ブロックチェーン基盤比較_向き不向きの観点でユースケースを考える.pdf

* エンタープライズブロックチェーン基盤比較に求められる観点について
* チェーンの基本性質からみるユースケースの向き不向き
* プライバシー・interoperabilityの観点について
* パフォーマンスの観点について

Transcript

1. 1
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   2020/05/22
   ブロックチェーン基盤比較
   向き不向きの観点でユースケースを考える
   Masashi Salvador Mitsuzawa
   

   View Slide

2. 2
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   LayerXのミッション
   すべての経済活動を、デジタル化する。
   ブロックチェーン技術をもとに、「新たな経済基盤」をつくりだす。
   それは、信用や評価のあり方を変え、
   業務や生産をはじめとした経済活動の摩擦を解消し、
   この国の課題である生産性向上を実現する。
   私たちは、そう信じて行動し続けます。
   ブロックチェーンが実装された社会、
   そこには、これまでの延⻑にはないまったく新しい可能性が広がっている。
   LayerXは、デジタル社会への発展を後押しすることで、
   経済史に新たな1ページを刻んでいきます。
   

   View Slide

3. 3
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   三津澤 サルバドール 将司
   Masashi Salvador Mitsuzawa
   @MasashiSalvador
   Lead Engineer @ LayerX
   発表者プロフィール
   ● 金融中心に複数のプロジェクトの技術リード
   ● LayerXには創業当初からジョイン
   ● 好きな言語 Go, TypeScript, Haskell
   ● 最近鬼滅の刃の壮絶なネタバレを喰らいました
   

   View Slide

4. 4
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   #1 BC基盤比較の比較要件・評価軸について
   #2 ビジネスロジック実装に際する得意・不得意
   #3 プライバシー・interoperabilityに関する比較
   #4 パフォーマンスの観点について
   Agenda
   

   View Slide

5. 5
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   #1 BC基盤比較の比較要件・評価軸について
   

   View Slide

6. 6
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   テーマ：チェーン選定
   BC基盤選択 …. なかなかに難しい
   ● 「Cordaは金融資産用のライブラリが標準で存在して...」
   ● 「EthereumベースだとERC20等の標準規格が使えて...、Fabricは標準トークンはないらしい」
   ● 「秘密鍵の管理法とか違いあるのか？」
   ● 「エンドユーザもノードを持たないといけないのか？」
   ● 「Solidityは結構癖が強いから開発生産性が....」
   ○ 「EVMつらいってツイッターに書いてあるぞ」
   ○ 「Fabricの環境構築が大変だってツイッターに書いてあるぞ」
   ○ 「そんなことはない」
   ● 「あああああああああああ！！！！」
   

   View Slide

7. 7
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   BC基盤比較をする際に気をつけるべきこと
   ●
   各BC基盤のbuilt-inの本質的な差異を客観的に整理する
   差異がユースケース・ビジネス要件に影響するかを検討する
   BC比較基準に求められるもの
   ● 理論的な整理に基づき客観的な分類・整理を行い比較
   ● 向き・不向きの評価の理由を解説
   ● 極力 ‘フェア’ に意味のある比較軸を検討
   客観性
   設計パターンの提示
   ● 実際のBC基盤選択者の検討に資するよう、設計上・実装上の制約と設
   計パターンを明確化
   運用の観点
   ● 最大瞬間風速での比較ではなく、中長期目線での比較へ
   ● BC基盤の長期的運用を見据え、BC基盤上で自然に実装しやすいユー
   スケースについて検討
   ● 運用に必要なエコシステムについても検討
   

