特許 7575834 ブロックチェーンネットワークの構成方法及びその方法を実施するためのコンピュータソフトウエアプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-22

(45)【発行日】2024-10-30

(54)【発明の名称】ブロックチェーンネットワークの構成方法及びその方法を実施するためのコンピュータソフトウエアプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/32 20060101AFI20241023BHJP

【ＦＩ】

H04L9/32 200Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2024521232

(86)(22)【出願日】2023-05-29

(86)【国際出願番号】 JP2023019958

(87)【国際公開番号】W WO2024009650

(87)【国際公開日】2024-01-11

【審査請求日】2024-04-08

(31)【優先権主張番号】P 2022107673

(32)【優先日】2022-07-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522263426

【氏名又は名称】株式会社ＣｏｕｎｔＵｐ

(74)【代理人】

【識別番号】100104411

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 太郎

(72)【発明者】

【氏名】パイェク ヤクブ

(72)【発明者】

【氏名】石田 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】大泉 洋

【審査官】行田 悦資

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／２３３０４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０３２８８０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５０７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５１８９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】赤羽 喜治，ブロックチェーン 仕組みと理論，日本，株式会社リックテレコム，2019年07月31日，pp.134-136

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブロックチェーンネットワークの構成方法であり、
コンピュータが、Ｐ２Ｐネットワーク経由で受け取ったデータをブロックチェーンに追加するための合意形成に関わるノードの情報を保持し、コンセンサスアルゴリズムに基づき、署名するべきノードを決定するノード管理工程を有し、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加する全てのノードを管理し、これらのノード環状に接続されてなる仮想ネットワークを構築するものであり、
コンピュータが、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、どのノードがブロックを署名できたかを記録する署名ノード記録工程と、
前記署名ノード記録工程での記録に基づき、一定閾値回数連続してブロック署名に関与しなかったノードを判定し、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するペナルティ工程と
を有することを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１記載の方法において、
前記ペナルティ工程は、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、所定のノードが署名できたかを確認し、署名できていない場合、署名していないことを示すカウンタ値をインクリメントする署名不能ノード記録工程と、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成する各ノードの前記署名していないことを示すカウンタ値が所定の閾値を超えているかを判定し、超えているノードがあると判定した場合、当該ノードを前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するノード削除工程と、
を有することを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項２記載の方法において、
前記所定のタイミングは、ブロックが生成されるタイミングである
ことを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項２記載の方法において、
前記署名ノード記録工程は、ブロックが生成されるたびに、そのブロックを生成したノードのブロック署名カウンタのカウンタ値をインクリメントするものであり、そのブロック署名カウンタの値によりどのノードがブロックを署名できたかを記録するものである、
ことを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項４記載の方法において、
前記署名不能ノード記録工程は、確認の際に、当該所定のノードが署名不能カウンタ値から署名カウンタ値を減算することで署名不能カウンタ値を調整する工程をさらに有するものである
ことを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項１記載の方法において、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加するノードを、より安定した環境で動作するＶｏｔｅｒノードと、それ以外のＳｉｇｎｅｒノードに定義・区別して管理し、これらのノードを互いに接続し、環状の仮想ネットワークを構築するものであり、
前記ペナルティ工程は、ノードがＶｏｔｅｒノードであるかを判定し、Ｖｏｔｅｒノードである場合には、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除しないものである
ことを特徴とする方法。

【請求項7】

ブロックチェーンネットワーク構成用のコンピュータソフトウエアプログラムであり、
コンピュータに、Ｐ２Ｐネットワーク経由で受け取ったデータをブロックチェーンに追加するための合意形成に関わるノードの情報を保持し、コンセンサスアルゴリズムに基づき、署名するべきノードを決定するノード管理工程を実行させるものであり、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加する全てのノードを管理し、これらのノード環状に接続されてなる仮想ネットワークを構築するものであり、
コンピュータが、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、どのノードがブロックを署名できたかを記録する署名ノード記録工程と、
前記署名ノード記録工程での記録に基づき、一定閾値回数連続してブロック署名に関与しなかったノードを判定し、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するペナルティ工程と
を実行するものである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【請求項8】

