JP2024037585A - トランザクション管理方法及びトランザクション管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なユースケースでもＭＶＣＣによる性能低下を低減可能とする。【解決手段】トランザクション管理装置たるキューイングサーバ１２０が、ブロックチェーンシステムにおける、ＷＥＢサーバ１１０（クライアント）と分散台帳サーバ１３０との間においてトランザクションの履歴を保持する処理と、当該履歴に基づいて、同一キーの更新を行うトランザクションを特定し、当該トランザクションをキューに保存する処理と、同じブロックで同一キー更新を行わない規定期間の経過後に前記トランザクションを分散台帳サーバ１３０に送信する処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、トランザクション管理方法及びトランザクション管理装置に関するものである。

ブロックチェーンは分散台帳技術の１つである。ブロックチェーンは、各ノードから発行され合意形成されたトランザクションを、一定期間毎にまとめたブロックの連なりであり、一種の分散型データベースである。
上述のブロックチェーンを構成する各ブロックには、タイムスタンプと前のブロックのハッシュ値が含まれる。そのため、ブロックチェーン上における任意の単一ブロックを遡及的に変更することは非常に困難である。つまり、耐改竄性が高いと言える。

こうしたブロックチェーンは、分散台帳ネットワーク上の複数の場所、すなわち分散台帳ノードそれぞれに分散し、同じ内容で格納される。換言すると、ブロックチェーンで保持するデータは、従来システムのごとく中央集権的に保持、管理されることがない。

また、スマートコントラクトにより、トランザクションを適宜に自動実行、管理し、様々な機能を柔軟に実装することも可能である。トランザクションをスマートコントラクトで実行した結果に対して、その正当性を証明するエンドースメントを実装することも可能である。

スマートコントラクトは、今までにブロックに格納されたトランザクションに書かれているデータ操作の最新の状態に対して行われる。この最新の状態に対応する情報を保持するステートデータベースを実装することも可能である。

ところで、ブロックチェーンにおけるトランザクションは複数箇所から同時に発行される。そのため、同一キーの値を更新する場合、同時並行性を失わずにデータの一貫性を保証する仕組みが必要である。

この仕組みはＭｕｌｔｉ Ｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ(ＭＶＣＣ)と呼ばれ、データベースの可用性を向上させる制御技術によって様々な対策が行
われている。分散システムにおけるＭＶＣＣは、同一キー更新の検知に伴って再送信処理を依頼するケースが多い。そのためＭＶＣＣは性能低下の要因となりうる。所定の性能を必要とするブロックチェーンシステムにおいては、こうした性能低下を防ぐためにＭＶＣＣ対策を行うことが必要である。

こうしたブロックチェーンにおけるＭＶＣＣとして、非特許文献１に示す技術が提案されている。

また、他にも、指定された対象の状態更新処理において検索性の向上及び改ざん検知性の担保を実現するデータ管理システム（特許文献１参照）も提案されている。

この技術は、対象を指定した状態更新要求を受け付ける受付部と、記状態更新要求で指定されている対象の状態を更新する状態更新処理を実行する実行部とを備え、前記状態更新処理は、第１の情報と第２の情報とをＡＣＩＤ（Atomicity， Consistency， Isolation， Durability）トランザクショナルに更新する処理であるトランザクション処理を含み、前記第１の情報は、対象の第１のオブジェクト群であり、第１のオブジェクト群は、一
つ以上の第１のオブジェクトであり、第１のオブジェクトは、対象の状態を表すデータであり、前記第２の情報は、対象の第２のオブジェクト群であり、第２のオブジェクト群は、一つ以上の第２のオブジェクトであり、前記トランザクション処理は、前記指定された対象に対応した第１のオブジェクトを作成、更新又は消去する第１の処理と、当該第１の処理の内容と第１のオブジェクトのサマリとの少なくとも一つを含む第２のオブジェクトを、前記指定された対象に対応した第２のオブジェクト群に追加する第２の処理とを含み、前記状態更新要求は、前記第１の処理に使用される一つ以上の引数である第１の引数群と、前記第１の引数群のサマリである引数群サマリと、前記引数群サマリに対する電子署名とを含み、前記実行部は、前記電子署名を用いて、前記引数群サマリの改ざんの有無を検知する第１の改ざん検知処理と、前記第１の改ざん検知処理において改ざんが無いことが検知された場合に、前記引数群サマリを用いて、前記第１の引数群の改ざんの有無を検知する第２の改ざん検知処理とを行うデータ管理システムに係る。