   View Slide

8. 8
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   LayerXのBC基盤比較：4つの評価軸 + α
   ● アプリケーション実装に際し、向き・不向きの検討
   ● コンソーシアム組成の際、参加者の技術的・ビジネス的負荷の検討
   基本機能・基本設計
   ● 何をどう隠すことができるのかの整理
   ● セキュリティの観点（可用性・真正性）でプライバシー機能を評価
   ● プライバシー機能の設定の柔軟性の評価
   プライバシー
   ● 他のBCサービスと接続する際の設計・実装パターンの類型化
   ● 各BC基盤との接続の難易度・留意点などの差異を明確化
   interoperability
   ● 先行研究を参考にBC基盤に求められるパフォーマンス指標を整理
   ● 特殊な条件下での最大瞬間風速ではなく、特定のユースケースのパ
   フォーマンスを計測・比較
   パフォーマンス
   ● ガバナンス・開発者の数・開発容易性の評価
   ● ライブラリ・関連ソフトウェア・クラウド対応状況を評価
   ● R&Dプロジェクトの数やプラグイン実装の容易性などを評価
   エコシステム
   （環境・柔軟性・拡張性）
   

   View Slide

9. 9
   CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
   BC基盤比較レポートをパブリッシュします
   配信したらこちらのsubstackで告知します
   

   View Slide

10. 10
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    LayerXのBC比較で取り扱うブロックチェーン
    ● JP Morganが開発するEthereumベースのブロックチェーン基盤
    ● Ethereumの基本機能に、プライバシー保護技術が付加
    ● JPM Coin, Project Ubin, Project Khokha等
    ● R3の開発するブロックチェーン基盤
    ● 取引当事者間でのみtxを共有することによるプライバシー担保
    ● ネットワーク構築・ワークフロー作成用の豊富なソフトウェア群
    ● Marco Polo, HSBC, Project Jasper等
    ● Linux FoundationのHyperledger Projectの1つ、IBMが主に開発を主導
    ● built-inのプライバシー保護技術・アプリケーション単位の柔軟な承認ルー
    ルの設定
    ● IBM Food Trust等多数
    ● Amazon QLDB … 単一主体内のデータのトレーサビリティ担保のための
    台帳データベース
    ● Hyperledger BESU … Ethereumベースのプライバシー保護技術が組み
    込まれた基盤・豊富なネットワーク管理・構築ソフトウェア群
    ● substrateもエンタープライズユースケース向けパッケージが存在
    

    View Slide

11. 11
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    #2 ビジネスロジック実装に関する得意・不得意
    

    View Slide

12. 12
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    各ブロックチェーンで共有されてるデータとは？
    ● 宛先アドレス
    ● 送信者の署名
    ● 実行する関数名+引数 or バイトコード
    ● ナンス、ガス等
    ● inputのUTXOsとoutputのUTXOs
    ● txHashへのtx関係者の署名 + Notaryの署名
    ● 検証ルール・必要な署名
    ● txのtime-window
    ● RWSet (tx前のstate, tx後のstate)
    ○ keyのバージョン
    ● 実行する関数・引数
    ● endorserの証明書・署名
    

    View Slide

13. 13
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    コンセンサス・トランザクションフロー
    ● txを取引当事者で署名しNotaryへ
    ● Notaryが署名するとfinalize
    ● initiatorが起点となってtxを中継
    ● blockという単位はなくtx単位で処理
    ● 普通のノードは全データを持たない
    ● propose -> ordering -> validate & commit
    ● Ordererがtxを順序付け
    ● Ordererがblockをbroadcast（finalize?)
    ● 各ノードは全tx/blockを保持
    ● pre-prepared -> prepared -> commit
    ● validatorはtxの状態遷移を検証
    ● tx / ブロックは全ノードにbroadcast
    ● 2N/3以上の署名でfinalize
    

    View Slide

14. 14
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    ビジネスロジックの実装方法・考慮点
    スマートコントラクト
    オフチェーンのロジック
    ● 開発言語
    ● データ設計（アセット管理の単位等）
    ● 標準データ形式の有無
    ● セキュリティ上の考慮点の有無（re-entrancy等）
    ● 台帳上のデータをどの程度利用できるか
    ● SDKの対応言語・使いやすさ（tx作成・イベント監視）
    ● 署名収集等のワークフローが作りやすいか
    ● 台帳のクエリ性能
    ● 台帳外のindexが作りやすいか
    