請求項７記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記ペナルティ工程は、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、所定のノードが署名できたかを確認し、署名できていない場合、署名していないことを示すカウンタ値をインクリメントする署名不能ノード記録工程と、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成する各ノードの前記署名していないことを示すカウンタ値が所定の閾値を超えているかを判定し、超えているノードがあると判定した場合、当該ノードを前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するノード削除工程と、
を実行するものであることを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【請求項9】

請求項８記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記所定のタイミングは、ブロックが生成されるタイミングである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【請求項10】

請求項８記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記署名ノード記録工程は、ブロックが生成されるたびに、そのブロックを生成したノードのブロック署名カウンタのカウンタ値をインクリメントするものであり、そのブロック署名カウンタの値によりどのノードがブロックを署名できたかを記録するものである、
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【請求項11】

請求項１０記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記署名不能ノード記録工程は、確認の際に、当該所定のノードが署名不能カウンタ値から署名カウンタ値を減算することで署名不能カウンタ値を調整する工程をさらに有するものである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【請求項12】

請求項７記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加するノードを、より安定した環境で動作するＶｏｔｅｒノードと、それ以外のＳｉｇｎｅｒノードに定義・区別して管理し、これらのノードを互いに接続し、環状の仮想ネットワークを構築するものであり、
前記ペナルティ工程は、ノードがＶｏｔｅｒノードであるかを判定し、Ｖｏｔｅｒノードである場合には、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除しないものである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブロックチェーンネットワークの構成方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ブロックチェーンネットワークは、多くのコンピュータやスマートフォンがノードとして参加することで、ネットワーク全体の安全性や信頼性が高まる、自立分散システムであり、データの改ざんや不正を許さないシステムといえる。

【0003】

ここで、ブロックチェーンネットワークを健全に保つためには、ネットワークに参加しているノードが常にネットワークに接続し、適切に稼働している状態が望ましいが、それが難しいのが現状といえる。

【0004】

すなわち、例えば、スマートフォンなどの小型携帯端末が接続可能なネットワークは、一般的にＷｉＦｉやモバイルネットワークとなり、データセンターにホスティングされるようなコンピュータが利用するネットワーク回線とは接続安定性やトラフィック性能などで大きく劣る場合が多い。このため、頻繁に端末がネットワークから切断されたり、再度接続されなおしたりということが発生することが考えられる。

【0005】

また、このような小型携帯端末において、ゲームや動画閲覧など、プロセッサの処理能力やメモリを著しく消費するアプリケーションを実行した場合、ブロックチェーンアプリケーションに割り当てられるリソースが枯渇し、動作を阻害することも考えられる。

【0006】

このような状況の下、役割を果たさなくなってしまったノードを、ブロックチェーンネットワークの一員として維持しつづけるのにはデメリットが発生することが想定され、将来、このデメリットを最小限にしていくための方法を実装する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

この発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、ブロックチェーンを構成するノードの管理を適切に行え、いくつかのノードが長期的に役割を停止するような状況においても、ブロックチェーンを停止することなく、合意形成（コンセンサス）を実行し続けることができるシステム及びその方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の主要な観点によれば、以下の発明が提供される。

【0009】

（１） ブロックチェーンネットワークの構成方法であり、
コンピュータが、Ｐ２Ｐネットワーク経由で受け取ったデータをブロックチェーンに追加するための合意形成に関わるノードの情報を保持し、コンセンサスアルゴリズムに基づき、署名するべきノードを決定するノード管理工程を有し、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加する全てのノードを管理し、これらのノード環状に接続されてなる仮想ネットワークを構築するものであり、
コンピュータが、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、どのノードがブロックを署名できたかを記録する署名ノード記録工程と、
前記署名ノード記録工程での記録に基づき、一定閾値回数連続してブロック署名に関与しなかったノードを判定し、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するペナルティ工程と
を有することを特徴とする方法。

