JP6859293B2

JP6859293B2 - Data management system, data management method and data management program

Info

Publication number: JP6859293B2
Application number: JP2018133453A
Authority: JP
Inventors: バスオニバン; 有登仲野; 清本　晋作; 晋作清本
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2038-07-13
Also published as: JP2020014056A

Description

本発明は、ブロックチェーンを利用したデータ管理システム、データ管理方法及びデータ管理プログラムに関する。 The present invention relates to a data management system using a blockchain, a data management method, and a data management program.

従来、分散環境において、データの正当性を確認しつつ、順序付けて管理する仕組みとして、ブロックチェーンが利用されている（例えば、特許文献１参照）。
ブロックチェーンでは、参加者によるコンセンサスアルゴリズムにより、合意形成されたブロックが順次生成される。生成されたブロックは、一列に繋がり、一時的に分岐が発生したとしても、コンセンサスによりいずれか一つに収束する。これらのブロックは改ざんが困難であり、一列に繋がったブロックの順序及びブロック内のデータの順序が保証される。 Conventionally, in a distributed environment, a blockchain has been used as a mechanism for ordering and managing data while confirming the validity (see, for example, Patent Document 1).
In the blockchain, consensus-building blocks are sequentially generated by a consensus algorithm by participants. The generated blocks are connected in a row, and even if a branch occurs temporarily, it converges to one of them by consensus. These blocks are difficult to tamper with, and the order of the blocks in a row and the order of the data within the blocks is guaranteed.

Ｎａｋａｍｏｔｏ，Ｓ．：Ｂｉｔｃｏｉｎ：Ａｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃａｓｈｓｙｓｔｅｍ（２００８）Nakamoto, S.A. : Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system (2008)

しかしながら、従来のプルーフ・オブ・ワーク等のコンセンサスアルゴリズムは、報酬に関係する計算量の重さがネックとなり、最新のブロックが確定されるまで、すなわちデータの順序付けが確定するまでに長時間を要していた。 However, in conventional consensus algorithms such as proof of work, the weight of the amount of calculation related to reward becomes a bottleneck, and it takes a long time until the latest block is confirmed, that is, it takes a long time to determine the ordering of data. Was.

本発明は、ブロックチェーンに格納されるデータの順序付けを、高速に確定できるデータ管理システム、データ管理方法及びデータ管理プログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a data management system, a data management method, and a data management program that can determine the ordering of data stored in a blockchain at high speed.

本発明に係るデータ管理システムは、分散ハッシュテーブルにより定義されたハッシュ関数の値域に対応付けられた複数のノードを備え、前記ノードは、１又は複数の順序付きデータを格納したブロックを生成するブロック生成部と、前記ブロックをブロックチェーンに登録するブロック登録部と、を備え、前記ブロック生成部は、前記ハッシュ関数を用いて前記順序付きデータに基づく第１のハッシュ値を算出し、前記ブロックチェーンにより順序付けられる次のブロックを生成するリーダノードを指定するＩＤとして、前記第１のハッシュ値を前記ブロックに格納し、前記複数のノードのうち、指定された前記リーダノードのみが前記次のブロックを生成する。 The data management system according to the present invention includes a plurality of nodes associated with the value range of the hash function defined by the distributed hash table, and the nodes generate a block storing one or a plurality of ordered data. A generation unit and a block registration unit that registers the block in the blockchain are provided, and the block generation unit calculates a first hash value based on the ordered data using the hash function, and the blockchain. The first hash value is stored in the block as an ID for designating a leader node that generates the next block ordered by, and among the plurality of nodes, only the designated leader node sets the next block. Generate.

前記ブロック生成部は、前記順序付きデータに対する自ノードによる署名に基づいて、前記第１のハッシュ値を算出してもよい。 The block generation unit may calculate the first hash value based on the signature of the own node for the ordered data.

前記ブロックチェーンにおける最初のブロックを生成する前記リーダノードは、所定の定数に基づく前記第１のハッシュ値により指定されてもよい。 The leader node that generates the first block in the blockchain may be designated by the first hash value based on a predetermined constant.