    View Slide

15. 15
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    特定のキーに頻繁な書き込み
    データ設計に要工夫
    得意なユースケース・不得意なユースケース
    得意 不得意
    特定のキーに頻繁な書き込み
    マルチシグ（Workflow作成が容易） 台帳へのクエリ
    標準規格(ERC20, ERC721)
    の承認・移転
    グローバルな値を見る必要がある場合
    assetの全移転に署名するノード必要
    台帳へのクエリ
    複雑なデータ構造(EVMの限界）
    柔軟なキー設計
    台帳へのクエリ
    柔軟な検証ルール設定
    chaincodeA :2 of 4
    chaincodeB: A + 1 of 3
    

    View Slide

16. 16
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    運用を見据えて：アップデート・アセット管理 etc
    ● スマートコントラクトは工夫をしない限りアップデートできない
    ● EVMに引きづられる形でaddressにアセットが紐づく設計になりやすい
    ● コントラクトはアップデート可能
    ● キー設計の自由度は高い（アセットをどのキーに紐付けるかの自由度高い）
    ● プラグインによる検証ルールの追加(Endorsement plugin)
    ● Contract（検証ルール）・Flow（ワークフロービルダー）共にアップデート・配布可能
    ● NotaryのFlowに対して検証ルールを付加することも柔軟に可能
    ● アセットは公開鍵に紐づく設計になりやすい
    

    View Slide

17. 17
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    #3 プライバシー・interoperabilityに関する比較
    

    View Slide

18. 18
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    実ユースケースではデータを共有したいが全てを見せたくないという要件は必ず存在する
    ● 商流データから算出したスコアは公開していいけど、生の商流データは見られたくない
    ● リアルタイムで証券の注文の情報が公開されるのは困る
    ● 取引している証券の銘柄が公開されるのは困る、残高も隠したい
    ユースケース例
    各チェーンのPET
    Private Data
    Private State
    Non validating Notary
    ● 同じカテゴリの技術
    ● 共有先を限定
    ○ コンセンサスノードもTxを全て検証するわけではない
    ○ グループ外のユーザはTxを検証しない
    ● グループ内のユーザは全員honestである前提
    ○ accountabilityなしに情報を漏洩できる
    BC基盤比較：各チェーンのプライバシー保護技術
    Private Ledger(PL)
    

    View Slide

19. 19
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    プライバシー比較軸
    BC基盤比較：プライバシー
    秘匿したい対象
    ● txの存在・txのタイムスタンプ・txの状態遷移内容... etc
    ● 誰から見られないか（コンセンサスノード・取引当事者以外）
    ● 一見秘匿できていても、ヒューリスティクスで推測可能かも検討
    ● PLが壊れることがあるか、どの場合に壊れるかを検討
    ● 壊れる = validity, safety, liveness, data availabilityが破綻する
    ● 壊れた場合に原因が分かるか(accountabilityがあるか）を検討
    ● 「攻撃が存在する」という意味でセキュリティは同一
    ● Quorum, HLF 対 Cordaで存在
    ● PLのユーザ設定の柔軟性に関して検討
    ● 追加・削除の柔軟性
    ● コントローラビリティ
    ○ 見せる範囲をコントロールできるか
    ○ Cordaは遡及的検証があるので...
    セキュリティ
    設定の柔軟性
    >（越えられない壁）> になるので助っ人を..
    