https://blogs.oracle.com/blockchain/post/obptokenoptimization

特開２０２１－１８４２５２号公報

エンタープライズにおける分散台帳システムは、所定の性能が求められることが多く、高負荷時におけるＭＶＣＣ対策は必要になる。
非特許文献が示す技術では、分散台帳システムにおけるＭＶＣＣ最適化機能を提供している。しかし、ＵＸＴＯ（Ｕｎｓｐｅｎｔ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｏｕｔｐｕｔ）形式を用いたユースケースのみに対応し、一般的なユースケースには適応できない。

そこで本発明の目的は、一般的なユースケースでもＭＶＣＣによる性能低下を低減可能とする技術を提供することにある。

上記課題を解決する本発明のトランザクション管理方法は、キューイングサーバが、ブロックチェーンシステムにおける、クライアントと分散台帳サーバとの間においてトランザクションの履歴を保持する処理と、当該履歴に基づいて、同一キーの更新を行うトランザクションを特定し、当該トランザクションをキューに保存する処理と、同じブロックで同一キー更新を行わない規定期間の経過後に前記トランザクションを分散台帳サーバに送信する処理を実行する、ことを特徴とする。
また、本発明のトランザクション管理装置は、キューイングサーバであって、ブロックチェーンシステムにおける、クライアントとピアとの間においてトランザクションの履歴を保持する処理と、当該履歴に基づいて、同一キーの更新を行うトランザクションを特定し、当該トランザクションをキューに保存する処理と、同じブロックで同一キー更新を行わない規定期間の経過後に前記トランザクションを送信する処理を実行するものである、ことを特徴とする。

本発明によれば、一般的なユースケースでもＭＶＣＣによる性能低下を低減可能となる。

本実施形態におけるキューイングサーバを含むネットワーク構成例を示す図である。 本実施形態における分散台帳システムの構成例を示す図である。 本実施形態におけるキューイングサーバ（トランザクション管理装置）のハードウェア構成例を示す図である。 本実施形態におけるトランザクション管理方法のフロー例を示す図である。 本実施形態におけるトランザクション履歴のテーブル例を示す図である。 本実施形態におけるトランザクションキューのテーブル例を示す図である。示す図である。 他の本実施形態におけるキューイングサーバを含むネットワーク構成例を示す図である。

＜実施例１＞
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のトランザクション管理装置たるキューイングサーバ１２０（以下、キューイングサーバ１２０）を含むネットワーク構成図である。

図１に示すキューイングサーバ１２０は、一般的なユースケースでもＭＶＣＣによる性能低下を低減可能とするサーバ装置である。

本実施形態のキューイングサーバ１２０は、図１で示すように、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの適宜なネットワーク１を介して、ＷＥＢサーバ１１０や分散台帳サーバ１３０らと通信可能に接続されている。これらは、いわゆるブロックチェーンシステムを構成する装置となる。

なお、上述のＷＥＢサーバ１１０は、適宜なＵＩ（Ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）やアプリケーションを介して所定のサービスをユーザに提供し、それに伴うトランザクションを発行するクライアントとなる。

本実施形態のキューイングサーバ１２０は、トランザクション管理機能１２１と、トランザクションキュー１２２及びトランザクション履歴１２３の各データベースとを有する。

このトランザクションサーバ１２０は、ユーザ１００による端末操作を受けてＷＥＢサーバ１１０にて発行されたトランザクションを受信する。トランザクションは、Ｋｅｙが一意であればよく、一般的なＫｅｙ－Ｖａｌｕｅ形式でもよい。

