KISオープンセミナー：ブロックチェーンの基盤技術と最新動向 久保氏資料
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KISオープンセミナー：6月21日 ブロックチェーンの基盤技術と最新動向 講師：久保健 氏の講演資料です。
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KISオープンセミナー：ブロックチェーンの基盤技術と最新動向 久保氏資料
- 2. ⾃⼰紹介 クボ タケシ 久保 健 • 株式会社ゼタント 代表取締役 • (社) ビヨンドブロックチェーン 理事 (技術開発担当) • (株) ブロックチェーンハブ シニアアーキテクト • ⼤⼿通信会社の研究所および事業部に計16年在籍 • IPネットワーク、認証システム、分散システム、ゲーム理論等の研究 • ⼤規模サービス・インフラ開発のプロジェクトマネジメント • 次世代ブロックチェーン基盤 BBc-1のメイン開発者 2
- 3. 会社紹介 Zettant Inc. Confidential 3 2017年5⽉ 創業（ブロックチェーンハブの⽀援を受け創業） セキュリティ技術、ブロックチェーン技術、 ネットワーク技術、データ分析 ⾃社サービス開発、コンサル、受託開発 メンバー構成 研究・技術者︓5名 マーケティング・営業︓1名 CFO︓1名 https://www.zettant.com 企業様向けのファイル交換サービス「iTransfy for biz」のトライアルを始めています。 操作がとてもシンプル、それでいて⾮常に安全という2点に特化しています。 ご興味のある⽅は是⾮ご連絡ください。
- 8. そんなに悪い流れではない • これまでの評価が過⼤だっただけ • ようやく冷静になる⼈が増えた • 今有⼒とみなされているものも、本当にいいのかどうかまだわからない ・ビジネス的な流れ ・技術の本質 この両⽅を⾒極めておけば、 今からでも乗り遅れること はない 8
- 10. 業界動向 • プラットフォーム競争 • オフチェーン、セカンドレイヤ • クロスチェーン • ステーブルコイン • STO • トレーサビリティ、⾦融サービス 10
- 12. 新しいプラットフォームたち • EOS • DApp (Decentralized Application) プラットフォーム • 数万件以上/秒、取引⼿数料無料 • Tezos • 3つのプロトコル（ネットワーク、トランザクション、コンセンサス）を独⽴ させることで、ハードフォークに左右されない仕組み • DFINITY • 分散化されたクラウド「クラウド3.0」 • IOST • PoB (Proof of Believability) という新しい仕組みを導⼊ • Hedera Hashgraph • ゴシッププロトコルによる分散コンセンサスアルゴリズム • ブロックなし • BBc-1 • ブロック、マイニング無し 12
- 13. オフチェーン（セカンドレイヤ）技術 期待 • スケーラビリティ問題の解決 • マイクロペイメント等のビジネスニーズへの対応 仕組み • メインチェーンの外で⼤量のトランザクションを⾼速処理する • その結果のみをメインチェーンに還元する 13 • ビットコイン • Lightening Network • Ethereum • Plasma • Raiden Network
- 14. クロスチェーン 異なるチェーンをつなぐ技術 • 取引所などの第三者を経由せず、異なる仮想通貨を直接交換可能に • 取引所のセキュリティリスクや⼿数料等を回避 14 • Cosmos 異種チェーン間トークン移転 • https://cosmos.network/ • Polkadot BC間接続ネットワーク • https://polkadot.network/ • WanChain • https://wanchain.org/ • AION • https://aion.network/ ブロック チェーン A ブロック チェーン B
- 16. ステーブルコイン 仮想通貨・トークンの問題である価格変動リスクを抑える⼯夫を施す 16 法定通貨担保 仮想通貨担保 需給調整 担保する法定通貨 で価値裏付け 他の特定暗号通貨 （ETH等）で価値 裏付け 発⾏量を管理し 価格を調整 Tether TrueUSD DAI (Ether担保) Basis Carbon Kowara
- 17. STOによる健全なトークン流動性拡⼤へ 17 ICO (Initial Coin Offering) STO (Security Token Offering) 株式や不動産などを トークン化して流通させる • ユーティリティトークン （利⽤権）という建前 • 証券・規制対象とは曖昧な 線引き • 投機・詐欺が横⾏ • 証券性を前提 • 現実世界における資産価値に よる裏付け • ⽶国SEC等の規制当局に対応
