IOTA入門(プレゼン資料付き)

この記事は原題「A Primer on IOTA (with Presentation)」の翻訳です。
ご参考までに公開します。必要だと思われる部分には言葉を補っています。私の力不足のため、えいやで翻訳されている部分もあります。この記事はとても長く、読了には15分程を要します。スマートフォンで読むには少し長めですので、必要があればブックマークをして休憩を挟みながら読んでみてください。また、PCでの表示のほうが読みやすいと思いますので、URLを飛ばしてPCで読むこともおススメします。


IOTA入門(プレゼン資料付き)

投稿者:Dominik Schiener
投稿日:May 21, 2017

私は最近IOTAについての紹介プレゼンを、ベルリンでのIoTとブロックチェーンミートアップで行いました。そのミートアップは録画されていたので(ビデオはすぐにYouTubeで視聴可能になるでしょう)、プレゼンに付随する簡単な記事を書き起こそうと思いました。ミートアップに参加しなかった人もそれを読んで、IOTAが何であるのかの概観や、私たちがどこから来て、そしてどこへ向かうのかを理解してもらうためです。もしローカルなミートアップでIOTAについてのプレゼン資料を手にしたい場合は、気兼ねなく下記の内容を使ってください。また、私たちに接触してくれれば、更なる手助けを提供します。

このブログ記事は若干広範な内容です(読了には~15分が予想されます)が、明確にいくつかのセクションに分けられています。これはあなたには関係ない部分についてはスキップすることができるようにするためです。これがそのプレゼン資料です。

IoTとブロックチェーン:その関係は理にかなってる?

ブロックチェーン関連のユースケースの調査を、この4年間に渡って一般企業も、スタートアップも、研究者も、個人も活発に行ってきました。私たちを含めた多くを奮い立たせた分野はIoT(the Internet of Things)です。IoTは至る所に存在するので(煮詰めて言えば、ユビキタスコンピューティングとセンサプラットフォームなのですが)、とてつもなく大きいポテンシャルをもつだけでなく、分散台帳が抱える問題の全範囲に対する解決策となるかもしれません。

私たちは“なぜIoTは台帳を必要とするか”について詳細なブログ記事を書くつもりですが、明白な理由は:M2M(Machine to Machine)ペイメント、(身元を含む)モノのセキュリティ(Security of Things)、そしてプロセスの自動実行です。

ブロックチェーン:私たちはまだその域に達していない

ブロックチェーン+IoT(またはブロックチェーン+なにか他のもの)に関しての現実性としては、まだ私たちは実現の域に達していません。この点について、技術的な限界が(コンサルタントを含む)誰もに立ちはだかっています。私がこの記事で詳細に述べたい主要な二つの問題は、スケーラビリティとトランザクションフィーです。

Bitcoinにおいて、生得的に制限されたプロトコルの結果を、既に私たちが目の当たりにしていますが、多くの聴衆に使用され(ることを目的にし)ています。執筆時点で200.000を超えるトランザクションが未承認でした。トランザクションを承認させることができないばかりに、ユーザーにとって扱いづらく、ユースケースの大多数が実行できないことを意味します。もしあなたが大企業なら、待つ時間もないし、高いフィーも払いたくないし、トランザクションが承認されない不確実性に耐えたくもないでしょう。

今、私たち全員はパーミッションレスな分散台帳と、それがもつポテンシャルに明白に興奮しています。そのポテンシャルは特に、これまでのところそれぞれのユースケースのためのプライベートブロックチェーンにしか適用してこなかった実業界でのポテンシャルです。スケーラビリティに次ぐ最大の問題点はトランザクションフィーです(スケーラビリティとトランザクションフィーは大きく結びついています)。Bitcoinの平均トランザクションフィーは既に1ドルを超えるほどに上昇してしまいました。”誰が支払うだろうか?”という問題が定期的に発生します。特にマイクロペイメントやマシンエコノミーの繁栄を実現させることに関しては、この問いは最早パワーポイントに載せられるただの不便ではなく、多くのユースケースを役に立たなくさせる禁止要因なのです。

