ブロックチェーンインターオペラビリティとエンタープライズユースケース｜日本ブロックチェーン協会 定例会

2023年8月8日に実施された日本ブロックチェーン協会（JBA）の定例会にて行った「ブロックチェーンインターオペラビリティとエンタープライズユースケース」という講演の登壇スライドです。

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Transcript

1. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. JBA定例会 ブロックチェーンインターオペラビリティと エンタープライズユースケース 株式会社Datachain　鳥海 晋
2. CONFIDENTIAL Copyright © 2021 Datachain, Inc. All Rights Reserved. 本資料の内容は、現時点での情報に基づく不確定な要素を含んでおり、当社 がその実現を約束するものではありません。 • 導入：ブロックチェーンインターオペラビリティとは • 課題：インターオペラビリティの難しさ • ソリューション：インターオペラビリティの実現方式と Datachainの取り組み • ユースケース • 今後の展開 本日の内容（流れは多少前後します） 2
3. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL まとめ
 • 複数のブロックチェーンをまたいで情報をやりとりして、連携させることを「イン ターオペラビリティ」と呼ぶ。ブロックチェーン同士をつなぐことは、（案外）難 しい。参加者同士が「正しい」合意に至ることが難しいというブロックチェーンが 解こうとする問題と同じ構造がある • トークン移転やスワップをブロックチェーンをまたいで実行しようとすると「イン ターオペラビリティ」の仕組みが必要になる。パブリックブロックチェーンでは、 千億円単位の多大なハックが起きていて、インターオペラビリティPJは必須のイン フラとして注目されている • 安全な仕組みとして相互検証方式が挙げられ、Progmatなどでも利用の検討が進ん でいる。エンタープライズ領域では金融ユースケースが先行するが、多数のブロッ クチェーンを支えるインフラとして、今後継続して重要であると考えられる 3
4. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL ブロックチェーンのインターオペラビリティとは ブロックチェーンの「インターオペラビリティ」とは、複数のブロックチェーンをまたいで情報を共有 し、連携する仕組み ブロックチェーンA （例、支払チェーン） ブロックチェーンB （例、NFTチェーン） “チェーンAで 安達さんが井上さんに 100トークン送った” （例えば、Bチェーンで NFTを逆向きに取引する 等） 4
5. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL インターオペラビリティ実現の難しさ ブロックチェーン自体が「不特定多数の参加者間に信頼を持ち込む」仕組みだが、ブロックチェーンを つなぐ際にも同じ問題が存在 ブロックチェーンB （例、NFTチェーン） “チェーンAで 安達さんが井上さんに 100トークン送った” （ので、チェーンBで 安達さんにNFTを渡して） 真実 嘘！ （実際は 送ってない） ブロックチェーンは「参加者間」で一つの真実を作り出す仕組みであり 外からの情報についてはなんとも言えない 誰からその情報を 聞けば良いのか？ （例、チェーンAの代表者？） 5
6. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL （参考）ブロックチェーンの意義 ブロックチェーンでは無条件に他者の台帳を信用するのでは無く、(相互)検証によって信頼を作っている チェーンA Tx情報の受理 … 各ノードでTx/スマート コントラクトを実行し、 新たな台帳を得る（実行） PoS等の仕組みでチェーン として合意に至る （コンセンサス） なお、フルノード実行には それなりのスペックが必要 （Go Ethereumの場合） - 4 Core CPU - 16GB memory - 2TB SSD - 25Mbpsの通信帯域 6
7. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL インターオペラビリティが必要となるシナリオ 基本的には、ブロックチェーンのユースケースから派生する形で、インターオペラビリティ/ブリッジが ブロックチェーン間で使われている アプリ ユースケース クロスチェーン ユースケース DEX (取引所) Lending (担保・貸出) Market Place (NFT取引) … 異なる通貨を 流動性を使って 交換 ある資産を預け入 れて別の資産を 借りる NFTをP2Pで取引 チェーンを跨いで 通貨を送金・交換 担保資産と別の チェーンで資産を 振り出す NFTを他チェーン と取引、決済 7
8. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL インターオペラビリティの重要性 ブロックチェーンで扱われる資産規模の拡大にあわせてブリッジの経済的価値は拡大。ハッカーによる 攻撃対象としても重要性を増している Organisation Chains Lost (USD)　　 Recovered (USD) Ronin Bridge Ronin sidechain $624M $30M Poly Network Bridge Ethereum, BSC, Polygon and others $611M Nearly all BSC Bridge Binance $566M ~$455M FTX (SBF/Alameda Research) Tether/Ethereum $477M $100M frozen Wormhole Bridge Solana $326M Reportedly all Euler Bridge Ethereum, Bitcoin $197M - 22年単年で $2Bn+ FTX Collapseより もはるかに大きい被 害がブリッジのハッ クによって 発生 Design Approaches to Bridge-Agnostic Crosschain Messaging Solutions - https://youtu.be/OmDDX_QJ2H8 (Ethereum Engineering Group June ‘23) 8
9. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL 実現の類型化 インターオペラビリティの実現方法とその性質には濃淡がある。一般的には効率性とセキュリティが トレードオフの関係性にあり、現状はややトラステッド（信頼仮定が大きい）な手法が主流か 注）直感的理解を優先しており、細部の議論を捨象した類型です フルノード検証 ライトクライアント検証 トラステッド セキュリティ コスト 種々のPJ 概要 すべてのトランザクション を検証 主にブロックヘッダーを 検証 検証をしないor ほとんどしない （情報ソースを信頼） （Harmonia/ Vicarious Trust） TOKI/Datachain LayerZero Axelar Wormhole Chainlink Canton ZK-based Bridges Optimistic Bridges ノード運営の 前提あり 9
10. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL （参考）トラストレス・トラステッド 「トラストレス・システム(Trustless System)」は「信頼できないシステム」では無い Trustless（トラストレス） 【形】 〔人が〕信頼できない 《コ》〔ブロックチェーン技術において〕管理者が 存在しない、管理者による承認を必要としない 信じようとしない、疑い深い Trusted（トラステッド） ブロックチェーンなどでは、誰かがHonest （誠実）に振る舞うと信頼することを示す 例、Trusted Relayer：正しく情報を伝達すること が期待されるRelayer 10
11. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL 具体的なインターオペラビリティPJ いわゆるL1並の重要性が認識されており、LayerZeroやAxelarをはじめとして、大きなPJが存在 (DefiLlamaのBridgeやCrosschainカテゴリ) 概要 対応チェーン LayerZero Axelar Wormhole PJ規模 … Oracle/Relayerモデル 中間チェーン Guardian(トラステッド) モデル（19ノード） Ethereum、Polygon、 Arbitrumなど31チェーン Cosmos系やEVMを中心に40+ チェーン EVMを中心にSolanaなど 30チェーン 評価額：3B$（23/Apr） 月間Tx量：2-3B$ Stargate TVL：~400M$* 評価額：1B$（22/Feb） Portal TVL：~400M$* 過去に300M$規模のHackが発 生するもJumpなどに救済 (*) DefiLlama 11
12. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL （参考）Axelar ブリッジを行うチェーンを導入し、経済的インセンティブにより正しい連携を行うことを図る アプリ層 L1 (ブロックチェーン) Axelar Network (ブロックチェーン) • 基本的にはL1チェーンの参加 者がAxelar Networkにも情報 を連携 （『チェーンAからチェーンB に、ある情報を送りたい』） • 多数決の仕組みで、Axelar Networkがその情報に合意→ チェーンBにAからの情報を 書き込み • 分散化とインセンティブが セキュリティを支える ◦ 75バリデータ ◦ 総ステーク量：700M AXL(~= 300M$) 12
13. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL （参考）LayerZero 現状では、オラクル(Oracle)と呼ばれる情報の提供者を強く信頼するシステムを採用 オラクル (ブロックヘッダ提出) リレーヤー (Tx証明提出) • ブロックヘッダとTx証明を割符の様に利用 してインターオペラビリティを実現 ◦ 正しいブロックヘッダとTx証明を組み 合わせると、送信元チェーンである Txが合ったことを軽量で検証可能 • デフォルト設定では下記のような運営体制 （利用アプリが設定可能） ◦ オラクル: Industry TSS Oracle (Polygon, Sequoia) ◦ リレーヤー: LayerZero Labs • オラクルとリレーヤーが結託しないことを セキュリティの根拠とする ◦ i.e., 結託すれば任意のTxを提出可能 13
14. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL 相互検証型のインターオペラビリティ ライトクライアント(Light Client)と呼ばれる相互検証方式が、一般的には最も安全なインターオペラビ リティ実現手段と考えられている（Cosmos IBCはゼロロス） Datachainでも、ライトクライアント方式に準ずる、 できる限りトラストレスな方式を提供 チェーンA チェーンB リレーヤー (ブロックヘッダ/ Tx証明提出) オンチェーン・ライトクライアント （スマートコントラクトと してすべてのノードで実行） • 提出されたヘッダが正当であ ることを検証する ◦ バリデータセットの署 名 等 • Tx証明を用いて、Txが正当で あることを検証 ◦ Merkle証明 等 チェーンB内で他から独立して検証 ＊チェーンAのバリデータセットが結 託すると任意の攻撃が可能 受理 棄却 14
15. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL エンタープライズ領域での取り組み 参加者が極めて限定的なプライベートチェーン同士では（現実的に）相互検証は不要という前提を置くこ とも多い。一方で、プライベート・パブリックの連携パターンも今後増加していく可能性 日付 主体 概要 類型 6/30 世界経済フォーラム グローバルCBDCのインターオペラビリティ指 針を公開 • 各国のCBDCの取り組みをレビューした 上で、指針を提示 - 6/27 MUFG/Datachain デジタルアセットPFであるProgmatの中心企 業であるMUFGがDatachainに出資 ライトクライアント （TOKI/Datachain） 6/14 R3/Adhara Fnality(決済PF)とHQLAx(債券PF)のDvPにつ いてHyperledger Harmoniaとして公開 フルノード 6/6 Swift Chainlinkの仕組みを用いて、Ethereumなど のチェーン間の取引の実証を開始 トラステッド （分散オラクル） 5/24 Swift 二つの船荷証券PFをまたがる取引の実証を開 始 トラステッド （Swiftトラスト?） 5/9 Goldman Sachsなど Digital Asset社のCanton Networkを用いた 実証を30の金融機関で実施予定 フルノード ニュースサイトLedgerInsightより、「Interoperability」にて抽出（直近3ヶ月） 15
16. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL （事例）Hyperledger Lab: Harmonia 実用的な発想を元に、（強い前提は必要だが）FnalityとHQLAx間でのDvP取引を実現 Fnality （決済/EVM） HQLAx （債券/Corda） Aliceの世界 Bobの世界 債券 ロック Aliceの債 券 ロック 送金 ロック 送金受領 (ロック のProof 提出) 1 2 3 4 2つのプライベートチェーンで各金融機関 が両方のノードを持つことを利用 • 大量のネットワークや不特定多数の 参加者を仮定しない割り切り Harmonia内では、ライトクライアントな どの検証方式についても考察 • 責任所在やソフトウェアアップデー トなどの要因 • 左記のセットアップ自体が問題をシ ンプルに解決可能であった ◦ 例）Bobが仮に誤送金した場 合、Bobの責任と言える 16
17. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL （事例）Swiftのパブリックブロックチェーンでの実証 分散オラクルであるChainlinkを用いて、パブリック・プライベート 等の接続を実証する取り組みを スタート 17 • 分散オラクル（i.e., トラステッ ドなノードが多数いる）を用い てチェーン間の連携を行う • オラクルにLayerZeroのように 複数の役割を与え、単一の偽装 が難しくしている ◦ Oracle/Relayerのように Committing DON / Executing DONを分離。 さらに監督の層（ARM） を導入 • Axelarと同様に、分散化とLINK トークンによるインセンティブ が肝
18. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL （事例）Progmatでのインターオペラビリティ事例 オンチェーン・ライトクライアントを補助するエンクレーブ・ライトクライアントを用いてDvPを実現 今後は、パブリックブロックチェーンでのステーブルコインユースケースなどにも利用 Progmat (Permissioned) ST Platform (Permissioned) エンクレーブ （プロセッサ内の安全隔離領域） Ethereum (Public) 18 エンクレーブから の情報を検証 エンクレーブから の情報を検証 ライト クライアント 検証を実施 ホールセール決済 メリット：速い・（比較的）安い、ハブモデルが採れる デメリット：エンクレーブ（i.e., Intel）を信頼する 独立したオフチェーン プロセス
19. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL 将来的なインターオペラビリティ層の必要性 エンタープライズ領域においては、金融から徐々にユースケースが広がりつつあることや、パブリック チェーン利用（ステーブルコイン 等）が要因となって、インターオペラビリティは更に重要に。 ユースケースが広がるにつれ、第三者に頼らないインフラの重要性が増すと考えられる エンター プライズ PF （貿易/サプライ チェーン、 グリーン、 地域通貨 等） 第三者に頼らない（限りなくトラストレスな）インターオペラビリティ基盤 19 セキュリティ トークン 等 Noble Stablecoin 証書・環境債・ 地域通貨 等 NFT 等 …
20. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL 今後の展望トピック インターオペラビリティ実現においても「ゼロ知識証明」はホットトピック。一方で、主たる性質である 計算コストの増加は導入へのハードルとしてまだ残っている JBA定例会 「イーサリアムコミュニティと ゼロ知識証明の発展」 INTMAX/日置玲於奈氏 https://youtu.be/7NVb07bY DoY スケーラビリティ ~= ブリッジ • L2での結果をL1に伝えるのと同様の構造 がブリッジにも存在 Optimistic（楽観的）方式 ZK（ゼロ知識証明）方式　←日進月歩！ Across Synapse 20
21. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL まとめ（再掲） 21 • 複数のブロックチェーンをまたいで情報をやりとりして、連携させることを「イン ターオペラビリティ」と呼ぶ。ブロックチェーン同士をつなぐことは、（案外）難 しい。参加者同士が「正しい」合意に至ることが難しいというブロックチェーンが 解こうとする問題と同じ構造がある • トークン移転やスワップをブロックチェーンをまたいで実行しようとすると「イン ターオペラビリティ」の仕組みが必要になる。パブリックブロックチェーンでは、 千億円単位の多大なハックが起きていて、インターオペラビリティPJは必須のイン フラとして注目されている • 安全な仕組みとして相互検証方式が挙げられ、Progmatなどでも利用の検討が進ん でいる。エンタープライズ領域では金融ユースケースが先行するが、多数のブロッ クチェーンを支えるインフラとして、今後継続して重要であると考えられる
22. Copyright © 2020 Datachain, Inc. All Rights Reserved. CONFIDENTIAL より詳しくは… https://medium.com/@datachain_jp https://twitter.com/datachain_jp • CosmosのIBCはブロックチェーン間のイン ターオペラビリティをどのように実現するの か • 安全・高効率のクロスチェーンブリッジを支 えるミドルウェア「LCP」 ブリッジプロジェクト　TOKI https://medium.com/@tokifinance https://twitter.com/tokifinance • How TOKI and LCP Bridge Cosmos and Ethereum via IBC （ZK方式との比較など） 鳥のようにチェーン間を 自由に行き来するインフラ を提供することを目指す 22