- 18. トレーサビリティ サプライチェーン上の物資の流通過程の記録と共有 • 物資の流通とブロックチェーンの特性が適合している • Food Trust • ⽶WalmartとIBMによって始まった⾷品トレーサビリティ • 他の企業も参加し始めている • Hyperledger Fabricを利⽤ • TradeLens • デンマークMaerskとIBMによって始まったコンテナ船による国際貿易の物流 トレーサビリティ • 事務処理コストを低減が⽬的 18
- 19. ⾦融サービス 送⾦、証券取引、法定通貨代替 などを⽬的としたデジタル通貨 • リップル、JPMコイン • 法⼈向けの国際送⾦を主眼においた仮想通貨 • ステラ • 個⼈向けの送⾦を主眼においた仮想通貨 • 中国から参加できない 保険 • 国際物流での貨物事故のための保険の事務処理の簡略化 • 少額短期保険（オンデマンド保険） • 低所得者向け保険 19
- 21. ビットコイン 21
- 22. ブロックチェーンとは 22
- 23. ハッシュ計算 23
- 24. 改ざんを困難にする仕組み 24
- 25. 改ざんを困難にする仕組み 25
- 26. ブロックチェーンとP2P 26
- 27. ブロックチェーンと電⼦署名 27
- 28. 2重消費を防ぐ 28
- 30. ビットコイン 30 発⾏される総量 マイニング 報酬 取引の確定 • 約2100万BTCと決まっ ている • 約10分に1回、取引情報が ブロックにまとめられる • マイニングに成功すると 12.5BTCもらえる • 各取引から⼿数料も徴収する • ブロックに「確実に」組み込ま れた取引のみ「確定した」とみ なせる
- 32. ビットコインとブロック • 取引情報はトランザクションと呼ばれる • ブロックを作るノードをマイナーという 32 トランザクション ダイジェスト トランザクション トランザクション トランザクション Nonce トランザクション ダイジェスト トランザクション ダイジェスト トランザクション トランザクション トランザクション Nonce トランザクション ダイジェスト トランザクション ダイジェスト トランザクション トランザクション トランザクション Nonce トランザクション ダイジェスト マイナーがトランザクションを束ねてブロックにする ⼊⼒（受取の取引） Xさん→Aさん 0.1BTC Yさん→Aさん 0.4BTC 出⼒（⽀払の取引） Aさん→Bさん 0.3BTC Aさん→Aさん 0.2BTC
- 34. ビットコインの受取と⽀払 34 ⼊⼒（受取の取引） Rさん→Aさん 0.5BTC Rさん→Rさん 0.1BTC ⼊⼒（受取の取引） Kさん→Aさん 0.3BTC Kさん→Kさん 0.2BTC Aさんは、 1.0BTC持っている ⼊⼒（受取の取引） Xさん→Aさん 0.2BTC Yさん→Yさん 0.4BTC ⽀払いをするときは、ブロックチェーンの中から 受け取りの取引情報を必要な⾦額分かき集める ブロックチェーンの中
- 35. ビットコインの受取と⽀払 35 ⼊⼒（受取の取引） Rさん→Aさん 0.5BTC Rさん→Rさん 0.1BTC ⼊⼒（受取の取引） Kさん→Aさん 0.3BTC Kさん→Kさん 0.2BTC ⼊⼒（受取の取引） Xさん→Aさん 0.2BTC Yさん→Yさん 0.4BTC ⽀払いをするときは、ブロックチェーンの中から 受け取りの取引情報を必要な⾦額分かき集める ブロックチェーンの中 出⼒（⽀払の取引） Aさん→Bさん 0.9BTC Aさん→Aさん 0.1BTC 新しい取引情報
- 36. ビットコインの受取と⽀払 36 ⼊⼒（受取の取引） Rさん→Aさん 0.5BTC Rさん→Rさん 0.1BTC ⼊⼒（受取の取引） Kさん→Aさん 0.3BTC Kさん→Kさん 0.2BTC ⼊⼒（受取の取引） Xさん→Aさん 0.2BTC Yさん→Yさん 0.4BTC 「⼊⼒→出⼒」という取引情報を新たに⽣成し、 ブロックに書き込む 出⼒（⽀払の取引） Aさん→Bさん 0.9BTC Aさん→Aさん 0.1BTC 新しい取引情報
- 37. 2重消費を防ぐには 37 受取に関する取引情報 ⽀払に関する取引情報 同じ情報はそれぞれ⼀回しか認めない • 上記ルールを満たさない取引のトランザクションは ブロックに組み込まない • ブロックに組み込まれないと⽀払いに使えない NG 同じBTCを2回受け取る 同じBTCを2回⽀払う
- 52. Gas 命令を1つ実⾏するたびにGasという⼿数料が必要 52 Gasはマイナーへの⼿数料になる ⼿数料が⾜りなければ実⾏してもらえなくなる 以下を5回繰り返せ 1+1=? 2+2=? 3+3=? 1 Gas 1 Gas 1 Gas 3 Gas x 5 = 15 Gas 必要
- 57. 暗号資産とそれ以外 仮想通貨やトークンといった 暗号資産を中⼼とした ビジネスを考えたい ブロックチェーン技術の特性を 活かしたビジネスを考えたい • 何らかの仮想通貨やトークンそのものを作りたい • 法定通貨の代⽤品 • ポイントの代⽤品 • 証券の代⽤品 認知されるのか 法的な問題も（資⾦決済法、⾦商法など） 57
