みずほ銀らが検証「Hyperledger」は取引に使えるか

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みずほ銀らが検証「Hyperledger」は取引システムに使えるか?

基幹系システム 2017/05/08

 ブロックチェーン/分散型台帳技術のオープンソースソフトウェアを開発する取り組みである「Hyperledgerプロジェクト」が、2017年3月16日にイベント「第1回 Hyperledger Tokyo Meetup」 を開催した。前の記事「日本企業も注目する『Hyperledger Fabric』とは何か」では、Hyperledgerプロジェクトの最新状況、そして注目が集まる「Hyperledger Fabric」のブロックチェーン技術としての位置付けを紹介した。

 本稿では、間もなく登場する「Hyperledger Fabric v1.0」の動向や、開発ツールの動向、日本企業による実際の検証結果、モバイルアプリやIoTへの適用を視野に入れた別の分散台帳技術の動向などを見ていく。

α版が公開されたばかりの「Hyperledger Fabric v1.0」

 今回、多くの参加者が関心を寄せていたのは「Hyperledger Fabric v1.0(以降、Fabric v1.0)」の内容だろう。Meetupでは、Fabric v1.0の詳細情報を日立製作所の山田仁志夫氏が紹介した。Fabric v1.0では、v0.6と比べて重要な変更点がいくつもある。Fabricに関する知識は大幅にアップデートする必要がありそうだ。

 大きな変更は、合意形成アルゴリズムの変更とChaincodeの並列/分散実行の仕組みである。Fabric v0.6では全ノードが参加して一斉に合意形成を行う仕組みであることから、スマートコントラクト(Chaincode)を順次処理をすることに基づくボトルネックがあった。Fabric v1.0でこれをあらためて「ノード群を分割し、それぞれ並列に合意形成とプログラム実行を進める」仕組みに変わった。並列/分散処理が可能になり、スループット向上(性能向上)が期待できる。ただし、並列/分散処理の設計という新たな課題が発生したともいえる。

 山田氏によれば、Hyperledger Fabric v0.6では、合意形成アルゴリズムとして「PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance:実用的ビザンチン・フォールトトレラント・アルゴリズム)」を用いることに関連して2点の課題があった。

 1点目の課題はプライバシーである。全ノードが合意形成に参加することから、全ノードが全Chaincodeを閲覧可能であった。v1.0では特定のノードだけで合意形成を行うようにした。

 2点目の課題はスケーラビリティである。PBFTでは、全ノードがPBFTの合意形成とChaincode実行の全てを担うので、CPU負荷が高くなる。v1.0ではブロックチェーンのノードの役割を分割し、Chaincodeの実行元帳を管理する「Peer」と、トランザクションの順序を整列させる「Orderer」に分けた。全ノードで1つのトランザクションに対して合意形成とChaincode実行をする設計をあらためて、ノードのグループを複数作り、トランザクションを並列/分散処理できるようにした。「PBFTは全員参加だったが、それを切り出した」(山田氏)。この2点が、Fabricv1.0の大きな変更点である。

 Hyperledger Fabricにおけるスケーラビリティの課題については以前から指摘があった。日本取引所グループが2016年8月30日に公開したワーキングペーパー『金融市場インフラに対する分散型台帳技術の適用可能性について』では、スマートコントラクト(Chaincode)を順次実行することが性能上のネックとなる、との指摘がある。このネックはFabric v1.0で解消されることが期待できる。

Fabric v1.0では数百トランザクション/秒が期待できる

 気になる性能についての情報もあった。

 講演後の質疑応答では「Fabric v0.6では30〜40tps(トランザクション/秒)程度だったが、v1.0では4ノードで100tpsは出せる。ただ、『どのようなユースケースをどのように設計したのか』の意味付けが伴わない性能に意味があるのか、という疑問がある」とのコメントがあった。なお、IBMのプレスリリースではFabric v1.0を活用して1000tps以上の性能が見込まれるとの記述もあり、性能の上限は大幅に上がると考えていい。ただし性能を得るためには、ユースケースごとに異なる前提条件に対応した分散処理の設計が必要となる。並列/分散処理による性能向上を議論するには、前提条件をしっかり定義しないと意味がないというわけである。

 ざっくりいえば、性能は上がると考えてよいが、その分「どのような処理を切り出し、どのように並列/分散実行するのか」という設計をよく考えなければいけなくなった。

Fabric v1.0はアーキテクチャを大幅変更、PeerとOrdererにノードを分ける

 並列/分散処理を取り入れるため、Fabric v1.0ではアーキテクチャが大幅に変わる。役割が異なる複数のコンポーネントが連携し、トランザクションの処理を進める枠組みを取り入れた(図)。

Fabric v1.0のアーキテクチャ

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Fabric v1.0のアーキテクチャ
(山田氏の発表資料より)

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