また、トランザクションサーバ１２０は、このトランザクションを、トランザクション管理機能１２１によってトランザクションキュー１２２に保存、もしくは分散台帳サーバ１３０に送信する。

キューイングサーバ１２０は、ＷＥＢサーバ１１０から受信したトランザクションをそのまま分散台帳サーバ１３０に送信しない場合、当該トランザクションをトランザクションキュー１２２に保存する。また、トランザクション履歴１２３は、キューイングサーバ１２０が受信したトランザクションの履歴である。

一方、分散台帳サーバ１３０は、キューイングサーバ１２０からトランザクションを受信してスマートコントラクト１３１を実行し、その結果を分散台帳１３２に保存する。い
わゆるブロックチェーンシステムにおける分散台帳ノードである。

なお、上述の各装置の間の通信は、ｈｔｔｐｓ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｅｃｕｒｅ）などの適宜なプロトコルを用いて暗号化されているものとする。

図２は、本実施形態における分散台帳システム５００の構成例を示す図である。本実施形態の分散台帳システム５００は、１つ以上の組織それぞれが運用する各機器らから構成されている。

図２で例示するケースでは、分散台帳システム５００が、３つの組織５１０、５２０、５３０の各機器を含んでいる。それぞれの組織、例えば、組織５１０は、分散台帳サーバ１３０、キューイングサーバ１２０、及びＷＥＢサーバ１１０を運用している。

この例の場合、分散台帳システム５００は、１または複数の組織の分散台帳サーバ１３０を含むことになる。また、それぞれの分散台帳サーバ１３０は、インターネットなどの適宜なネットワーク５４０を介して互いに通信可能である。

図３は、本実施形態におけるキューイングサーバ１２０のハードウェア構成例を示す図である。本実施形態のキューイングサーバ１２０の構成は、複数の物理サーバまたは任意の数の方法で実現されても良いし、１つのサーバで実現しても良い。

キューイングサーバ１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６０１、メモリ６０２、ストレージ６０３、ネットワークインターフェイス６０４、及び入出力装置６０５を含む。なお、こうした各構成は内部バスなどのインターフェイス６０６を介して接続されている。

このうちＣＰＵ６０１は、メモリ６０２に記録されたプログラムを実行することで各種の機能を実現する。

また、メモリ６０２は、ＣＰＵ６０１により実行されるプログラムの保持や、当該プログラムの実行時に各種情報を一時的に保持する、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性記憶素子である。

また、ストレージ６０３は、各種データ、プログラムを格納する、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性記憶素子である。

このストレージ６０３には、本実施形態のトランザクション管理装置として必要な機能を実装する為のプログラムに加えて、トランザクションキュー１２２やトランザクション履歴１２３が少なくとも記憶されている。ただし、これらデータベースについての詳細は後述する。また、プログラムは、ＣＰＵ６０１により実行されることで、トランザクション管理機能１２１を実装することになる。

また、ネットワークインターフェイス６０４は、キューイングサーバ１２０をネットワーク６０７（図２におけるネットワーク５４０）に接続するための通信装置である。

また、入出力装置６０５は、組織の担当者等が操作するキーボードやマウス、ディスプレイ等、またはそうした装置らと入出力データの授受を行うインターフェイスである。

なお、図６でキューイングサーバ１２０について示したハードウェア構成は、ＷＥＢサーバ１１０や分散台帳サーバ１３０においても同様である。ただし、分散台帳サーバ１３０は、そのストレージにおいてスマートコントラクト１３１及び分散台帳１３２を保持することになる。

以下、本実施形態におけるトランザクション管理方法の実際手順について図に基づき説明する。以下で説明するトランザクション管理方法に対応する各種動作は、トランザクション管理装置たるキューイングサーバ１２０がメモリ等に読み出して実行するプログラムによって実現される。そして、このプログラムは、以下に説明される各種の動作を行うためのコードから構成されている。