    View Slide

20. 20
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    プライバシー比較表
    

    View Slide

21. 21
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    設定の柔軟性 比較表
    

    View Slide

22. 22
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    プライバシー比較結果
    ● CordaはPrivacyは優秀だが、Public stateは持ちづらい
    ● HLFはトントンでEndorsement Policyによってはpublic, private
    両方のstateを触れる
    ● Quorumは..... となるので BESUを使うと良さそう
    ○ Quorum頑張ってくれ...
    プライバシー比較結果
    より詳しくは...
    背景のロジック、理論的な詳しい整理解説はレポートに！
    

    View Slide

23. 23
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    ブロックチェーン基盤比較：interoperability
    色々なBC基盤上のサービスが発展中で、相互に接続してTxを発行するニーズは高まっている
    ● 商流データの載るチェーンと商流データを元にファイナンスが実行されるチェーンが別
    ● 証券決済を行なうチェーンと資金決済を行なうチェーンをつなぐ
    ● データ共有PFを実装するにあたり、他から相乗りしやすい基盤を探したい・
    ユースケース例
    各チェーンにおける
    手法の向き・不向き
    ● 伝達手法によっては相手型チェーンが特定のノードが何をすべきか決まる
    ● 自サービスのチェーンの情報を伝達する際に、考慮しなければ行けない点が決まる
    

    View Slide

24. 24
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    ブロックチェーン基盤比較：チェーンのつなぎ方一般の話
    チェーン間接続法
    2020.05.14 - Introduction to Cordage v0.2 (日本語) @ blockchain.tokyo Online by @shuntak に詳しく整理されてます　
    https://docs.google.com/presentation/d/1pTf-jmhg6mCeNAXH2p-eCxXdZtiRYAIFK70ZZB-_slc/edit#slide=id.p10
    今後リリースするinteroperabilityレポートでも詳しく解説します。
    TTP
    Relay HTLC
    Trustless（汎用）
    Trust Pointあり（汎用） Trustless（特化）
    

    View Slide

25. 25
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    BC基盤比較：interoperabilityの軸で
    interoperability比較観点
    ● チェーンの接続方法をRelay・TTP・HTLCに類型化
    ● 各接続方法のセキュリティの仮定を含む性質を明確化
    チェーン間接続方法
    ● 各手法（Relay・TTP・HTLC）ごとに自サービス上の誰が何の役割をするべき
    かを明確化
    ● 接続先チェーンに求められる要件の明確化
    各チェーンでの
    設計パターン
    ● 各手法の各チェーンにおける実装難易度を総合的に検討
    ○ 十分なライブラリがあるかないか
    ○ 署名アルゴリズム・ブロックデータのパーサ等...etc
    実装難易度等
    チェーン間接続法
    は相対的に優秀 は実装上の工夫が必要
    (VN) (NN)
    

    View Slide

26. 26
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    BC基盤比較：interoperabilityの軸で
    

    View Slide

27. 27
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    interoperability: LayerX’s solution
    blockchain.tokyo Onlineの発表資料: Introduction to Cordage by @shuntak
    GitHub https://github.com/LayerXcom/cordage
    Gitter chat https://gitter.im/LayerXcom/Cordage
    

    View Slide

28. 28
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    #4 パフォーマンスの観点について
    

    View Slide

29. 29
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    BC基盤比較チームの取り組み：パフォーマンス
    パフォーマンス比較観点
    パフォーマンス指標の
    明確化
    パフォーマンス計測
    ツールの比較
    ● スループットに限らない指標: Latency(e2e), Network Latency等を整理
    ● 各基盤ごとにどこで計測するのがフェアな計測値かを検討
    ● Blockbench (NUS), Hyperledger Caliper含むツールの検討
    ● 指標を正確に計測できていないツールに関してはカスタマイズ
    先行研究
    最大瞬間風速
    計測ツール・手法
    ● Blockbenchはベンチマーク用のワークロードのパターンを整理
    ● Hyperledger CaliperのPSWGのペーパーに計測値の定義が整理
    6300 tps?
    617 tps
    2100 tps 2700 tps
    Thakkar et al.
    Baila et al. R3 blog etc.
    

    View Slide

30. 30
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    # Appendix
    

    View Slide

31. 31
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    プライバシー比較表
    

    View Slide

32. 32
    CONFIDENTIAL : © 2019 LayerX Inc.
    Appendix: 各チェーンのtx, block, blockchain
    

    View Slide