【0010】

（２） 前記（１）記載の方法において、
前記ペナルティ工程は、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、所定のノードが署名できたかを確認し、署名できていない場合、署名していないことを示すカウンタ値をインクリメントする署名不能ノード記録工程と、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成する各ノードの前記署名していないことを示すカウンタ値が所定の閾値を超えているかを判定し、超えているノードがあると判定した場合、当該ノードを前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するノード削除工程と、
を有することを特徴とする方法。

【0011】

（３） 前記（１）記載の方法において、
前記所定のタイミングは、ブロックが生成されるタイミングである
ことを特徴とする方法。

【0012】

（４） 前記（１）記載の方法において、
前記署名ノード記録工程は、ブロックが生成されるたびに、そのブロックを生成したノードのブロック署名カウンタのカウンタ値をインクリメントするものであり、そのブロック署名カウンタの値によりどのノードがブロックを署名できたかを記録するものである、
ことを特徴とする方法。

【0013】

（５） 前記（４）記載の方法において、
前記署名不能ノード記録工程は、確認の際に、当該所定のノードが署名不能カウンタ値から署名カウンタ値を減算することで署名不能カウンタ値を調整する工程をさらに有するものである
ことを特徴とする方法。

【0014】

（６） 前記（１）記載の方法において、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加するノードを、より安定した環境で動作するＶｏｔｅｒノードと、それ以外のＳｉｇｎｅｒノードに定義・区別して管理し、これらのノードを互いに接続し、環状の仮想ネットワークを構築するものであり、
前記ペナルティ工程は、ノードがＶｏｔｅｒノードであるかを判定し、Ｖｏｔｅｒノードである場合には、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除しないものである
ことを特徴とする方法。

【0015】

（７） ブロックチェーンネットワーク構成用のコンピュータソフトウエアプログラムであり、
コンピュータに、Ｐ２Ｐネットワーク経由で受け取ったデータをブロックチェーンに追加するための合意形成に関わるノードの情報を保持し、コンセンサスアルゴリズムに基づき、署名するべきノードを決定するノード管理工程を実行させるものであり、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加する全てのノードを管理し、これらのノード環状に接続されてなる仮想ネットワークを構築するものであり、
コンピュータが、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、どのノードがブロックを署名できたかを記録する署名ノード記録工程と、
前記署名ノード記録工程での記録に基づき、一定閾値回数連続してブロック署名に関与しなかったノードを判定し、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するペナルティ工程と
を実行するものである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【0016】

（８） 前記（７）記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記ペナルティ工程は、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成するノードのうち、所定のノードが署名できたかを確認し、署名できていない場合、署名していないことを示すカウンタ値をインクリメントする署名不能ノード記録工程と、
コンピュータが、所定のタイミングで、前記仮想ネットワークを構成する各ノードの前記署名していないことを示すカウンタ値が所定の閾値を超えているかを判定し、超えているノードがあると判定した場合、当該ノードを前記仮想ネットワークを構成するノードから削除するノード削除工程と、
を実行するものであることを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【0017】

（９） 前記（７）記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記所定のタイミングは、ブロックが生成されるタイミングである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【0018】

（１０） 前記（７）記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記署名ノード記録工程は、ブロックが生成されるたびに、そのブロックを生成したノードのブロック署名カウンタのカウンタ値をインクリメントするものであり、そのブロック署名カウンタの値によりどのノードがブロックを署名できたかを記録するものである、
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【0019】

（１１） 前記（１０）記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
前記署名不能ノード記録工程は、確認の際に、当該所定のノードが署名不能カウンタ値から署名カウンタ値を減算することで署名不能カウンタ値を調整する工程をさらに有するものである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【0020】

（１２） 前記（７）記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
このノード管理工程は、
コンピュータが、合意形成に参加するノードを、より安定した環境で動作するＶｏｔｅｒノードと、それ以外のＳｉｇｎｅｒノードに定義・区別して管理し、これらのノードを互いに接続し、環状の仮想ネットワークを構築するものであり、
前記ペナルティ工程は、ノードがＶｏｔｅｒノードであるかを判定し、Ｖｏｔｅｒノードである場合には、前記仮想ネットワークを構成するノードから削除しないものである
ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。