図４は、本実施形態におけるトランザクション管理方法のフロー例を示す図である。この場合、キューイングサーバ１２０は、ＷＥＢサーバ１１０からトランザクションを受信する（ｓ１０）。この時、ＷＥＢサーバ１１０は、本発明のトランザクション管理方法に基づく特定の処理を行ってトランザクションを発行している訳では無く、通常の分散台帳ノードとしてトランザクションを発行している。

続いて、キューイングサーバ１２０は、ｓ１０で受信したトランザクションについて、キーが同一の既存トランザクションがトランザクション履歴１２３に格納済みか判定する（ｓ１１）。

上述の判定の結果、トランザクション履歴１２３にてキーが同一のトランザクションが特定されなかった場合（ｓ１２：Ｎ）、キューイングサーバ１２０は、ｓ１０で受信したトランザクションのキーと送信時刻（現在時刻）をトランザクション履歴１２３に記録し、当該トランザクションを分散台帳サーバ１３０に送信する（ｓ１３）。

一方、上述の判定の結果、トランザクション履歴１２３にてキーが同一のトランザクションが特定された場合（ｓ１２：Ｙ）、キューイングサーバ１２０は、トランザクション履歴１２３にて特定されたトランザクションの送信時刻に、あらかじめ設定したブロックの生成時間を加えて基準時刻を算定する（ｓ１４）。

また、キューイングサーバ１２０は、上述のｓ１４で得た基準時刻と現在時刻とを比較し、現在時刻が当該基準時刻を経過しているか判定する（ｓ１５）。

上述の判定の結果、現在時刻が上述の基準時刻を経過していた場合（ｓ１５：Ｙ）、キューイングサーバ１２０は、トランザクション履歴１２３において、上述のトランザクションに関して保持している送信時刻を、現在時刻（新たな送信時刻）に更新し、当該トランザクションを分散台帳サーバ１３０に送信する（ｓ１６）。

一方、上述の判定の結果、現在時刻が上述の基準時刻を経過していない場合（ｓ１５：Ｎ）、キューイングサーバ１２０は、トランザクション履歴１２３において、上述のトランザクションに関して保持している送信時刻を、当該送信時刻にブロック生成時間を加えた時刻で更新する（ｓ１７）。また、キューイングサーバ１２０は、当該トランザクションをトランザクションキュー１２２に保存し、所定のタイマーをｓ１７で更新した時刻に設定する（ｓ１８）。

キューイングサーバ１２０は、上述のトランザクションキュー１２２に保存されているトランザクションを、上述のタイマーが残り0となったことに応じて分散台帳サーバ１３
０に送信する（ｓ１９）。

上述のトランザクション履歴１２３の具体的な例を図５にて示す。本実施形態における、トランザクション履歴１２３のテーブル構成例において、キー３０１はＷＥＢサーバ１１０から受信したトランザクションのキーであり、送信時刻３０２は当該トランザクションの送信時刻である。

また図６に、本実施形態のトランザクションキュー１２２のテーブル構成例を示す。本実施形態におけるトランザクションキュー１２２において、キー４０１は、図４のフローチャートのステップｓ１２でトランザクション履歴１２３に同一のキーを含むトランザクションが存在した場合のキーである。また値４０２は、当該キーを持つトランザクションのデータである。また、タイマー４０３は、図４のフローチャートのステップｓ１８で設定したタイマーである。
＜実施例２＞
本実施例は、上述の実施例１におけるキューインサーバ１２０の他実施形態を示すものであり、監視機能１２４を備えた構成を示す。具体的な構成としては、図１におけるキューイングサーバ１２０に監視機能１２４を組み込んだものとなる。

図７は、本実施例におけるキューイングサーバ１２０の構成例を示す図である。ここで、監視機能１２４は、自組織の分散台帳サーバ１３０を監視してブロックの生成時間を監視する。また、他組織の監視機能１２４と通信を行い、それぞれのブロック生成時間を収集する。