金融取引において最終的にいくら受け取ることができるのかについて不確実性を抱えることは、あなたのビジネスモデルが上手く運ぶかどうかについても不確実になることを意味します(つまるところ、あなたは利益を出したいでしょうし…)。トランザクションフィーがあまり信頼できない場合に、リソース(例えば、電気、回線容量、演算量)1単位を、あるマシンから他のマシンに売ることで、あなたは最終的にどれくらい利益を出すことができるでしょうか?

私たちはこの分野における多くのR&Dを見ていますが、全体的な結論としてはブロックチェーンはプロダクトとしての準備が整っておらず、現在議論されているほとんどのユースケースはスケーリングすることができない可能性があります。今日におけるこの分野のあらゆるテクノロジーは概念実証(Proof of Concept)なのです。-Bitcoinでさえも。

IOTAの背景事情

IOTA創始者の全員(David Sønstebø, Sergey Ivancheglo, Serguei Popov, Dominik Schiener)は2010年から2011年までブロックチェーンの分野に身をおいていました。IOTA自体は仮称”Jinn”という新しい3進数のマイクロプロセッサを手掛けているステルスハードウェアのスタートアップから生まれました。私たちの原点となるストーリーと、その他のプロジェクトとの大きな違いのひとつは、実際の必要性から生まれたことです。幻想の新しいDAG技術の創造をドライブすることを始めたわけではありません。IoTにおける取引決済の実際上の問題や、既存のソリューションが全くでてこないことにあります。

私たちは長きにわたりこの分野に身をおき、最初の“ブロックチェーン2.0”技術(最初のフルプルーフオブステークブロックチェーンであるNxtのような。Nxtは非中央集権的な資産の取引、ネームレジストリなどの特徴をもちます。)に先鞭をつけてきましたので、挑戦的なIoTの需要に応えるために原点から再出発する必要性に早い段階から気づいていました。そのマインドと共に、Tangleは誕生したのです。

IOTAの背景にある主要なイノベーションはTangleです。それはDAG(Directed Acyclic Graph:有向非循環グラフ)に基づいた奇抜で新しい分散台帳アーキテクチャーです。人はそれを“ブロックとチェーンを用いないブロックチェーン”(意味的にはそれは本当にブロックチェーンではないですが)と呼ぶかもしれません。

その核心では、Tangleはブロックチェーンと根本的に同じ原理を持っています。というのは、それはなお分散データベースであり、なおP2Pネットワークであり、なお合意と検証のメカニズムに立脚しているからです。

しかし、もしTangleとブロックチェーンの違いを要約するのであれば、二つの最もわかりやすいものはTangleがどのように構成されている(DAG)のかと、どのように合意形成に至るのかです。

IOTAにおいて、古典的な意味において“ブロック”は存在しません。代わりに、ひとつのトランザクションが過去の二つのトランザクションを参照します。このトランザクションの参照は証明(an attestation)とみなされます。つまり、あなたのトランザクションにおいて、あなたは直接的にふたつのトランザクションを証明し、また間接的にTangleのサブセクションが有効であり、プロトコルのルールに従うことを証明します。

全般的な合意(マイナー/ステーカー)を担うネットワークのより小さいサブセットの代わりに、能動的参加者(換言すれば、トランザクションを生成する端末)のネットワーク全体がトランザクションの承認(the approval)に直接関与します。かくして、IOTAにおける合意は最早トランザクションの生成プロセスから分離されるのです。つまり、それがIOTAの本質的な部分であり、それこそトランザクションフィーなしでIOTAをスケーリング可能とするものなのです。