【0021】

なお、上記した以外の本発明の特徴は、以下に説明する本発明の実施形態の説明及びその図面に開示されている。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の一実施形態を示すシステム概略構成図である。

【図2】図２は、同じく、Ｓｅａｌｅｒ Ｒｉｎｇを示す模式図である。

【図3】図３は、同じく、いくつかのＳｅａｌｅｒが停止した状態を示す模式図である。

【図4】図４は、同じく、ブロック署名確認の処理ロジックを示すフローチャートである。

【図5】図５は、同じく、ペナルティ処理実行時の処理ロジックを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付した図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。

【0024】

（一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態であるブロックチェーン実行サーバモジュール（コンピュータソフトウエアプログラム）１の構成を示すものである。

【0025】

この実行サーバモジュール１は、ブロックチェーンネットワークを構築するためのサービスプログラムであり、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）などのサーバマシンで動作しても良いし、アプリケーションプログラムに組み込んで携帯端末で動作しても良い。その場合、このモジュール１は、それぞれのデバイス上に実装された記憶媒体上に記憶され、デバイスのＣＰＵ（図示せず）によってメモリ（図示せず）上に適宜呼び出されて実行されることで、本発明の各構成として動作することになる。

【0026】

この実行サーバモジュール１は、図１に示すように、スマートコントラクト実行部２と、コンセンサスアルゴリズム実行部３と、ブロックチェーンデータ保持機能部４と、データ同期機能部５と、Ｐ２Ｐネットワーク構築機能部６とを有する。ここで、スマートコントラクト実行部２は、ブロックチェーンに対するインタフェースも提供するものである。コンセンサスアルゴリズム実行部３は、ノード管理機能部７も提供する。

【0027】

これらの各構成要素２～７は、スマートコントラクト１０、コンセンサスアルゴリズム１１、ブロックチェーンデータ１２、ノード情報１３を格納する共有データ９にアクセス可能になっている。

【0028】

以下、これらの各構成要素の詳しい構成及び機能をその動作を通じて詳細に説明する。

【0029】

（スマートコントラクト実行部、ブロックチェーンデータ保持機能部、データ同期機能部、Ｐ２Ｐネットワーク構築機能部の機能）
スマートコントラクト実行部２は、ブロックチェーンネットワークに対する外部からの呼び出しや転送データに応じて、共有データ９に格納されたスマートコントラクト１０の特定のメソッド（更新メソッド）を実行し、その結果を返す仮想マシンである。

【0030】

Ｐ２Ｐネットワーク構築機能部６は、新しいノードをブロックチェーンのＰ２Ｐネットワークの構成員として構築し、ブロックチェーン実行サーバ同士を接続する機能を奏するものである。すなわち、スマートコントラクト１０のメソッドを呼び出して実行するには、ブロックチェーンネットワークにアクセスするためのノードが必要である。あるノードを新たにブロックチェーンネットワークに参加させるには、既存ノードの一つがそのノードをブロックチェーンのＰ２Ｐネットワークの構成員にする必要がある。

【0031】

データ同期機能部５は、各ノードにおいて、最新のブロックチェーンデータ１２の同期を行い、この同期の際、Ｐ２Ｐで接続している他のノードからデータ１１を取り寄せ、正しさの検証を行った上で共有データ９として保存するものである。ブロックチェーンデータ保持機能部４は、サーバや携帯端末のストレージエリアに上記ブロックチェーンの共有データ（ブロックチェーンデータ１２）を保持するものである。

【0032】

上記スマートコントラクト１０の更新メソッドの呼び出しにおいては、トランザクションを組み立て、それを各ノードからブロックチェーンネットワークに送信する。当該トランザクションはブロックチェーンネットワークを構成するすべてのノードに伝搬する。このとき、各ノードでは、ブロックへの格納待ちのトランザクションとしてひとまずキューイングする。トランザクションがブロックに格納されるまでには一定の時間がかかるため、更新メソッドは原則的に非同期処理である。