各キューイングサーバ１２０における監視機能１２４は、それぞれの分散台帳サーバ１３０の分散台帳１３２におけるブロック生成時間を監視し、当該状態を保持している。ブロック生成時間の長短は、当該分散台帳サーバ１３０における処理負荷の大小を反映しやすい。よって、ブロック生成時間が基準よりも又は他分散台帳サーバ１３０よりも長い場合、その分散台帳サーバ１３０は処理負荷が大きくなっている、と推定できる。

そこでキューイングサーバ１２０は、図４のフローチャートにおけるステップｓ１３、ｓ１６、ｓ１９に際し、無条件に自組織の分散台帳サーバ１３０にトランザクションを送信するのではなく、（監視機能１２４の監視結果で特定した）ブロック生成時間の短い組織の分散台帳サーバ１３０に当該トランザクションを送信するものとする。こうした制御を行うことで、分散台帳システムの性能向上が可能になる。

以上、本発明を実施するための最良の形態などについて具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

こうした本実施形態によれば、一般的なユースケースでもＭＶＣＣによる性能低下を低減可能となる。

本明細書の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。すなわち、本実施形態のトランザクション管理方法において、前記キューイングサーバが、前記トランザクションの送信に際し、前記分散台帳サーバの負荷監視結果に基づいて、分散台帳サーバ間でより負荷の低い分散台帳サーバに前記トランザクションを送信する、としてもよい。

これによれば、分散台帳サーバそれぞれの処理負荷状況に基づき、より処理負荷の小さい状況にある分散台帳サーバにトランザクションを送信して、分散台帳システムの性能向上が可能になる。

また、本実施形態のトランザクション管理装置において、前記キューイングサーバが、前記トランザクションの送信に際し、前記分散台帳サーバの負荷監視結果に基づいて、分
散台帳サーバ間でより負荷の低い分散台帳サーバに前記トランザクションを送信するものである、としてもよい。

１００ ユーザ
１１０ ＷＥＢサーバ
１２０ キューイングサーバ（トランザクション管理装置）
１２２ トランザクションキュー
１２３ トランザクション履歴
１３０ 分散台帳サーバ
１３１ スマートコントラクト
１３２ 分散台帳
５１０～５３０ 組織
５４０、６０７ ネットワーク
６０１ ＣＰＵ
６０２ メモリ
６０３ ストレージ
６０４ ネットワークインターフェイス
６０５ 入出力装置

Claims (4)

1. キューイングサーバが、
   ブロックチェーンシステムにおける、クライアントと分散台帳サーバとの間においてトランザクションの履歴を保持する処理と、当該履歴に基づいて、同一キーの更新を行うトランザクションを特定し、当該トランザクションをキューに保存する処理と、同じブロックで同一キー更新を行わない規定期間の経過後に前記トランザクションを分散台帳サーバに送信する処理を実行する、
   ことを特徴とするトランザクション管理方法。
2. 前記キューイングサーバが、
   前記トランザクションの送信に際し、前記分散台帳サーバの負荷監視結果に基づいて、分散台帳サーバ間でより負荷の低い分散台帳サーバに前記トランザクションを送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトランザクション管理方法。
3. キューイングサーバであって、
   ブロックチェーンシステムにおける、クライアントと分散台帳サーバとの間においてトランザクションの履歴を保持する処理と、当該履歴に基づいて、同一キーの更新を行うトランザクションを特定し、当該トランザクションをキューに保存する処理と、同じブロックで同一キー更新を行わない規定期間の経過後に前記トランザクションを送信する処理を実行するものである、
   ことを特徴とするトランザクション管理装置。
4. 前記キューイングサーバが、
   前記トランザクションの送信に際し、前記分散台帳サーバの負荷監視結果に基づいて、分散台帳サーバ間でより負荷の低い分散台帳サーバに前記トランザクションを送信するものである、
   ことを特徴とする請求項３に記載のトランザクション管理装置。

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