IOTAにおけるトランザクション生成プロセスはシンプルで、3ステップのプロセスです。

1.署名:トランザクションのインプットにプライベートキーで署名します。

2.チップの選択:ランダムにあなたのトランザクションによって参照されるふたつのチップ(換言すれば、未承認のトランザクション)をランダムに選択するために、MCMC(Markov chain Monte Carlo:マルコフ連鎖モンテカルロ法)が使われています。

3.プルーフオブワーク:ネットワークにあなたのトランザクションが受け入れられるために、あなたはプルーフオブワークをする必要があります。プルーフオブワークはハッシュキャッシュに似ていて、スパム攻撃やシビル攻撃の対策です。

これらのプロセスを完了させれば、あなたのトランザクションはネットワークにブロードキャストされます。他の誰かがやってきて、チップ選択プロセスの中であなたのトランザクションを選択し、あなたのトランザクションを有効化するでしょう。そのようにしてあなたのトランザクションは承認されます。

IOTAにおける合意

どんな分散台帳においても、このような問いが生まれます。ネットワークが現在の状態にどのように同意しているのか?この問いにおいて、私たちは直接的に“二重支払問題”に触れることになります(IOTAにおいて、この二重支払問題は恐らく多くの人を困惑させます)。

“Colored Tangle picture from the IOTA Consensus Masterclass: https://forum.iota.org/t/iota-consensus-masterclass/1193
A Primer on IOTA (with Presentation)」より引用

上の色のついた画像を見てみましょう。緑のブロックは:合意に至ったトランザクション(換言すれば、セキュリティギャランティのついたトランザクションファイナリティ)で、赤のブロックは:完全な承認(full acceptance)がまだ確定していないトランザクションで、グレーのブロックは:チップ(未承認のトランザクション)です。

トランザクションのゴールはグリーンになることです。-あなたはトランザクションがネットワーク全体によって受け入れられるのを望みます。問題は、どのようにしてグレーから赤に、赤から緑になるのかです。CAP理論と結果整合性の概念に立ち入ることなく説明いたしましょう。

商人はIOTAを使えばトランザクションが承認される確率がどうであるかを考える不自由から解放されます。もしあなたが半信半疑であるなら、MCMCを100回実行し、51回以上のパスがある場合、あなたは取引を承認し、商品を交換するでしょう。価値の高い取引の場合、この閾値を99または100に増やすことができます。

一度IOTAのトランザクションの概念を理解してしまえば、あなたはこのシステムのシンプルさと美しさに感謝することになるでしょう。IOTAは完全に自己統制されており、スケーラビリィとセキュリティの両方を保証します。

なぜIOTAが素晴らしいのかをよく理解してもらうために、IOTAの主な機能をいくつかご紹介します。

IOTAはマイナーの関与なしにトランザクションの有効性に基づいて合意に至るので、トランザクションフィーを支払う必要はありません。IOTAは、1セント以下の取引でさえ送金人・受取人の両人ともトランザクションフィーを払う必要のない最初の取引決済プロトコルです。それゆえに、私たちはIOTAが現在および将来のすべてのマイクロペイメントおよびナノペイメントのユースケースのバックボーンになると強く感じています。

IOTAはスケール可能な取引決済として設計されています。合意は並列化され、ブロックチェーンのように連続したバッチ間隔では行われないので、ネットワークは大量のトランザクションと共にダイナミックに成長しスケールすることができるのです。より多くの取引が行われるほど、Tangleの安全性が高まり、効率性が向上します。私たちが行った直近のストレステストでは、250ノード未満の小規模なネットワークにおいて、10秒間の承認時間で、毎秒100を超えるトランザクションが承認されたことが確認されました。より大規模のストレステストを行う予定です。

Tangleの美しさは、ネットワークから流動的に分岐したり、ネットワークに舞い戻ったりできることです。この分割は非同期IoT環境の厳しい要件に適応する鍵となります。常時接続などというものは存在せず、オフライン環境下でもトランザクションを発行でき、またデータを保全できるものが求められています。P2P通信のための異なる通信プロトコル(ZigBee、Bluetooth LEなど)を利用することで、IOTAは端末のクラスタが分岐することや、オフライン環境でトランザクションを生成することを可能にします。後でサプライチェーンとモビリティの具体的なユースケースについて詳しくご説明します。