【0033】

スマートコントラクト１０の更新メソッドの実行は、当該メソッドの呼び出しトランザクションが新しいブロックに格納されることに相当する。更新メソッドの実行タイミングは、ブロック作成ノードで新たなブロックが作られるとき、および、ブロック作成ノードではない他のノードが新たなブロックを受信し、その正しさを検証するときである。

【0034】

スマートコントラクト１０はブロックチェーンネットワーク上のすべてのノードで全く同じように実行され、処理に伴う状態更新も同じ結果に到達する。

【0035】

スマートコントラクト１０の参照メソッドの呼び出しと実行では、ノード自身が持っている検証済みのスマートコントラクトコードと内部状態を使って即座に結果を返す。スマートコントラクト１０が以上のように実行できるのは、上記のように、ブロックチェーンネットワーク上のすべてのノードがデータ9を共有しているためである。

【0036】

なお、共有対象にはブロックとトランザクションはもちろんのこと、スマートコントラクトのコードと内部状態も含まれる。これにより、どのノードでもブロックに格納されたトランザクションからスマートコントラクトの実行を再生することができ、実行にともなう内部状態更新の正しさを独自検証することができる。このような仕組みにより、ブロックチェーンの耐改ざん性などの特徴がスマートコントラクトの実行プラットフォームとして実現される。

【0037】

（コンセンサスアルゴリズム実行部）
次に、この実施形態のコンセンサスアルゴリズム実行部３について説明する。

【0038】

本実施形態におけるコンセンサスアルゴリズム１１は、Ｐｒｏｏｆ ｏｆ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（ＰｏＡ）をベースとして採用するものである。このＰｏＡは、信頼できるノードのみがブロックを署名できるという考えに基づくコンセンサスアルゴリズムで、Ｓｅａｌｅｒと呼ばれるノードが、リング状の仮想的ネットワークを形成し、指定された時間ごとに、ブロックの署名を順番に行っていくコンセンサスアルゴリズムである。

【0039】

この実施形態において、このアルゴリズムを採用するネットワークに参加するには、ｅＫＹＣなどを経由して承認され信頼される必要があり（Ａｕｒｈｏｒｉｔｙ）、その意味において、中央集権的ではあるが、悪意の参加者を現実的なレベルで排除できるものである。

【0040】

以下、このようなコンセプトを有するコンセンサスアルゴリズム１１をこの実施形態のコンセンサスアルゴリズム実行部３及びノード管理機能部に実装した例で説明する。

【0041】

このコンセンサスアルゴリズム実行部３は、上記Ｐ２Ｐネットワーク経由で受け取ったデータをブロックチェーンに追加するための合意形成を実行するものである。このため、合意形成に関わる全てのノードの情報１３を保持する。そして、このコンセンサスアルゴリズム実行部３に設けられたノード管理機能部７が、コンセンサスアルゴリズム１１に基づき、署名するべきノードを管理し決定する。

【0042】

以下、このコンセンサスアルゴリズム実行部３及びノード管理機能部７による動作について説明する。

【0043】

（サイナーとボーター）
上記ノード管理機能部７は、合意形成に参加するノードを、Ｓｉｇｎｅｒ(サイナー)とＶｏｔｅｒ（ボーター)に分けて管理する。Ｓｉｇｎｅｒは携帯端末で動作することを想
定したノードで、Ｖｏｔｅｒはネットワークや電源やその他の計算資源が潤沢に付与できる、データセンター上にホスティングされるような、サーバコンピュータで動作するものである。

【0044】

【表1】

【0045】

ノード管理機能部は、ＶｏｔｅｒとＳｉｇｎｅｒとで、図２のようなリング状の仮想ネットワークを構築し、順番にトランザクションの含まれたブロックを署名し続けることで、ネットワークを動かしていくように構成する。ここで、ＶｏｔｅｒとＳｉｇｎｅｒはＳｅａｌｅｒ(ブロックを署名「Ｓｅａｌｉｎｇ」しブロックチェーンに追加できるノード
：シーラー）と呼ばれる。この図では、Ｓ１－>Ｖ１－>Ｓ２－>Ｖ２のように順番にブロ
ックを署名し、ブロックチェーンに追加していくことになる。