- 58. 暗号資産とそれ以外 仮想通貨やトークンといった 暗号資産を中⼼とした ビジネスを考えたい ブロックチェーン技術の特性を 活かしたビジネスを考えたい • 何らかの仮想通貨やトークンを利⽤するサービスを作りたい • ウォレット • ⽀払⼿段 • ポイント どの暗号資産に対応するのか 結局最後に法定通貨に勝てるのか 法的な問題も（資⾦決済法、⾦商法など） 58
- 60. Beyond Blockchain-1 (BBc-1) の位置付け 60 昨今のブロックチェーン事情 ブロックチェーンのビジネス＆技術動向 ブロックチェーン技術 ビットコインの超概要 イーサリアムの超概要 ブロックチェーン利⽤の2つの⼤きな⽅向性 Beyond Blockchain-1 (BBc-1)の位置付け BBc-1について BBc-1事始め まとめ
- 61. オープンソースプロジェクト BBc-1のリファレンスシステムモデルを Pythonで実装しています • ご興味のある⽅は是⾮触ってみてください ⼀般社団法⼈ビヨンドブロックチェーン で開発・普及をすすめようとしています • 協⼒してくださる⽅を絶賛募集中です︕ https://github.com/beyond-blockchain/bbc1 連載記事もあります 技術評論社 bbc1 で検索 61
- 62. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする 62
- 63. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする 63 ビットコインの場合は、これだけではなく、 • 2重⽀払いを防⽌する • システム運営者にインセンティブを与える という課題にも取り組んでいる 暗号資産以外には おそらく不要
- 64. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする 64
- 65. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする 65 情報 署名 署名がついていれば 改ざんは検知できる
- 66. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする 66 digest digest 署名 署名 署名 過去の情報のダイジェストを含めた、いわゆるDAG構造を 構成すれば、途中の情報が削除されるとそれを検知できる
- 67. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする 67 digest digest 署名 署名 署名 誰でもアクセスできる ようにする
- 68. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする これを実現するのに 必ずしも分散システムである必要はない いわゆるコンセンサスアルゴリズムも必ずしも必要ではない 68
- 69. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする これを実現するのに 必ずしも分散システムである必要はない いわゆるコンセンサスアルゴリズムも必ずしも必要ではない 69 BBc-1はこれを実現することを第⼀義としている
- 70. BBc-1が取り組む課題 ブロックチェーンを何のために使うのかを１から考え直した • 情報が「改ざんされていないこと」を確認できるようにする • 情報が「存在していたこと」を否定できないようにする • 上記2つを誰でも実施できるようにする これを実現するのに 必ずしも分散システムである必要はない いわゆるコンセンサスアルゴリズムも必ずしも必要ではない 70 必要に応じてBBc-1のアプリケーションレベルで実現する
- 75. 場合によってはこんなシステムでもOK AWS LambdaとDynamoDBを利⽤したシステム例 • トランザクションに複数の署名を付与したい場合は、メッセージングの仕組み が必要になる • メッセージングのためだけにbbc_coreを利⽤するのは効率が悪いので、メッ セージングの仕組みを別途開発/導⼊したほうがよいと考えられる • 例えば、Lambdaを経由する、Redisなどを利⽤する、など 75
- 78. BBc-1ができること •トランザクションの⽣成、署名、検証 • bbclibというライブラリ群に機能が実装されている •トランザクションの登録、検索 • bbc_coreというプロセスが内部でDBにアクセスする •トランザクションの共有 • bbc_coreというプロセスがP2Pネットワークを形成し、データ を冗⻑保存する •トランザクションの復元 • 改ざんを検出したときに、bbc_coreというプロセスが他のノー ドから正しいデータを⼊⼿して、改ざんデータをただしもので 上書きする（冗⻑構成を取っている場合のみ有効） 78