前記ノードは、前記リーダノードにより生成された前記ブロックを承認するブロック承認部を備え、前記ブロック生成部は、前記ブロックを生成する際に、前記ハッシュ関数を用いて前記順序付きデータに基づく第２のハッシュ値を算出し、前記次のブロックを承認する検証ノードを指定するＩＤとして、当該第２のハッシュ値を前記ブロックに格納し、前記ブロック登録部は、前記ブロックチェーンにより順序付けられた前のブロックにより指定された検証ノードにより承認されたことを条件に、当該検証ノードの署名を付加した前記ブロックを前記ブロックチェーンに登録してもよい。 The node includes a block approval unit that approves the block generated by the leader node, and the block generation unit uses the hash function to generate a second block based on the ordered data. The second hash value is stored in the block as an ID for designating the verification node that approves the next block, and the block registration unit is before being ordered by the blockchain. The block with the signature of the verification node may be registered in the blockchain, provided that it is approved by the verification node specified by the block.

前記ブロック生成部は、前記順序付きデータに対する前記検証ノードによる署名に基づいて、前記第１のハッシュ値及び前記第２のハッシュ値を算出してもよい。 The block generation unit may calculate the first hash value and the second hash value based on the signature of the ordered data by the verification node.

前記ブロックチェーンにおける最初のブロックを承認する前記検証ノードは、所定の定数に基づく前記第２のハッシュ値により指定されてもよい。 The verification node that approves the first block in the blockchain may be specified by the second hash value based on a predetermined constant.

前記検証ノードは、複数の前記第２のハッシュ値により複数指定され、前記ブロック登録部は、所定数以上の前記検証ノードにより承認されたことを条件に、当該所定数以上の前記検証ノードのグループ署名を付加した前記ブロックを前記ブロックチェーンに登録してもよい。 A plurality of the verification nodes are designated by the plurality of the second hash values, and the block registration unit is a group of the predetermined number or more of the verification nodes on condition that the verification nodes are approved by the predetermined number or more. The signed block may be registered in the blockchain.

前記ブロック生成部は、前記検証ノードによる承認が前記所定数に満たない場合、前記順序付きデータを含まないブロックを生成してもよい。 The block generation unit may generate a block that does not include the ordered data when the approval by the verification node is less than the predetermined number.

本発明に係るデータ管理方法は、分散ハッシュテーブルにより定義されたハッシュ関数の値域に対応付けられた複数のノードが、１又は複数の順序付きデータを格納したブロックを生成するブロック生成ステップと、前記ブロックをブロックチェーンに登録するブロック登録ステップと、を実行し、前記ブロック生成ステップにおいて、前記ハッシュ関数を用いて前記順序付きデータに基づく第１のハッシュ値を算出し、前記ブロックチェーンにより順序付けられる次のブロックを生成するリーダノードを指定するＩＤとして、前記第１のハッシュ値を前記ブロックに格納し、前記複数のノードのうち、指定された前記リーダノードのみが前記次のブロックを生成する。 The data management method according to the present invention includes a block generation step in which a plurality of nodes associated with the value range of the hash function defined by the distributed hash table generate a block storing one or a plurality of ordered data, and the above-mentioned block generation step. The block registration step of registering the block in the blockchain and the block registration step are executed, and in the block generation step, the first hash value based on the ordered data is calculated by using the hash function, and the block is ordered by the blockchain. The first hash value is stored in the block as an ID for designating the leader node that generates the block, and of the plurality of nodes, only the designated leader node generates the next block.

本発明に係るデータ管理プログラムは、分散ハッシュテーブルにより定義されたハッシュ関数の値域に対応付けられた複数のノードに、１又は複数の順序付きデータを格納したブロックを生成するブロック生成ステップと、前記ブロックをブロックチェーンに登録するブロック登録ステップと、を実行させ、前記ブロック生成ステップにおいて、前記ハッシュ関数を用いて前記順序付きデータに基づく第１のハッシュ値を算出させ、前記ブロックチェーンにより順序付けられる次のブロックを生成するリーダノードを指定するＩＤとして、前記第１のハッシュ値を前記ブロックに格納させ、前記複数のノードのうち、指定された前記リーダノードのみに前記次のブロックを生成させるためのものである。 The data management program according to the present invention includes a block generation step of generating a block in which one or a plurality of ordered data is stored in a plurality of nodes associated with a value range of a hash function defined by a distributed hash table, and the above-mentioned. The block registration step of registering the block in the blockchain and the block registration step are executed, and in the block generation step, the first hash value based on the ordered data is calculated by using the hash function, and the block is ordered by the blockchain. The first hash value is stored in the block as an ID for designating the leader node that generates the block, and only the designated leader node among the plurality of nodes is used to generate the next block. It is a thing.