【0046】

（Ｓｅａｌｅｒ Ｒｉｎｇにおけるノード管理）
この健全な状態をＳｅａｌｅｒ Ｒｉｎｇと呼ぶ。このＳｅａｌｅｒ Ｒｉｎｇから、仮にすべてのＳｉｇｎｅｒがモバイルネットワークの全体的障害などにより、ブロックチェーンネットワークから切断されたとする。この場合、図３のように、Ｖｏｔｅｒだけが安定的なインフラ上に構築されているため、ネットワークを実行しつづけることができる。（図３）
しかしながら、一部のＳｉｇｎｅｒノードがネットワークから切断された状態が続くと、このノードをブロックチェーンネットワークの一員として維持しつづけるのにはデメリットが発生することが想定される。

【0047】

そこでこの実施形態のノード管理機能部７は、この状態を検出し解消できるように構成されている。

【0048】

すなわち、このノード管理機能部７は、仮想ネットワークを構成するノードのうちどのノードがブロックを署名できたかを記録する署名ノード記録部１６と、この署名記録に基づき一定閾値Ｎ回連続してブロック署名に関与しなかったノードを判定し前記ネットワークから削除するペナルティ処理実行部１７とを有する。

【0049】

以下、これらの構成について説明する。

【0050】

（署名ノード記録部）
本実施形態において、このノード管理機能部７は、ブロックの署名にかかわるノードをすべてリスト（リスト１、２）（図に１４，１５で示す）として管理する。リスト１は連想配列であり、キーはノードのアドレスである。なお、このリスト１は、ノードオブジェクトの集まりであり、このノードオブジェクトはノードの属性を変数として保持するものである。

【0051】

（リスト１）
NodeList[] = { N1, N2, N3, N4,,, }。

【0052】

またリスト２は、ノードのアドレスを保持する配列アドレスリストを管理する。リスト２のキーは０から全ノードの数-1までの数値である。

【0053】

（リスト２）
NodeAddrList[] = { N1_addr, N2_addr, N3_addr,,, }。

【0054】

この実施形態において、ブロックの署名は合意形成リストの順番で実行されるが、リストが順次処理され、最後の要素に到達すると、再度リストの最初から処理を繰り返し、図２に示すように環状に処理が継続していく。このことで、順番にブロックが生成されていく。

【0055】

ここで、本実施形態の署名ノード記録部は、、新しいブロックをネットワークから受け取って、ブロックをブロックチェーンに追加するタイミングで、どのノードがブロックを署名できたかを記録する。

【0056】

すなわち、署名ノード記録部１６は、新規ブロックを受信したタイミングで図４に示す処理を実行する。

【0057】

すなわち、まず、ノードがブロックの署名を行っていて、それが有効であったかを判断する（ステップＳ１－２、１－２）。有効な署名である場合には、ノードのブロック署名カウンタ値signedCount（ブロック生成カウンタ値）をインクリメントする（ステップＳ
１－３）。このsingnedCount値は上述したノードオブジェクトの変数として更新され格納される。

【0058】

NodeList[addr].signed_counter++
なお、署名が有効でない場合には、何もせずに署名確認処理が終了する（ステップＳ１－４）。

【0059】

（ペナルティ実行部）
また、ペナルティ実行部１６（図１）は、署名不能ノード記録部１８と、ノード削除処理部１９とを有する。署名不能ノード記録部１９は、新規ノードが追加されたタイミングで前記リスト１のノードのうち所定のノードが署名できたかを確認し、署名できていない場合、署名していないことを示すカウンタ値をインクリメントする機能を有する。また、ノード削除処理部は、同タイミングで、前記署名していないことを示すカウンタ値が所定の閾値を超えているかを判定し、超えているノードがあると判定した場合、当該ノードを前記仮想ネットワークを構成するノードから削除する機能を有するものである。

【0060】

すなわち、新規ブロックがブロックチェーンに追加された際、ペナルティ実行部は、まず、所定のインデックスで示されるノードのブロック生成状況をチェックするためにインデックス値を決定する（ステップＳ２－１）。

