ブロックチェーンアプリケーションプラットフォームの現在と未来
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慶應義塾大学湘南藤沢キャンパス (SFC)寄附講座『ビヨンドブロックチェーン』での登壇資料
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ブロックチェーンアプリケーションプラットフォームの現在と未来
- 1. CONFIDENTIAL ブロックチェーンアプリケーションプラット フォームの現在と未来 2018年春学期 ビヨンドブロックチェーン 第8回 2018.6.7 DMM.com スマートコントラクト事業部 加嵜 長門、篠原 航 慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス 1
- 2. 登壇者のご紹介 加嵜 長門（かさき ながと） スマートコントラクト事業部エバンジェリスト。 慶應義塾大学大学院 政策・メディア研究科修士課程修了 分散処理技術やブロックチェーン技術の研究開発、事業提案などを担当。 篠原 航（しのはら わたる） スマートコントラクト事業部テックリード。 計算リソースの効率化、継続的デリバリ、デプロイの開発を支える仕組み づくり、ウォレットの実装を担当。ファッションとローラーコースターが好き。 2
- 8. DMM.com とブロックチェーン ● 仮想通貨への取り組みの歴史 ○ 2014年頃から関心、社内勉強会など ○ 2016年 ビットコイン決済開始 ○ 2017年 マイニング、取引所参入 ○ 2018年 スマートコントラクト事業部設立 ● スマートコントラクト事業部について ○ 事業部長×技術責任者インタビュー https://dmm-corp.com/press/tag/virtual-currency SFC-GC 見てました 8
- 10. 教育・イベント開催 ● 人材募集・社内研修 ○ ブロックチェーンエンジニアの育成 ● テックイベント開催・誘致 ○ blockchain.tokyo, Hi-Ether, 暗号通貨読書会／勉強会 etc... 10
- 11. ● プロダクト開発チーム発足 ○ プロダクト企画（エンジニア含めサービス提案プレゼン） ○ 〇〇×スマートコントラクトのアイディアソン ■ IoT × スマコン ■ メディア× スマコン ■ スポーツ系デバイス× スマコン etc. プロダクト企画・開発 11
- 16. 用語のおさらい ● スマートコントラクト ● Dapps (Decentralized Applications) ● ブロックチェーンアプリケーション 16
- 17. スマートコントラクトとは ● 契約の自動執行 ○ 自動販売機 ○ 電子マネーのオートチャージ ○ etc. ● ブロックチェーンにおけるスマートコントラクト ○ 電子化された資産を自動的に移転する仕組み ○ 特に、イーサリアム上のプログラムを指すこともある 17
- 18. Dappsとは ● Decentralized Applications ○ 非中央集権的アプリケーション ○ 自律分散型アプリケーション ○ 特定の管理者が不在 ● イーサリアム上のスマートコントラクトの多くはDappとして機能 18
- 19. ブロックチェーンアプリケーションとは ● ブロックチェーン技術で実現されるアプリケーションの総称 ○ イーサリアム上のスマートコントラクトやDappsの概念を内包 ● (広義の)ブロックチェーン 19 ’’電子署名とハッシュポインタを使用し改竄検出が容易なデータ構 造を持ち、且つ、当該データをネットワーク上に分散する多数の ノードに保持させることで、高可用性及びデータ同一性等を実現す る技術“ ブロックチェーンの定義 - 日本ブロックチェーン協会
- 21. 通貨 ∈ プラットフォーム ● 暗号通貨には個々の特徴(Identity)がある ○ 保存、支払い ○ プラットフォーム Bitcoin Litecoin EthereumNamecoin Monero ・・・ 21
- 22. Ethereumの上のあらゆる通貨（トークン） ● Ethereumの上には様々な通貨が発行できる ○ ERC20を使ったトークン ○ OMG, ZIL, REP, GNT Bitcoin Litecoin EthereumNamecoin Monero zk-SNARK Bancor Aragon Raiden Plasma, Sharding ERC-20 Token Mineable Token Non-Fungible Token 0x DAICO 22 etc...
- 23. Ethereumの上のあらゆるアプリケーション ● Ethereumの上には様々なアプリケーションが動かせる ○ ゲーム ○ 暗号通貨取引所 ○ ICOの仕組み Bitcoin Litecoin EthereumNamecoin Monero zk-SNARK Bancor Aragon Raiden Plasma, Sharding ERC Token Mineable Token Non-Fungible Token 0x DAICO 23 etc...