本発明によれば、ブロックチェーンに格納されるデータの順序付けを、高速に確定できる。 According to the present invention, the ordering of data stored in the blockchain can be determined at high speed.

実施形態に係るデータ管理システムの構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the data management system which concerns on embodiment. 実施形態に係るノードの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the node which concerns on embodiment. 実施形態に係るブロックチェーンに登録されるブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the block registered in the blockchain which concerns on embodiment. 実施形態に係るデータ管理システムによるブロックの生成及び登録の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the block generation and registration by the data management system which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るデータ管理システム１の構成を示す概要図である。
データ管理システム１は、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）のネットワークにより構成された複数のノード１０によりブロックチェーン２０を分散管理する。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a data management system 1 according to the present embodiment.
The data management system 1 manages the blockchain 20 in a distributed manner by a plurality of nodes 10 configured by a peer-to-peer (P2P) network.

ｎ個のノード１０は、分散ハッシュテーブル（ＤＨＴ）により定義されたハッシュ関数の値域Ｈ、すなわちＮ個のキー（ハッシュ値）のいずれかに対応付けられる（Ｎ＞＞ｎ）。
ＤＨＴには、例えば、Ｃｈｏｒｄが用いられてよい。Ｃｈｏｒｄでは、各ノード１０が有するルーティングテーブルを用いて、通常、Ｏ（ｌｏｇＮ）の経路長で任意のノード１０に到達する。 The n nodes 10 are associated with any of the range H of the hash function defined by the distributed hash table (DHT), that is, N keys (hash values) (N >> n).
For DHT, for example, Chord may be used. In Chord, the routing table of each node 10 is usually used to reach an arbitrary node 10 with an O (logN) route length.

なお、複数のノード１０は、負荷分散のための仮想ノードであってよく、この場合、実ノード（端末）は、それぞれが複数の仮想ノードに割り当てられる。 The plurality of nodes 10 may be virtual nodes for load distribution, and in this case, each of the real nodes (terminals) is assigned to the plurality of virtual nodes.

ブロックチェーン２０を構成する各ブロック２１は、複数のノード１０のうち指定された一つのリーダノードにより生成される。
このとき、各ブロック２１には、次のブロック２１の生成を担当するリーダノードのＩＤが格納される。このＩＤは、ＤＨＴのＮ個のキー（ハッシュ値）のいずれかであり、ＤＨＴにおいてこのキーを管理するノード１０のみがリーダノードとして、次のブロック２１を生成する。 Each block 21 constituting the blockchain 20 is generated by one designated leader node among the plurality of nodes 10.
At this time, the ID of the leader node in charge of generating the next block 21 is stored in each block 21. This ID is one of N keys (hash values) of the DHT, and only the node 10 that manages this key in the DHT is used as the leader node to generate the next block 21.

図１の例では、例えばノード１０ａがブロック２１ａを生成し、ブロック２１ａで指定されたノード１０ｂがブロック２１ｂを生成し、ブロック２１ｂで指定されたノード１０ｃがブロック２１ｃを生成し、ブロック２１ｃで指定されたノード１０ｄがブロック２１ｄを生成している。 In the example of FIG. 1, for example, the node 10a generates the block 21a, the node 10b specified by the block 21a generates the block 21b, the node 10c specified by the block 21b generates the block 21c, and the node 10c is specified by the block 21c. The generated node 10d is generating the block 21d.

また、最新のブロック２１ｄは、検証ノードにより承認されることでブロックチェーン２０に登録される構成であってもよい。この場合、検証ノードも複数のノード１０から指定され、次のブロック２１を承認する検証ノードのＩＤが複数、ブロック２１に格納される。 Further, the latest block 21d may be configured to be registered in the blockchain 20 by being approved by the verification node. In this case, the verification node is also designated from the plurality of nodes 10, and a plurality of IDs of the verification node approving the next block 21 are stored in the block 21.

各ノード１０は、ＤＨＴによるルーティングを用いることにより、効率的にリーダノード及び検証ノードと通信し、また、リーダノードから最新のブロックを他のノード１０へ配信できる。
また、一時的なネットワーク遮断又は遅延等の問題により一部のノード１０で最新のブロックチェーン２０の同期が取れなかった場合、又は新たなノード１０が参加した場合であっても、これらのノード１０は、ルーティングテーブルに記述された他のノード、又は現在保持しているブロック２１から特定されるリーダノードから、ブロックチェーン２０のローカルコピーを取得できる。 Each node 10 can efficiently communicate with the leader node and the verification node by using the routing by DHT, and can deliver the latest block from the leader node to the other node 10.
In addition, even if the latest blockchain 20 cannot be synchronized with some nodes 10 due to problems such as temporary network interruption or delay, or even if a new node 10 joins, these nodes 10 Can obtain a local copy of the blockchain 20 from another node described in the routing table or a leader node identified from the currently held block 21.

