ブロックチェーにおけるハッシュについて

1. Hash
for BlockChain

2. 中村 奎太
(@keita0q)
メルカリ R4D インターン

3. Agenda
About Hash
Hash for BlockChain
Various Hash Algorithms

4. About Hash

5. About Hash
abcde
10kemdafei1213ijf
291ue3jnfjqhf4fp3
input outputhash function
❌

6. About Hash
固定長データへの変換
不可逆
同じ入力に対しては同じ出力
少し入力が変化するとハッシュ値も変化する
可能な限り衝突が起きないほうが良い

7. Hash for BlockChain

8. Hash for BlockChain
ブロックを繋ぐ
アドレスの生成

9. Hash for BlockChain
transaction
info
Block
Hash
transaction
info
Block
Hash
transaction
info
Block
Hash

10. マイニング(PoW)
ブロックは以前のブロックと繋ぐブロックのハッシュ
木の根とナンスから条件に当てはまるハッシュ値を計
算することで繋がれる
マイナーは条件を満たすハッシュ値になるナンス(ラ
ンダムな変数)を探す
最も早く回答となるナンスを見つけたものに報酬が払
われる

11. Hash for BlockChain(PoW)
transaction
info
Block Hash
???
hash
function
Block Hash

12. ブロックチェーンにおいて
最も計算されるロジックであり、
ブロックが連鎖していくことそのものである
ハッシュアルゴリズムの計算量や性質が
ブロックチェーンの特性になる

13. Various Hash Algorithms

14. Various Hash Algorithms
SHA-256
SCRYPT
CryptoNight
ETHash
Lyra2REv2

15. SHA-256
input data
output data
hash
64 byte 64 byte 64 byte 64 byte 64 byte 64 byte
initial hash hash hash hash …
8つの32bitに分解し,64回
シフトさせながら値を変化させる

16. SHA-256
実装が容易
並列処理に向いておりGPU,ASIC(採掘専用ハード)を
使って計算するのが早い
計算量は非常に多い
計算速度と安全性のバランスがいい

17. SHA-256

18. SCRYPT
HMAC-SHA-256
input data
ROM Mix
HMAC-SHA-256
output data
秘密鍵付き
ハッシュ関数

19. SCRYPT
ROM Mix
Block Mix
ROM Mix
Salsa 20/8 1024回
ビット加算、XOR
、ビットシフトを
繰り返して512bitの
データを作る
固定長にハッシュ
化された値から巨
大配列を作成し、
ランダムな場所に
足して処理を行う

20. 複数の優れたハッシュアルゴリズムを繋いだもの
ASIC耐性を強めるため非常に多くの計算力よりもメ
モリを使うように設計
scrypt用のASICもすでに多く作られてしまっている
計算量自体はSHA256を繋いだものよりも高速
SCRYPT

21. SCRYPT

22. CryptoNight
ワンタイムキーによるリング署名
data
1度しか使えない
鍵
sign
sign
sign
verify
秘密鍵
109dhuw131jfwiefww1
109dhuw131jfwiefww1
109dhuw131jfwiefww1

23. ワンタイムキーとリング署名を使うことで匿名性を向上
暗号生成は容易で計算量は低い
ワンタイムキーによる暗号をハッシュ値として用いるこ
とで事実上トランザクションを追うことは不可能
メモリを多く使うためASIC耐性もありCPUによるマイ
ニングも可能
CryptoNight

24. CryptoNight

25. ETHash
nonce
transaction
info
Block Hash
DAG
Hash

26. ETHash
1GB以上のDAGと呼ばれる非有向性巡回グラフを読
み込む必要があるためASIC耐性があると言われてい
る
GPUによる計算が最も望ましい

27. ETHash

28. Lyra2REv2
1GB以上のメモリを消費するSHA-3系のHashアルゴ
リズム
ASICが作られたとしても大量のメモリが必要となる
ため、ASICをつかう利点が少ない
計算量も少なく容易にCPU,GPUによって行える

29. Lyra2REv2

30. アルゴリズ
ム
計算コスト ASIC耐性 実装コスト 匿名性
SHA-256 △ ❌ ◎ △
SCRYPT △ △ △ △
CryptoNight ◎ ◯ △ ◎
ETHash ◯ ◎ △ △
Lyra2REv2 ◯ ◎ △ △

31. Conclusion
ブロックチェーンの特性はコンセンサスアルゴリズ
ムとハッシュアルゴリズムである
ハッシュアルゴリズムを見ることでそのブロックチ
ェーにおけるネガポジが理解できる
コンセンサスアルゴリズムとの関わりを見ることは
非常に重要

32. “ハッシュを理解して楽しい
ブロックチェーンライフを”