【0061】

ここでインデックス値は、この工程で確認する対象のノードを示す、リスト１中のアドレス順にソートされたノードの先頭からの位置であり、以下のように求める。

【0062】

インデックス(IDX)＝現在の署名されたブロック番号／全ノードの数のあまり。

【0063】

ついで、上記インデックス値で示されるノードのsignedCountが０以上であるか否かが
判定され（ステップＳ２－２，２－３）、０以上でなければ、今回署名に成功しなかったものとして、署名不能カウンタ値strikeCountをインクリメントする（ステップＳ２－４
）。このstrikeCount値も、上述したノードオブジェクトの変数として更新され格納され
る。

【0064】

addr = NodeAddrList[IDX]
NodeList[addr].strike_counter++。

【0065】

次に、そのノードがＶｏｔｅｒ以外でstrikeCount値が所定の閾値Ｎを超えたかが判定
され（ステップＳ２－５、Ｓ２－６）、超えた場合にはそのノードは機能を停止しているとしてノードのリスト１から削除される（ステップＳ２－７）。

【0066】

addr = NodeAddrList[IDX]
NodeList.delete(addr)。

【0067】

ここで上記カウンタはノード毎に存在し、新しいブロックがブロックチェーンに追加されるたびに、チェックされる。チェックは、指定される閾値Ｎ(threshold)を超えたかど
うかで判断する。

【0068】

addr = NodeAddrList[IDX]
NodeList[addr].strike_counter >= threshold(Ｎ)。

【0069】

一方、上記ステップＳ２－３でインデックス位置のノードのsignedCountが０以上の場
合には、そのノードのstrikeCount値がsignedCout値よりも大きいか否かが判定され（ス
テップＳ２－８，２－９）、大きい場合には、strikeCount値からsignedCout値を引いた
値をstrikeCount値として更新し（ステップＳ２－１０）、小さい場合には、strikeCount値を０に戻して初期化する（ステップＳ２－１１）。

【0070】

addr = NodeAddrList[IDX]
NodeList[addr].strike_counter -= NodeList[addr].signed_counter
If( NodeList[addr].strike_counter < 0 ) then NodeList[addr].strike_counter = 0
NodeList[addr].signed_counter = 0。

【0071】

以上の処理によれば、一定の閾値Ｎ回)連続して、ブロック署名に関与しなかったノー
ドは、合意形成のリストより削除される。削除されたノードは、合意形成に関与しなくなり、その分の処理負荷が当該のブロックチェーンネットワーク全体より除外される。

【0072】

なお、ここで閾値Ｎは、１以上であるが、整数である必要はない。また、この閾値の決め方として、例えば、特定のノードがある日数オフラインだったらペナルティとしてネットワークから切断するというような決めの場合、以下のようになる。
すなさち、例えば、ブロック生成タイミングが５分で、構成ノードの数が２０００個の仮想ネットワークの場合に、３０日オフラインの場合に、ペナルティを与えるとすると、（３０＊８６４００）／３００／２０００＝４．３２となるので、おおよそ、４回署名できなければオフラインと見ることができる。個の場合、前記閾値は、４ないし４．３等と設定することができる。

【0073】

また、上記インデックス値の決め方は上記一実施形態のものに限定されるものではなく、要は、各ネットワークを構成するノードの状態を順にチェックしていくことができるアルゴリズムであれば良い。例えば、上記一実施形態ではインデックス値を決定するのにブロック番号を用いたが、単にリスト上のノードの状態を順にチェックしていく方法であっても良い。

【0074】

なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で他にも種々変形可能である。

【符号の説明】

【0075】

１…ブロックチェーン実行サーバモジュール
３…コンセンサスアルゴリズム実行部
４…ブロックチェーンデータ保持機能部
５…データ同期機能部
６…ネットワーク構築機能部
７…ノード管理機能部
９…共有データ
１０…スマートコントラクト
１１…コンセンサスアルゴリズム
１２…ブロックチェーンデータ
１３…ノード情報
１６…署名ノード記録部
１７…ペナルティ実行処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】