なお、データ管理システム１を構成する全てのノード１０がＤＨＴに参加し、リーダノード又は検証ノードとして指定可能であってもよいが、これには限られない。例えば、一部のノード１０にのみブロックの生成及び検証の権限が与えられ、他のノード１０は、ＤＨＴにアクセスしてブロックチェーン２０のローカルコピーを保持する構成であってもよい。
以下では、全てのノード１０がＤＨＴに参加しているものとして説明する。 All the nodes 10 constituting the data management system 1 may participate in the DHT and can be designated as a leader node or a verification node, but the present invention is not limited to this. For example, only some nodes 10 may be authorized to generate and verify blocks, and other nodes 10 may be configured to access the DHT and hold a local copy of the blockchain 20.
In the following, it is assumed that all the nodes 10 participate in the DHT.

図２は、本実施形態に係るノード１０の機能構成を示すブロック図である。
ノード１０は、制御部１１と記憶部１２とを備えた情報処理装置（コンピュータ）であり、制御部１１は、記憶部１２に格納されたソフトウェアを実行することにより、ブロック生成部１１１、ブロック登録部１１２、及びブロック承認部１１３として機能する。 FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the node 10 according to the present embodiment.
The node 10 is an information processing device (computer) including a control unit 11 and a storage unit 12, and the control unit 11 executes block generation unit 111 and block registration by executing software stored in the storage unit 12. It functions as a unit 112 and a block approval unit 113.

ブロック生成部１１１は、１又は複数の順序付きデータを格納したブロック２１を生成する。
このとき、ブロック生成部１１１は、所定のハッシュ関数ｈ_ｄを用いて順序付きデータに基づく第１のハッシュ値μを算出し、ブロックチェーン２０により順序付けられる次のブロック２１を生成するためのリーダノードを指定するＩＤとして、この第１のハッシュ値μをブロック２１に格納する。 The block generation unit 111 generates a block 21 in which one or a plurality of ordered data are stored.
At this time, the block generator 111 calculates a first hash value μ based on ordered data using a predetermined hash function h _d, leader node for generating a next block 21 to be ordered by the block chain 20 The first hash value μ is stored in the block 21 as an ID for designating.

具体的には、ブロック生成部１１１は、ｔ番目のリーダノードを指定する第１のハッシュ値μ_ｔを、例えば、
μ_ｔ＝ｈ_ｄ（ｓｉｇ（μ_ｔ−１，Ｔ_ｔ−１）‖ｉｄ_ｔ）
と計算する。ハッシュ関数への引数は、さらに追加されてもよい。
ここで、ｔ−１番目のブロック２１には、複数（２^λ個）のデータが、例えば、マークルツリーとして格納され、ルートハッシュＴ_ｔ−１に対して、μ_ｔ−１で示されるｔ−１番目のリーダノードの署名が付与される。ｔ番目のリーダノードを示す第１のハッシュ値μ_ｔは、この署名ｓｉｇ（μ_ｔ−１，Ｔ_ｔ−１）とｔ番目のブロック２１の識別子ｉｄ_ｔとの連結に対するハッシュ演算により算出される。 Specifically, block generator 111, a first hash value mu _t specifying the t th reader nodes, for example,
_{_{μ t = h d (sig (}} μ t-1, T t-1) ‖id t)
To calculate. Additional arguments to the hash function may be added.
Here, in the t-1st block 21, a plurality of (2 ^λ ) data are stored, for example, as a Merkle tree, and the root hash T _{t-1 is represented} by μ _t-1. -The signature of the first leader node is given. _{The first hash value μ t} indicating the t-th leader node is calculated by a hash operation for the concatenation of the signature sig (μ _t-1 , T _t-1 _{) and the identifier id t} of the t-th block 21. ..

また、ブロック生成部１１１は、ブロック２１を生成する際に、ハッシュ関数を用いて順序付きデータに基づく第２のハッシュ値ｖを算出し、次のブロック２１を承認するための検証ノードを指定するＩＤとして、この第２のハッシュ値ｖをブロックに格納してもよい。 Further, when the block 21 is generated, the block generation unit 111 calculates a second hash value v based on the ordered data using a hash function, and designates a verification node for approving the next block 21. This second hash value v may be stored in the block as the ID.