- 79. BBc-1ができること •トランザクションの⽣成、署名、検証 • bbclibというライブラリ群に機能が実装されている •トランザクションの登録、検索 • bbc_coreというプロセスが内部でDBにアクセスする •トランザクションの共有 • bbc_coreというプロセスがP2Pネットワークを形成し、データ を冗⻑保存する •トランザクションの復元 • 改ざんを検出したときに、bbc_coreというプロセスが他のノー ドから正しいデータを⼊⼿して、改ざんデータをただしもので 上書きする（冗⻑構成を取っている場合のみ有効） 79bbc_coreを使わずに、案件、要件に併せて独⾃に実装しても良い
- 80. BBc-1に含まれないこと •秘密鍵、公開鍵の管理 • 秘密鍵は、署名する⼈が適切に保持・管理している前提 • 公開鍵が「誰のもの」であるかは関知しない •アクセス認証 • BBc-1システムの利⽤可否判定は、別の仕組みで認証処理 を⾏う 80 BBc-1特有の要件ではないた め、含まれていない
- 87. シナリオ • 登場⼈物 • A(ユーザ)、B(ユーザ)、Z(トークン発⾏者) • アセット種別 • トークン、コンテンツ • 初期状況 • ユーザA、Bともに、トークンもコンテンツも持っていな い(BBc-1には登録されていない) • シナリオ 1. Aが100トークンをZから発⾏してもらう 2. BがコンテンツXを⾃分の所有物として登録する 3. Aが30トークンでBからコンテンツXを買う 87
- 88. シナリオ-1のトランザクション 88 Z A B 100トークン発⾏ signature部 relation部 witness部 userZ: index=0 : A 0 • A • KSNR P ED • OP A A B • A 1GUTZ • A 1G XZ I このトランザクションをBBc-1に 登録すれば取引完了 合意
- 89. シナリオ-2のトランザクション 89 A B このトランザクションをBBc-1に 登録すれば取引完了 Z X signature部 relation部 witness部 userB: index=0 : : • : • ITMS O B • OA 2: U EP R • E V • E D GX 所有権登録 100 合意
- 90. シナリオ-3のトランザクション 90 A B このトランザクションをBBc- 1に登録すれば取引完了 Z X 70 30 signature部 relation部 witness部 userA: index=0 userB: index=1 2 BA 2 BA 2 BA 3 A GD 3 A GD D AE BA 47 • EE DBG 2051 40 • U S • PTV I EE E E 33 4 GE D GE D EE :B • EE DBG 2051 40 • U S K • PTV I EE E E 33 4 GE D GE D EE :B 1B A D D AE BA 47 EE 33 4 • EE DBG 2051 0 • U S • PTV I EE E E 33 4 GE D GE D EE :B b 7MXVR a• GE D M_ • GE D Mcd NO e • GE D M_ • GE D Mcd NO e 1B A D D AE BA 47 EE 33 4 合意合意
- 91. シナリオ-3のトランザクション 91 signature部 relation部 witness部 userA: index=0 userB: index=1 2 BA 2 BA 2 BA 3 A GD 3 A GD D AE BA 47 • EE DBG 2051 40 • U S • PTV I EE E E 33 4 GE D GE D EE :B • EE DBG 2051 40 • U S K • PTV I EE E E 33 4 GE D GE D EE :B 1B A D D AE BA 47 EE 33 4 • EE DBG 2051 0 • U S • PTV I EE E E 33 4 GE D GE D EE :B b 7MXVR a• GE D M_ • GE D Mcd NO e • GE D M_ • GE D Mcd NO e 1B A D D AE BA 47 EE 33 4 A B Z X 70 30 合意合意
- 92. トランザクションは 誰が作成し登録すべきか 答え︓ 誰でも良い • トランザクションは結果を記録するもの • つまり、誰が作ったものでも結果さえ合意 できる形になっていればそれで良い 92 アプリケーション次第（作りやすさ や誰がどんな情報を持っているか） で設計すれば良い