IOTAが作られた主な理由は、マシンエコノミーの実現とマシンエコノミーのバックボーンとなるためです。私たちは、第三者の関与なしにマシンが相互に、つまり純粋なMachine-to-Machineにサービスを提供し、リソース(電気、演算量、ストレージ、回線容量、データなど)をトレードする未来を思い描いています。IoTが束縛から解放され始めたとき、“スマート分散(Smart Decentralization)”の必要性は明らかです。

気を持たせるようですが、これについては一度ここで結んでおきます。IOTAのビジョン全体についてのより詳細な記事は近日公開予定です(用意ができたらここにリンクを貼ります)。

ユースケース

取引手数料なしというIOTA独自の特徴は、他のどのプラットフォームでも不可能な多数のユースケースを可能にします。真のマイクロペイメント(1セントを送って1セントを受け取る)を可能にするだけでなく、既存のものを向上させたり、新しいデータ・インテグリティのユースケースを実現させたりします。より多くのIXIモジュールの導入により、私たちはIOTAによって実現されるユーザビリティとユースケースを更に増やしていく予定です。

私たちがケーススタディを実施している主な産業は、モビリティ、エネルギー、スマートシティ、そしてインフラ(スマートグリッドのような)です。私たちが主に焦点を当てているのはIoTとマシンエコノミーですが、IOTAは人間対人間の支払い手段としても適しています。特にA国からB国に数ドルだけ決済したい場合の送金に目を向けてみると、IOTAはその助けとなるでしょう。

私たちは、具体的なユースケースすべてに関するフォローアップ記事を書く予定です。記事を読めば、私たちが何をしているかについての要旨を知ることができます。パートナー企業と一緒に現在開発を進めているユースケースは、近日中にケーススタディと共に詳細について説明されるでしょう。

現状

2015年夏から、コアチームはIOTAとそのエコシステムに取り組んでいます。過去二年間の中で、私たちはTangleのコンセプトをさらに洗練し、最適化してきました。特に2016年7月11日のメインネットワークのローンチは、コアクライアントの最適化についての素晴らしい洞察を与えてくれました。IOTAのリファレンス実装はJavaで書かれており、Github上で目にすることができます。

IOTAをより使いやすいものにするために、特にGUIクライアントの開発にも取り組んできており、それは専用のGPUとライトウォレットサポート付きです。エコシステムを真に育むために、私たちは専用の“Learn”hubも立ち上げており、そこでは開発者がIOTA対応アプリケーションのチュートリアルを公開することができます。これは開発を始めようとする開発者のリソースのソースとなるものです。

私たちはIOTAのコアを出来るだけシンプルにしたいので、IOTAを最大限活用するためには、開発者はクライアントライブラリを活用する必要があります。
現在の実装は、JavascriptPythonC#JavaおよびGoで書かれており、更に追加される予定です。dev.iota.orgでメインドキュメントを読むことができます。私たちはこれまでにメインネットワークで250万ものトランザクションを(各自のテストネットでは3000万を超えるトランザクションを)促進しました。これにより、取引手数料なしのピアツーピアで、100万ドル以上の取引が実現されました。

真にスケーラビリティを実現の実現を目指して、AWSとAzureのインスタンスを即座に起動するためのフレームワークをセットアップし、互いに取引するノードのネットワークをシミュレートしました。これらのストレステストから、私たちは既にいくつかの初期結果を(上記のスクリーンショットに示されているように)得ており、また私たちは現在、1000TPSを達成することを目指すより大きなストレステストの準備をしています。