具体的には、ブロック生成部１１１は、ｔ番目のブロック２１を承認するための検証ノードのグループを指定する第２のハッシュ値ｖ_ｉ∈Ｖ_ｔを、例えば、
ｖ_ｉ＝ｈ_ｄ（ｓｉｇ（Ｖ_ｔ−１，Ｔ_ｔ−１）‖ｉｄ_ｔ‖ｉ）
と計算する。ハッシュ関数への引数は、さらに追加されてもよい。
ここで、ｉは、同一のブロック２１を検証する検証ノードのグループ内における識別番号であり、これにより複数の第２のハッシュ値ｖ_ｉが算出される。ブロック２１に格納される複数のデータには、第２のハッシュ値ｖ_ｉで示される検証ノードのグループＶ_ｔによりグループ署名が付与される。 Specifically, block generator 111, a second hash value v _i ∈ V _t to specify a group of validation node for approving t th block 21, for example,
_{_{_{v i = h d (sig (}}} V t-1, T t-1) ‖id t ‖i)
To calculate. Additional arguments to the hash function may be added.
Here, i is an identification number in a group of validation node to verify the same block 21, thereby the plurality of second hash value v _i is calculated. A plurality of data stored in block 21, the group signature is given by the group V _t verification node indicated by the second hash value v _i.

また、検証ノードが設けられる場合、前述のリーダノードを示す第１のハッシュ値μ_ｔは、
μ_ｔ＝ｈ_ｄ（ｓｉｇ（Ｖ_ｔ−１，Ｔ_ｔ−１）‖ｉｄ_ｔ）
のように、検証ノードによるグループ署名に基づいて生成されてもよい。 Also, if the verification node is provided, the first hash value mu _t indicating the leader node described above,
_{_{_{μ t = h d (sig (}}} V t-1, T t-1) ‖id t)
It may be generated based on the group signature by the verification node.

ここで、ブロックチェーン２０に登録される最初のブロック２１を担当するリーダノード及び検証ノードは、直前のブロック２１が存在しないため、前述の式でＩＤを算出することはできない。
この場合、ブロック生成部１１１は、例えば、
μ_０＝ｈ_ｄ（κ）
ｖ_ｉ＝ｈ_ｄ（κ‖ｉ）
のように、所定の定数κに基づいて、第１のハッシュ値及び第２のハッシュ値を算出してよい。 Here, the leader node and the verification node in charge of the first block 21 registered in the blockchain 20 cannot calculate the ID by the above formula because the immediately preceding block 21 does not exist.
In this case, the block generation unit 111, for example,
μ ₀ = _hd (κ)
v _i = _{h d} (κ‖i)
As described above, the first hash value and the second hash value may be calculated based on the predetermined constant κ.

図３は、本実施形態に係るブロックチェーン２０に登録されるブロック２１の構成を示す図である。
ブロック２１には、複数のデータ（イベント１〜ｍ）がマークルツリーとして格納される。すなわち、リーダノードがｍ個のデータを受信するまで、次のブロック２１を担当するリーダノード及び検証ノードは決定されない。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a block 21 registered in the blockchain 20 according to the present embodiment.
A plurality of data (events 1 to m) are stored in the block 21 as a Merkle tree. That is, the leader node and the verification node in charge of the next block 21 are not determined until the leader node receives m pieces of data.

ｍ個のデータによりマークルツリーが完成し、ルートハッシュに対して署名が付与されると、リーダノードは、ＤＨＴにより定義されたハッシュ関数ｈ_ｄにより、次のブロック２１のリーダノードのＩＤと検証ノードのＩＤとを算出し、ブロック２１に格納する。
なお、データの数ｍ＝２^λ、及びブロック２１毎の検証ノードの数は、適宜、設計されてよい。 Merkle tree is completed by m data, the signature for the root hash is applied, the reader node, by definition hash function h _d by DHT, the ID of the reader nodes of the next block 21 verifying The node ID is calculated and stored in the block 21.
The number of data m = 2 ^λ and the number of verification nodes for each block 21 may be appropriately designed.

なお、リーダノードは、ｍ個のデータを記録すると、これを超えるデータの登録要求は受け付けない。この場合、受信したデータを新たに指定したリーダノードへ転送してもよいし、要求元へ差し戻してもよい。 When the reader node records m data, the reader node does not accept the registration request for more data. In this case, the received data may be transferred to the newly specified reader node or returned to the requesting source.

