Ethereumを支えるネットワークの話

blockchain.tokyo #10登壇資料

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1. Ethereumを支える
   ネットワークの話
   BLOCKCHAIN.TOKYO #10
   2018.7.24
   DMM.comラボ スマートコントラクト事業部 金志京
   

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2. 自己紹介
   2016年9月 株式会社DMM.comラボ(現 合同会社DMM.com)入社
   2017年まではWebRTCの人でした。が、2018年からはBlockchainの人です。
   趣味: 育児、ロードバイク、最近はスニーカー
   金 志京(きむ じぎょん)
   Twitter: @jkcomment
   

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3. 本日のアジェンダ
   ● ちょっとだけP2Pの話
   ● Ethereumのネットワークの話
   ● まとめ
   

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4. 入る前に
   ● 外部勉強会は初登壇です
   ● go-ethereumの実装&wikiベース(ほぼ)
   ● ソースコードと各プロトコルの
   細かいスペックは出ません(ほぼ)
   

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5. 本日のゴール
   1. ノードを生成して
   2. どのように他のノードを探索して
   3. どのように他のノードと接続して
   4. どのようにデータのやり取り(同期とか)をするか
   ...をわかっていただければ
   

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6. ちょっとだけP2Pの話
   Ethereumのネットワークの話
   まとめ
   Section01
   Section02
   Section03
   

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7. P2Pとは
   Peer to Peer（ピア・トゥ・ピア または ピア・ツー・ピア）とは、
   複数の端末間で通信を行う際のアーキテクチャのひとつで、
   対等の者（Peer、ピア）同士が通信をすることを特徴とする通信方式、通信
   モデル、あるいは通信技術の一分野を指す。　　　wikipediaより
   

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8. P2Pの種類 - ① Hybrid
   ● Peerの位置情報およびデータ保存情報を
   Indexサーバに保存し、個別のPeerの接続を
   管理する方式
   ● メ: Indexサーバがノード探索を担当するため
   設計と管理が安易
   ● デ: Indexサーバが攻撃されると、
   新規Nodeは参加できなくなる
   

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9. P2Pの種類 - ② Pure
   ● ノード探索も、情報の保持もノード自分で
   行う方式
   ● メ: 耐障害性高さ
   ● デ: 実装が難しい、セキュリティ制御も難
   しい
   

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10. ちょっとだけP2Pの話
    Ethereumのネットワークの話
    まとめ
    Section01
    Section02
    Section03
    

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11. EthereumのProtocol
    

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12. EthereumのProtocol
    

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13. EthereumのProtocol
    

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14. ÐΞVp2p
    ● Transport Layer(Network Layer & Presentation Layer)
    ● Kademlia-like DHT
    ● 全てのデータはRLPでエンコードする(RLPx)
    ● データのやり取りはTCP、ネットワークの維持(探索・確認)はUDP
    ● 使用ポートは30303
    

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15. ノード探索(Node Discovery)
    

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16. ノード探索(Node Discovery)
    ● Kademliaベースのノード探索アルゴリズム
    ● Node ID = secp256k1 Public key
    ● Node間(n₁, n₂)の距離 = keccak256(n₁) XOR keccak256(n₂)
    

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17. ノード探索(Node Discovery)
    

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18. ノード探索(Node Discovery)
    

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19. 接続(RLPx Protocol)
    

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20. 接続(RLPx Protocol)
    ２種類のHandshakeを行う
    ● Encrypted handshake
    ● Protocol handshake
    

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21. 接続(RLPx Protocol)
    Encrypted handshake
    ● Node A
    ○ 認証メッセージの初期化(主に署名に関する処理)
    ■ メッセージの内容:
    ● 公開鍵、署名、Nonceなど
    ○ 認証メッセージをRLPでエンコード
    ○ Node Bの公開鍵で暗号化し、EIP8フォーマットのpacket
    に変換
    ○ コネクションに書き込む(Write)
    

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22. 接続(RLPx Protocol)
    Encrypted handshake
    ● Node B
    ○ 受信したパケットを自分の秘密鍵で復号化し、
    内容を検証
    ○ Response用認証メッセージ生成
    ■ メッセージ内容
    ● 公開鍵、署名、Nonceなど
    ○ 認証メッセージをRLPでエンコード
    ○ Node Aの公開鍵で暗号化し、EIP8フォーマットのpacket
    に変換
    ○ コネクションに書き込む(Write)
    

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23. 接続(RLPx Protocol)
    Protocol handshake
    ● Helloメッセージを送り合う
    ● Helloメッセージのやり取りが終わるまで
    packetの送・受信はできない
    ● Helloメッセージを送って、5秒以内に返信がな
    いとTimeOut処理が走る
    

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24. Ethereum Wire Protocol
    

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25. Ethereum Wire Protocol
    ● Application Layer
    ● Ethereum(eth)、Whisper(shh)、Swarm(bzz) etc.
    ● シンプルな識別コード
    

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26. 識別コード メッセージ 説明
    0x00 Status Ethereum状態情報を伝送
    0x01 NewBlockHashes 新しいブロックヘッダを伝送
    0x02 Transactions トランザクションを伝送
    0x03 GetBlockHeaders ブロックヘッダ要求
    0x04 BlockHeaders ブロックヘッダ応答
    0x05 GetBlockBodies ブロックボディ要求
    0x06 BlockBodies ブロックボディ応答
    0x07 NewBlock 新しいブロックボディを伝送
    0x08 BlockHashesFromNumber ブロックハッシュと番号を要求
    0x0d GetNodeData ノードデータ要求
    0x0e NodeData ノードデータ応答
    0x0f GetReceipts レシート要求
    0x10 Receipts レシート応答
    Ethereum Wire Protocolメッセージ一覧
    

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27. ノード間同期処理
    1. Node Aは、自分の状態情報を送信
    (Total Difficulty, Block hash)
    2. Node Bは、自分の状態情報を返信
    3. TDとBlock hashを比較
    4. Get Block Headers
    5. Block Headers
    6. 情報をダウンロード
    

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28. ちょっとだけP2Pの話
    Ethereumのネットワークの話
    まとめ
    Section01
    Section02
    Section03
    

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29. まとめ
    

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30. まとめ
    ● EthereumにはÐΞVp2pプロトコルと
    Ethereum Wire Protocolがある。
    ● ÐΞVp2pプロトコルでノード探索を行い、
    P2Pオーバーレイネットワークを形成する。
    ● Ethereum Wire Protocolで実際のブロックチェーンの
    データのやりとりを行う。(送・受信手段はRLPx)
    

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31. ● DMMでは様々な人材を募集しています
    ○ https://dmm-corp.com/recruit/top
    ● 遊びに来てね
    最後に　
    

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32. ご清聴ありがとうございました
    

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