- 24. トークン規格の分類 24 Token EIP-918 ● 金 ● 銀 ● 石油 Fungible ERC-20 ERC-223 ERC-777 ● 円 ● ドル ERC-721 ● 人 ● 土地 ● クルマ Non Fungible etc... etc... etc... 規格 実資産の例 (Mineable)
- 25. 豊富な開発ツール ● Truffle ● Infura ● Web3.js ● OpenZeppelin ● Geth ● Ganache ● MetaMask 25
- 26. Truffle ● スマートコントラクト開発フレームワーク ○ コンパイル ○ テスト ○ デプロイ 26
- 27. Infra ● ノードのPaaSサービス ○ TLS接続できるAPIエンドポイントを提供 ○ IPFS用のゲートウェイを提供 27
- 29. OpenZeppelin ● Solidity（スマートコントラクト開発言語）用 ○ セキュリティベストプラクティス ○ ERC-20やERC-721の雛形もある ○ 安全な四則演算など ○ アップデートが早い 29
- 30. Geth ● Go言語実装のEthereumノード ○ ノードプログラムではGitHub Starがダントツ ○ Rust実装のParity ■ は、使ったことない 30
- 31. Ganache ● Privateチェーンを気軽に立ち上げられる ○ GUIが付いてて便利 ○ 開発時に使うと良い 31
- 32. MetaMask ● ブラウザ用のウォレット ○ DAppをブラウザで使う際にインターフェースになる ○ キツネが可愛い 32
- 33. トークンエコノミーのためのプロダクト ● DAICO ● RICO ● Aragon ● MakerDAO ● Bancor ● KyberNetwork 33
- 34. DAICO ● Vitalikが提唱、健全なDAO(分散型自立組織)のICO ● 提唱のみで個々の実装に委ねられている ○ DAICOじゃないじゃん、という例も ● プロダクトの価値が投資額より低くなると資金引き上げの可能性も 34
- 35. RICO ● Responsible Initial Coin Offering ○ 分散技術総合研究所が開発 ○ プロジェクトオーナーが公開買い付けを行う ○ 買い付けを行った資産は一定期間ロックされる ○ トークン生成や発行のタイミングをコントラクトに記述する 35
- 36. Aragon ● ブロックチェーン上に非中央集権の分散型組織を構築する ● 組織構造の作成や保守の労力をなくす ● 政府や悪意のある第三者の干渉を受けない ● 国境や土地に縛られることがない 36
- 37. MakerDAO ● Stable Coin DAI を用意する ● 米ドルとペッグしたトークン 37
- 38. Bancor ● Bancor Protocolによってトークンの流動性を担保する ● 日本語だと町野さんの解説が詳しい 38https://speakerdeck.com/amachino/tokunfalseliu-dong-xing-risukuto-bancor-protocol
- 40. 2nd layer ● tx 処理速度の向上 ○ 現状(10tx/sec) ● Raiden ● サイドチェーン ● Plasma ○ Plasma MVP ○ Plasma Cash / XT Main Plasma Plasma Parent Child 40https://plasma-research.connpass.com/event/84685/
- 41. ● Network Sharding ● State Sharding ● Cross-Shard ● Phase1-6まで段階的に行 う State Sub Shard シャーディング Global Root Shard 2Shard 1 Shard 3 41https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Sharding-roadmap
- 43. スマートコントラクトのバグ ● スマートコントラクトはただのプログラム、かつ不変性を持つ ● 意図しない挙動で多額の資金を失った事例も ● The DAO事件 (2016/06) 60億円 ○ 状態を変更する前に再帰的に資金を引き出す ● Parity MultiSig Wallet(2017/07, 2017/11) 30億円 + 300億円 ○ ライブラリの権限を奪取 ● ERC20 BatchTransfer Integer Overflow(2018/04) ○ 桁が溢れて存在しない資金を送ってしまう 43
- 44. スマートコントラクトのセキュリティ監査 ● 静的解析ツール ○ Mythril ● セキュリティ診断サービス ○ Quantstamp ● 非チューリング完全なコントラクト言語 ○ Vyper(Ethereum) ○ Scilla(Zilliqa) ○ Pact(Kadena) ■ 動作が決定的で検証可能（Formal Verification） 44
- 45. ビットコインにおけるスマートコントラクト ● Rootstock ○ イーサリアム互換のスマートコントラクトを実行可能 ○ ビットコインのサイドチェーン上でEVMを実行する ● Counterparty ○ イーサリアム互換のスマートコントラクトを実行可能 ○ ビットコインのメインチェーン上でEVMを実行する ● P2SH（Pay to Script Hash） ○ スクリプトに対して支払いを行う ○ そのスクリプトの条件を満たした場合にコインを取り出せる ○ 限定的なスマートコントラクトを実現可能 45
- 48. P2SHの課題とP2WSH ● Redeem Scriptのデータサイズ制限が厳しい ○ 520 bytes以下 ○ マルチシグを実装する場合でも、1-of-15程度の規模が限界 ● P2WSH (Pay to Witness Script Hash) ○ Redeem Scriptを、SegWitのWitness領域に退避 ○ スクリプトのサイズ制限を拡張 ○ 10,000 bytesまでは記述可能 48
- 49. P2SHやP2WSHの課題 ● スクリプトの複雑化に伴い、手数料が上がる ○ ブロックに載せるデータサイズが増加するため ● スクリプトに関係するアドレスが全公開されてしまう ○ プライバシーの観点で懸念 49