- 93. システム構成（概要） 93 client client client client client client client core node core node core node core node core node core node client coreプロセス が動作する appプロセス が動作する ( )) coreノード ( )) 別のノード coreノード ( )) 別のノード coreノード
- 94. シーケンス 94 appプロセス(A) coreプロセス appプロセス(B) 必要に応じてトランザクション 問い合わせトランザクション作成 トランザクション確認必要に応じてトランザクショ ン問い合わせ 署名要求 署名要求 署名応答 署名応答 トランザクション登録 A B Z X 70 30 AもBも同じcoreノードに接続している場合
- 96. BBc-1 リポジトリ構成 96 bbc1 libbbcsig js-bbclib bbclib-go bbc1-lib-tokens bbc1-lib-tickets bbc1-lib-registry bbc1-lib-std ledger_subsystem https://github.com/beyond-blockchain?tab=repositories bbclib多⾔語対応 アプリケーション ライブラリ アンカリング機能 署名検証機能 v 1.3
- 97. BBc-1 リポジトリ構成 97 bbc1 libbbcsig js-bbclib bbclib-go bbc1-lib-tokens bbc1-lib-tickets bbc1-lib-registry bbc1-lib-std ledger_subsystem https://github.com/beyond-blockchain?tab=repositories bbclib多⾔語対応 アプリケーション ライブラリ アンカリング機能 署名検証機能 この中に含まれる 「bbclib」がトラン ザクションを定義す る最も重要なパーツ
- 98. BBc-1のはじめ⽅ • 簡単スクリプト • bbc1リポジトリにあるexamples/starter • ⽬的 • 最も簡単なシステム構成でトランザクションの登録と検索までを動作させる • BBc-1を使う上で重要なのはトランザクションの作成部分なので、この化暗澹ス クリプトは、どのようなトランザクションを作るべきかを練習する⼟台になる • システム • coreプロセスが1つ、クライアントアプリが1つ、同じホストで起動する 98bbc_core bbc_app サンプルアプリ 接続 ひとつのホスト マシンで動作
- 99. 利⽤⼿順 https://github.com/beyond-blockchain/bbc1/blob/develop/examples/starter/README.md • ⼿順のとおりに実⾏するだけで、bbc_coreが起動し、トランザクション がDBに登録される • Step 5 (トランザクションの⽣成と登録）は何度も実⾏すれば、何個でも トランザクションが登録される • 登録したトランザクションを検索したり、⼀覧を表⽰することも可能 99
- 100. トランザクションの作成 • トランザクションを作っているスクリプトの場所 • bbc1/examples/starter/scripts/register_a_transaction.py • トランザクションの構成 100 header BBcRelation BBcPointer BBcWitness BBcAsset BBcSignature この中に本当に保存したい （合意したい）情報を書く スクリプト内の97⾏⽬以降
- 102. まとめ 何をやりたいか、つまりビジネス要件を明らかにするのが先決です • 仮想通貨、トークンに関わりたい • データに外部監査可能な信頼性を与える必要がある • それ以外 102 ブロックチェーン必須ですが、もしかすると法定通貨に駆逐されるかも 是⾮、ブロックチェーンの利⽤を考えましょう おそらくブロックチェーンは不要です
- 103. まとめ 考えるべき要件 • 情報を誰が保管するのか︖ • 情報が正しくなかったときに被害を受けるor責任を取るべきなのは誰か︖ 実はブロックチェーンに求める要件はシンプルでは︖ • シンプルな要件に複雑な仕組みを採⽤するのはマイナスが⼤きい 103 ぜひ、BBc-1の利⽤を︕
- 105. サービスのご紹介 105 送り主 暗号化されたファイルだけ保管されるので、当社含め 誰にもファイルの中⾝がわからない状態になります Point 1 これまでアップロードしたファイルの削除や、ダウン ロードの状況の確認をブラウザで⾏えます Point 2 ブラウザにファイルを アップロード ブラウザ内で ファイルを暗号化 指定したメールアドレス宛にダウン ロード⽤URLを記載したメールを送信 ブラウザ内で復号された ファイルを受け取る 送り先 ダウンロード情報は⾃動で通知／記録 複雑な管理は不要︕ 簡潔・安全にファイル転送ができる 資料はこちらから → https://www.itransfy.com