また、ブロック２１は、直前のブロック２１へのポインタを有している。これにより、一連のブロック２１の順序が規定され、ブロックチェーン２０の全体で、格納されたデータの順序が確定する。
さらに、ブロック２１には、ブロック全体の正当性を保証し改ざんを防止するために、リーダノードの署名が付与される。 Further, the block 21 has a pointer to the immediately preceding block 21. As a result, the order of the series of blocks 21 is defined, and the order of the stored data is fixed in the entire blockchain 20.
Further, the block 21 is given a signature of a reader node in order to guarantee the validity of the entire block and prevent tampering.

ブロック登録部１１２は、ブロックチェーン２０により順序付けられた前のブロック２１により指定された検証ノードが承認したことを条件に、これらの検証ノードの署名を付加したブロック２１をブロックチェーン２０に登録する。 The block registration unit 112 registers the block 21 with the signatures of these verification nodes in the blockchain 20 on the condition that the verification nodes specified by the previous block 21 ordered by the blockchain 20 approve.

ここで、検証ノードは、複数の第２のハッシュ値により複数指定される。
したがって、ブロック登録部１１２は、所定数以上の検証ノードにより承認されたことを条件に、これら所定数以上の検証ノードのグループ署名を付加したブロック２１をブロックチェーン２０に登録する。なお、所定数は、固定値、又は検証ノードの数に応じた割合（例えば、半数）により適宜、設定されてよい。 Here, a plurality of verification nodes are designated by a plurality of second hash values.
Therefore, the block registration unit 112 registers the block 21 to which the group signatures of the predetermined number or more of the verification nodes are added in the blockchain 20 on the condition that the block 21 is approved by the predetermined number or more of the verification nodes. The predetermined number may be appropriately set by a fixed value or a ratio (for example, half) according to the number of verification nodes.

一方、検証ノードによる承認が所定数に満たない場合、ブロック登録部１１２は、生成されたブロック２１を登録せず、順序付きデータ（イベント）を含まない空のブロック２１をブロック生成部１１１に生成させる。
このとき、ブロック生成部１１１は、新たなリーダノード及び検証ノードを指定し、指定された新たなリーダノードが否認されたブロック２１のデータを入れ替えて新たなブロック２１を生成する。 On the other hand, when the approval by the verification node is less than the predetermined number, the block registration unit 112 does not register the generated block 21 and generates an empty block 21 containing no ordered data (event) in the block generation unit 111. Let me.
At this time, the block generation unit 111 designates a new leader node and a verification node, and the designated new leader node replaces the data of the rejected block 21 to generate a new block 21.

ブロック承認部１１３は、自ノードが検証ノードに指定された場合に、リーダノードにより生成されたブロック２１を受け取り、署名を返信することで承認する。 When the own node is designated as the verification node, the block approval unit 113 receives the block 21 generated by the leader node and approves it by returning the signature.

図４は、本実施形態に係るデータ管理システム１によるブロックの生成及び登録の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、リーダノードは、ブロック生成部１１１によりデータをブロック２１に記録する。
ステップＳ２において、リーダノードは、マークルツリーの大きさ（ｍ個）までデータを記録したか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理は、ステップＳ３に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１に戻る。 FIG. 4 is a flowchart showing a block generation and registration process by the data management system 1 according to the present embodiment.
In step S1, the leader node records data in the block 21 by the block generation unit 111.
In step S2, the leader node determines whether or not data has been recorded up to the size of the Merkle tree (m pieces). If this determination is YES, the process proceeds to step S3, and if the determination is NO, the process returns to step S1.

ステップＳ３において、リーダノードは、生成したブロック２１に対する検証ノードの署名を取得する。
ステップＳ４において、リーダノードは、所定数の署名が得られたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ７に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ５に移る。 In step S3, the leader node acquires the signature of the verification node for the generated block 21.
In step S4, the leader node determines whether or not a predetermined number of signatures have been obtained. If this determination is YES, the process proceeds to step S7, and if the determination is NO, the process proceeds to step S5.

ステップＳ５において、リーダノードは、生成済みのブロック２１が否認されたので、ブロック生成部１１１により、データを含まない空のブロック２１を生成する。
ステップＳ６において、リーダノードは、全ての検証ノードから空のブロック２１に対する署名を取得する。 In step S5, since the generated block 21 is rejected, the leader node generates an empty block 21 containing no data by the block generation unit 111.
In step S6, the leader node obtains signatures for the empty block 21 from all verification nodes.