- 50. MASTの提案 ● MAST: Merkle Tree + AST（Abstract Syntax Trees） ● 2016年4月にJohnson Lauが提案 ● 複雑なスクリプトを記述しても、実行されるロジックはその極一部である ことが多い ● 排他的な条件に分割したスクリプトのマークルルートに対して支払いを 行う 50
- 51. MASTのアイデア MAST Root 条件1 条件2 条件3 条件4 ・・・ Merkle Tree ハッシュ値 IF ELSE ENDIF 条件1 条件2 51 アリス 送金
- 52. MASTのメリット ● 効率性 ○ スクリプトの条件が複雑になっても、実際に実行した条件のみをブロックに取り込めば 良い ○ ブロックに取り込むべきデータサイズを抑えることができる ● 秘匿性 ○ ブロックに取り込まれなかったスクリプトを秘匿することができる 52
- 53. Taproot / Graftrootの提案 ● Taproot ○ 2018年1月にGregory Maxwellが提案 ○ MASTにおける効率性と秘匿性のトレードオフを解消 ● Graftroot ○ 2018年2月にGregory Maxwellが提案 ○ Taprootの柔軟性を拡張 53
- 54. Taproot / Graftrootの前提 ● シュノア署名 ○ RSAやECDSAなどの署名アルゴリズムのひとつ ○ 公開鍵の集約特性を持つ ● MuSig ○ シュノア署名をベースにしたマルチシグの実装 54
- 55. シュノア署名を用いた集約鍵 アリス 秘密鍵A 秘密鍵A 秘密鍵B アリス ボブ 公開鍵A 公開鍵A 公開鍵B 集約鍵C フォーマットで区別がつかない 55
- 56. Graftrootのアイデア シュノア署名 フォーマットの 公開鍵 アリス 送金 集約鍵 公開鍵1 公開鍵2 公開鍵3 ・・・ 任意のScript 1 署名済みScript 任意のScript 2 ・・・ 集約鍵に対応する署名済み Scriptでアンロック可能とする 委譲可能 マルチシグ 例外処理 56
- 57. • アリスとボブは、共通の財産（100BTC）を 2-of-2のマルチシグで管 理したい Graftroot ELI5 https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/7vcyip/graftroot_private_and_efficient_surrogate_scripts/ 57 100 BTC アリス ボブ
- 58. • アリスとボブは、それぞれの印鑑から共有印鑑を作成し、その印鑑 を使ってGraftroot銀行に100BTCを預ける Graftroot ELI5 https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/7vcyip/graftroot_private_and_efficient_surrogate_scripts/ 58 Graftroot銀行 100 BTC アリス ボブ アリスの印鑑 ボブの印鑑 アリスとボブの 共有印鑑
- 59. • アリスとボブは、2人の合意があれば、共有印鑑を使っていつでも 100BTCを引き出すことができる Graftroot ELI5 59 アリス ボブ アリスとボブの 共有印鑑 Graftroot銀行 100 BTC 合意 https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/7vcyip/graftroot_private_and_efficient_surrogate_scripts/
- 60. • ボブは、アリスが死亡してしまったときの保険として、共有印鑑で捺 印した契約書を保持しておく Graftroot ELI5 https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/7vcyip/graftroot_private_and_efficient_surrogate_scripts/ 60 アリスとボブの 共有印鑑 アリス ボブ アリスの印鑑 ボブの印鑑 捺印 保持 アリス ＆ ボブ
- 61. • 共有印鑑で捺印した契約書があれば、ボブは契約書に記された条 件（1年後以降、など）でボブの印鑑のみで100BTCを引き出せる Graftroot ELI5 https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/7vcyip/graftroot_private_and_efficient_surrogate_scripts/ 61 Graftroot銀行 100 BTCボブ ボブの印鑑 アリス ＆ ボブ
- 64. Graftrootのメリット ● 秘匿性の担保 ○ Graftrootのアドレスは、通常のトランザクションと区別できない ● 効率性の担保 ○ 例外処理スクリプトをどれだけ増やしても、データサイズは一定 ● 柔軟性の担保 ○ 集約鍵による署名スクリプトをあとからいくらでも増やせることで、自由に条件を記 述できる 64
- 65. ビットコイン上のスマートコントラクト考察 ● MASTやGraftrootなどの技術 ○ スマートコントラクト（契約の自動執行）に近いことは実現可能な兆し（未実装） ○ 必要なコード部分のみを公開することで、容量削減やプライバシー向上も見込める ● Bitcoin Script ○ 非チューリング完全で柔軟性には欠けるが、あらかじめ決められたことしか実行で きないため、バグは混入しにくい ○ バイトコードではなく、プログラムコード自体がブロックチェーン上に公開されるた め、誰もが検証しやすい 65
- 66. その他のスマートコントラクトプラットフォーム ● Tendermint ○ 独自のインターフェイス（ABCI）を通じて任意のアプリケーションから利用できる ■ 活用例: Ethermint, Cosmos ● Zilliqa ○ ネットワークシャーディングによるパフォーマンス向上 ● Kadena ○ ChainWeb（Parallel PoW）によるパフォーマンス・セキュリティ向上 66
- 69. 69