットコイン，イーサリアム等）とプライベート型（Hyperledger Fabric等）があります．
分散型台帳を学びたいあなたは，こちらの動画を観ましょう！
まとめ
ブロックチェーンとその特徴である暗号化技術，コンセンサスアルゴリズム，P2P，分散型台帳を紹介しました．
ブロックチェーンの概念を理解して，仮想通貨を楽しみましょう！
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