ステップＳ７において、リーダノードは、生成したブロック２１を、ブロック登録部１１２によりブロックチェーン２０に登録する。
ステップＳ８において、リーダノードは、最新のブロック２１を他のノード１０に対して配信しネットワーク内で同期させる。 In step S7, the leader node registers the generated block 21 in the blockchain 20 by the block registration unit 112.
In step S8, the leader node distributes the latest block 21 to the other nodes 10 and synchronizes them in the network.

本実施形態によれば、データ管理システム１は、ＤＨＴにより定義されたハッシュ関数の値域に対応付けられた複数のノード１０によりブロックチェーン２０を管理し、ブロックチェーン２０に登録するブロック２１を、それぞれ複数のノード１０の中から指定した一つのリーダノードに生成させる。このとき、ブロック２１に格納された順序付きデータに基づく第１のハッシュ値により次のリーダノードを指定する。 According to the present embodiment, the data management system 1 manages the blockchain 20 by a plurality of nodes 10 associated with the range of the hash function defined by the DHT, and blocks 21 to be registered in the blockchain 20, respectively. Generated by one designated leader node from a plurality of nodes 10. At this time, the next leader node is designated by the first hash value based on the ordered data stored in the block 21.

したがって、データ管理システム１は、ブロック２１毎にＤＨＴのハッシュ関数によりランダムに、かつ、一意に決定されるリーダノードに責任を負わせることで、ブロックチェーン２０に格納されるデータの順序付けを、高速に確定できる。また、一つのリーダノードのみがブロック２１を生成されることで、ブロックチェーン２０の分岐が発生しないため、正当なブロック２１が直ちに確定する。
この結果、データ管理システム１は、例えば、金融取引又はイベントログ等の即時性が要求される順序付きデータを遅滞なく確定させることができる。 Therefore, the data management system 1 blames the leader node, which is randomly and uniquely determined by the hash function of the DHT for each block 21, to speed up the ordering of the data stored in the blockchain 20. Can be confirmed. Further, since the block 21 is generated by only one leader node, the blockchain 20 does not branch, so that the legitimate block 21 is immediately determined.
As a result, the data management system 1 can determine ordered data that requires immediacy, such as financial transactions or event logs, without delay.

データ管理システム１は、ブロック２１に格納された順序付きデータに基づく第２のハッシュ値により検証ノードを指定する。これにより、リーダノードとは異なる複数のノード１０による承認を経てブロック２１が登録されるため、順序付きデータの正当性がより確実に保証される。 The data management system 1 designates a verification node by a second hash value based on the ordered data stored in the block 21. As a result, the block 21 is registered after approval by a plurality of nodes 10 different from the leader node, so that the correctness of the ordered data is more reliably guaranteed.

データ管理システム１は、リーダノードにおいて、格納した順序付きデータに対する自ノードの署名又は検証ノードの署名に基づいて、次のリーダノード及び検証ノードのＩＤであるハッシュ値を算出する。
したがって、データ管理システム１は、データの正当性を保証する署名に基づいてハッシュ値を算出することで、正当なリーダノード及び検証ノードを一意に決定できる。 The data management system 1 calculates a hash value which is an ID of the next leader node and the verification node based on the signature of the own node or the signature of the verification node for the stored ordered data in the reader node.
Therefore, the data management system 1 can uniquely determine the legitimate leader node and the verification node by calculating the hash value based on the signature that guarantees the legitimacy of the data.

データ管理システム１は、ブロックチェーン２０に登録する最初のブロック２１について、リーダノード及び検証ノードを所定の定数に基づくハッシュ値により指定する。これにより、データ管理システム１は、ブロックチェーン２０の運用開始時からＤＨＴに基づくリーダノード及び検証ノードの指定が可能となる。 The data management system 1 designates a leader node and a verification node by hash values based on predetermined constants for the first block 21 to be registered in the blockchain 20. As a result, the data management system 1 can specify the leader node and the verification node based on the DHT from the start of the operation of the blockchain 20.