IOTA財団

IOTAそれ自体と、IOTAの上位や並列に構築される技術は、非営利のIOTA財団によって管理されています。IOTA財団はベルリンを拠点とする“NPO”(“gemeinnützige Stiftung”)となる予定です。ドイツは新しいDLTベースの技術の開発と標準化に注目していました。私たちは真にマシンエコノミーのビジョンを信じており、そのためには、相互運用性とパーミッションレスなイノベーションを奨励する繁栄したエコシステムを育成する必要があります。私たちのビジョンを実行し実現する助けとなる中立的な組織としてIOTA財団は行動します。財団、そのメンバー、ガバナンス体制についての詳細は、今後数週間にわたって発表される予定です。言うまでもないことですが、私たちは長期に渡って取り組んでいます。

次の数カ月に目を向けたときに、私たちは更なるコアクライアントの開発とIXI (IOTA eXtensible Interface)を介したIOTAのポテンシャルを引き伸ばしたいと考えています。GO、Rust、C++、のクライアントの開発は既に始まっていて、夏までには完成する予定です。重点が最適化され、コアクライアントを特定のデプロイメント環境に適応させます。私たちの目標は、年末までにIOTAをプロダクトとしてリリース可能にすることです。

MAM(Masked Authenticated Messaging)はTangle上で、セキュアーで暗号化され、そして認証されたデータストリームを扱うことを可能にします。この分野で初めて、分散台帳上でデータ・インテグリティと暗号化されたデータBLOBの両方を約束します。これは適切な権限を持つ特定のパーティーだけが、データストリームを読むことができることを意味します。MAMにおいて、私たちは既にサプライチェーンとセンサーのデータ・インテグリティにおけるユースケースを開発しています。

私たちのオラクルへのアプローチは、IOTAの上にオラクルを形成することを可能にするでしょう。これは現在この分野において使用されている何物にも似ていないものです。私たちのオラクルのプラットフォームにおいて、IOTAと物理的世界を結びつけることを目指すだけでなく、他のすべてのブロックチェーンプラットフォームとの真の相互運用性を実現したいと考えています。

この数ヶ月にわたって私たちが取り組んできたシミュレーションフレームワークは6月に公開予定です。このフレームワークは、グローバルでクラスタ化されたTangle環境をシミュレートし、ネットワーク伝播、トランザクション・ファイナリティ、コンファメーションレートにおける具体的な洞察を得ることを可能にします。それに加えて、Tangleホワイトペーパーの攻撃を実装し、シミュレートしました。

相互運用性

私たちはマキシマリストではなく、目的別の技術の将来を信じています。したがって、私たちは既存のBlockchain技術やコミュニティとの相互運用性に積極的に取り組んでいます。現在、主に注目しているのはEVMベースのブロックチェーン (Ethereum, RSK, Qtum) とHyperledgerです。新しいOracleプラットフォームのリリースによって、私たちはこの分野でもっと多くのプロジェクトとの真の相互運用性を考えています。

エコシステム基金

IOTAを中心としたエコシステム構築を目指す最初の取り組みのひとつは、最近アナウンスされたエコシステム基金です。いくつかの専属コミュニティメンバーとキーパートナーと合わせて、財団は2百万ドル以上を確保しています。この基金はユースケースやプロトタイプの開発、IXIモジュールについての積極的な研究、またIOTAについて理解したり意識を高めたりする一般的なプロジェクトに資金供給するために使用されます。

基金への応募に興味がある場合は、詳しい説明を公式アナウンスメントで読むことができます。

結び

IOTAはこの分野で最も革新的なプロジェクトのひとつです。コアチームは専属であり、数十億とまでいかなくても、数百万のIOTA端末をもたらし、私たちのビジョンであるマシンエコノミーの展開に献身的です。さらに多くのアナウンスがあり(特にパートナー企業の方々には)、私たちが開発している新しいIXIモジュールやその他のプロトコルの導入に伴い、今後数ヶ月にわたって発表される予定です。


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