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© 2017 NTT DATA Corporation 3ブロックチェーンを一言で説明すると“P2P ネットワーク上で台帳情報を分散管理する技術”• P2P ネットワーク• サービスの提供と享受の役割を同時に担うノード群のネットワーク• ↔クライアント・サーバ• 台帳情報• 狭義的には、取引の記録• 広義的には、追記型のデータベース• 取引情報 (Tx) をまとめた塊 (ブロック) の連鎖 (チェーン) を参加ノードで分散管理

© 2017 NTT DATA Corporation 10Bitcoin とは貨幣の発行や取引を P2P ネットワークで実現する、電子貨幣プラットフォーム• Satoshi Nakamoto と呼ばれる人物 (集団?) が技術文書を公開 (2008)“Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”• 最初のブロック生成とクライアントソフトのリリースにより、Bitcoin の運用が開始 (2009)• 先進国を中心に、通貨としての利用に向けシステム導入や法整備が進んでいるhttps://coinmap.org/

© 2017 NTT DATA Corporation 11Bitcoin が扱う情報ブロックチェーンに貨幣 (貨幣単位: BTC) の取引を記録過去の取引を全部合算して現在の残高を計算：UTXO (unspent transaction output)TxBTC2017/1/23 12:30 現在(https://www.btcbox.co.jp/coin/btc/)TxA→CX 送金TxB→AY 送金… …Aの残高 = …-X+Y+…

© 2017 NTT DATA Corporation 12BlockBitcoin のブロックチェーンをつくる• ブロックを生成する行為を“マイニング”と呼ぶ• マイニングに成功すると、報酬が貰える→ビットコインの採掘 = マイニングTx Tx Tx Tx…Prev Hash Nonce①ブロック生成取引ブロック内の最初の取引は特別無から一定金額(※)を自分に送金できる②取引手数料ブロックに含まれる取引の手数料を貰える※4年で半減。現在 12.5BTC ≒ 132万JPY

© 2017 NTT DATA Corporation 17Proof of Work最長のチェーン = 最も多くの計算資源が投入されているPoW を認めることで：• チェーンが分岐しても、1本の正しいチェーンを選んでマイニングが進められる• 過去のブロックを改ざんするためには、主流のチェーンを追い越さなければならない→ネットワーク全体の 51% 以上の計算リソースが必要なので、悪意を持って改ざんすることは実質不可能力こそ正義

© 2017 NTT DATA Corporation 19Bitcoin の課題• 強大な力を持つマイニングプールの存在• 個人で採掘しようとしても、ちっとも儲からないので、複数人で採掘して、報奨金を分配するマイニングプールが主流• 1つのマイニングプールが全計算リソースの 42% に達した経験あり[3]• 取引は、いつ確定する？• ブロックに組み込まれた段階では、まだ早い• 他のチェーンが主流になってブロックが解かれるかもしれない• 幾つかチェーンが伸びてくれば、確定してもよさそう• 慣習的に、6ブロック繋がれば、確定とみなす• それでも、もしかしたら覆るかもしれない (過去には4ブロックで覆った)→ビットコインの性質上、取引を確定させることは不可能[3] http://www.coindesk.com/bitcoin-miners-ditch-ghash-io-pool-51-attack/

© 2017 NTT DATA Corporation 21ビザンチン将軍問題• 互いで通信しあうノード群で、正しい提案に合意できるか？• ノードや通信経路が故障する可能性 (クラッシュ障害)• ノードが悪意を持って情報操作を行う可能性• あるノードは、嘘の情報を発信するかもしれない• あるノードは、呼びかけても返事をしないかもしれないビザンチン障害 = クラッシュ障害+悪意を持って起こす障害 = 任意障害• Bitcoin (PoW) は、参加ノードが信頼出来ない P2P 環境におけるビザンチン障害耐性へのアプローチただし、ビザンチン将軍問題を解決してはいないと言われている• ブロックチェーンが覆る可能性 ≠ 0• あくまで最も高い確率の提案に合意する方式

© 2017 NTT DATA Corporation 22public 型ブロックチェーンと permissioned 型ブロックチェーンPublic 型ブロックチェーンPermissioned 型ブロックチェーン不特定多数のノード参加ノードの種類特定の (単一/複数) 組織内のノード必要インセンティブ (貨幣)不要難しい (不可能？) 取引の確定可能必須ビザンチン障害耐性場合によっては不要Proof of ～Proof of Work (PoW),Proof of Stake (PoS),…合意形成多数決系を採用可Practical Byzantine Fault Tolerance,Paxos, Raft,…

© 2017 NTT DATA Corporation 24ブロックチェーン技術の推移ブロックチェーン 1.0ブロックチェーン 2.0ブロックチェーン 3.0時間Bitcoin,Litecoin,Dogecoin, …Ethereum,Hyperledger Fabric,NEM, mijin, …Hyperledger Iroha,IOTA,…適用範囲電子貨幣プラットフォーム分散型アプリケーションプラットフォームスマートコントラクト(契約の自動化)多用途プラットフォームFintech以外の領域への適用

© 2017 NTT DATA Corporation 25スマートコントラクト• ブロックチェーンネットワーク上で、貨幣の取引だけでなく様々な「契約」を実現する仕組み• ノード上で、契約の条件確認、履行まで自律的に実行• 汎用的な言語 (Java, Go 等)や、独自開発の言語でスマートコントラクトを記述し、分散環境上で実行BlockTx Tx Tx Tx…Prev Hash Nonceプログラム登録TxプログラムIDスマートコントラクト実行Tx入力値IDプログラム ID

© 2017 NTT DATA Corporation 26多用途ブロックチェーンの例IOTA• IoT のための、分散台帳基盤• デバイス情報のリアルタイムな共有を、サーバなしで実現する• ブロックレス分散型台帳 Tangle を採用• Tx を追加する際、過去の幾つかの Tx を検証し、有向非巡回グラフ(DAG) を形成• 徐々に Tx が確定度が上がるhttp://iotatoken.com/IOTA_Whitepaper.pdf

© 2017 NTT DATA Corporation 27ブロックチェーン技術における課題• コンセンサスアルゴリズム• PoW は計算リソースを無駄遣いするし、取引確定できない/遅い• Permissioned 型では多数決に近い設計が主流。分散 DB との差はどこに？スケーラビリティがないのはどうする？• スマートコントラクト• 一度ブロックチェーン上にデプロイしたら、実行が取り消せない• 全ノードで同じ処理を実行するため、1ノード以上の性能は出ない(「“分散型”アプリ実行基盤」は誤解を生む表現かも)• 実世界とブロックチェーンの橋渡し• ブロックチェーンネットワークに情報をコミットする人、仕組みをどうやって信用する？

© 2017 NTT DATA Corporation 28まとめ• ブロックチェーンとは“P2P ネットワーク上で台帳情報を分散管理する技術”• P2P ネットワーク: 全ノードで一つの台帳情報を管理• ハッシュチェーン: 取引情報を固めたブロックを時系列に繋ぐ• 電子署名: 第三者が情報の正当性を検証できる• Bitcoin“中央集権なしで実現する電子貨幣プラットフォーム”• Proof of Work: 計算リソース量によって正しいチェーンを認める• ブロックチェーンの変遷• ブロックチェーン1.0: 電子貨幣プラットフォーム• ブロックチェーン2.0: 契約の自動化、分散アプリケーション• ブロックチェーン3.0: Fintech を超えた利活用

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ブロックチェーンの仕組みと動向（入門編）

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