データ管理システム１は、所定数以上の検証ノードにより承認されたことを条件に、グループ署名を付加したブロック２１を登録する。
したがって、データ管理システム１は、署名を返信しない一部の検証ノードによりブロック２１が登録されない事態を抑制でき、利便性を向上できる。
また、データ管理システム１は、検証ノードによる承認が所定数に満たない場合には、順序付きデータを含まない空のブロック２１を生成してブロックチェーン２０に登録することで、否認の実績を記録しつつ、新たなブロック２１により正当な順序付きデータを格納できる。 The data management system 1 registers the block 21 with the group signature on the condition that it is approved by a predetermined number or more of the verification nodes.
Therefore, the data management system 1 can suppress the situation where the block 21 is not registered by some verification nodes that do not return the signature, and can improve the convenience.
Further, when the approval by the verification node is less than the predetermined number, the data management system 1 generates an empty block 21 that does not include the ordered data and registers it in the blockchain 20 to record the result of the denial. While doing so, the new block 21 can store legitimate ordered data.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、前述した実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Moreover, the effects described in the above-described embodiments are merely a list of the most preferable effects arising from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the embodiments.

データ管理システム１によるデータ管理方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、情報処理装置（コンピュータ）にインストールされる。また、これらのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭのようなリムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したＷｅｂサービスとしてユーザのコンピュータに提供されてもよい。 The data management method by the data management system 1 is realized by software. When realized by software, the programs that make up this software are installed in the information processing device (computer). Further, these programs may be recorded on a removable medium such as a CD-ROM and distributed to the user, or may be distributed by being downloaded to the user's computer via a network. Further, these programs may be provided to the user's computer as a Web service via a network without being downloaded.

１データ管理システム
１０ノード
１１制御部
１２記憶部
２０ブロックチェーン
２１ブロック
１１１ブロック生成部
１１２ブロック登録部
１１３ブロック承認部 1 Data management system 10 nodes 11 Control unit 12 Storage unit 20 Blockchain 21 Block 111 Block generation unit 112 Block registration unit 113 Block approval unit

Claims

It has multiple nodes associated with the range of the hash function defined by the distributed hash table.
The node
A block generator that generates a block that stores one or more ordered data,
A block registration unit for registering the block in the blockchain is provided.
The block generation unit calculates a first hash value based on the ordered data using the hash function, and uses the hash function as an ID for designating a leader node that generates the next block ordered by the blockchain. The hash value of is stored in the block,
A data management system in which only the designated leader node among the plurality of nodes generates the next block.

The data management system according to claim 1, wherein the block generation unit calculates the first hash value based on the signature of the ordered data by its own node.

The data management system according to claim 1 or 2, wherein the leader node that generates the first block in the blockchain is designated by the first hash value based on a predetermined constant.

The node includes a block approval unit that approves the block generated by the leader node.
When generating the block, the block generation unit calculates a second hash value based on the ordered data using the hash function, and uses the hash function as an ID for designating a verification node that approves the next block. The second hash value is stored in the block,
A claim that the block registration unit registers the block with the signature of the verification node in the blockchain, provided that it is approved by the verification node specified by the previous block ordered by the blockchain. The data management system according to any one of 1 to 3.

The data management system according to claim 4, wherein the block generation unit calculates the first hash value and the second hash value based on the signature of the ordered data by the verification node.

The data management system according to claim 4 or 5, wherein the verification node that approves the first block in the blockchain is designated by the second hash value based on a predetermined constant.

The verification node is designated by a plurality of the second hash values, and is designated by a plurality of the verification nodes.
The block registration unit claims from claim 4 to register the block to which the group signature of the predetermined number or more of the verification nodes is added in the blockchain, provided that the block is approved by the predetermined number or more of the verification nodes. The data management system according to any one of item 6.

The data management system according to claim 7, wherein the block generation unit generates a block that does not include the ordered data when the approval by the verification node is less than the predetermined number.

Multiple nodes associated with the range of the hash function defined by the distributed hash table
A block generation step that generates a block that stores one or more ordered data, and
The block registration step of registering the block in the blockchain and the block registration step are executed.
In the block generation step, the first hash value is calculated based on the ordered data using the hash function, and the first ID is used as an ID for designating a leader node that generates the next block ordered by the blockchain. The hash value of is stored in the block,
A data management method in which only the designated leader node among the plurality of nodes generates the next block.

To multiple nodes associated with the range of the hash function defined by the distributed hash table,
A block generation step that generates a block that stores one or more ordered data, and
The block registration step of registering the block in the blockchain and the block registration step are executed.
In the block generation step, the first hash value is calculated based on the ordered data using the hash function, and the first ID is used as an ID for designating a leader node that generates the next block ordered by the blockchain. The hash value of is stored in the block,
A data management program for causing only the designated leader node among the plurality of nodes to generate the next block.