Cross Blockchain Trading Protocols

Ethereum × Bitcoin の初めての Trustless cross-blockchain trading protocols である XCLAIM についてのキャッチーな解説スライドです。

クロスチェーン間の取引を行う方法として取引所などの第三者による信頼機関を担保にして行う方法が知られています。
しかし、それではブロックチェーンの trustless な特性が損なわれるため、クロスチェーン取引も trustless にしたいです。

従来の Trustless な取引手法は HTLC を用いた Atomic Swap が唯一の手法です。

XCLAIM は HTLC を用いた Atomic Swap よりも安価で高速な、世界初の Bitcoin 担保資産発行型のクロスチェーン間取引手法です。

Transcript

1. Cross Blockchain Trading Protocols 2019/08/29 Takumi Yamashita @public_sate
2. 01 Takumi Yamashita 所属：Stake Technologies Inc 東京大学大学院情報理工学研究科 https://github.com/stakedtechnologies/Plasm @public_sate https://stake.co.jp/
3. 02 Cross Blockchain Trading Protocols とは 異なるチェーン間の取引。チェーンを跨いだトランザクションとも。 一般に異なるチェーン間の取引は取引所などの信頼できる第三者を媒介にして行っている。 しかし、それでは折角 Trustless なブロックチェーンの恩恵を受けられない。 だから、Trustless なクロスチェーン取引をしたい！
4. 03 Existing Solution 引用： https://techmedia-think.hatenablog.com/entry/2018/10/19/112339, https://zoom-blc.com/atomic-swap Atomic Swap using HTLC
5. 04 Atomic Swap の欠点 1. 対話式プロトコルである。 2. すべての関係者がオンラインである必要がある。 3. 実行中に関係するすべてのブロックチェーンを監視する必要がある。 4. ブロックチェーン間でクロックを同期する必要がある。 5. 事前に確立された安全なオフチェーン通信チャネルに依存する。 6. 転送に長い待機期間が発生する。 7. クロスチェーンスワップを行う度に 各ブロックチェーンで2つずつ、4つのトランザクションが発生する必要がある。 1. Alice → MultiSig Address 1 on chain A 2. Bob → MultiSig Address 2 on chain B 3. MultiSig Address 2 → Alice on chain B 4. MultiSig Address 1 → Bob on chain A このクロスチェーン取引は高価で遅く非効率です。
6. 05 XCLAIM XCLAIM は 安価で高速な世界初の 暗号通貨担保資産発行型 クロスチェーン間取引手法です 参考 : https://eprint.iacr.org/2018/643.pdf
7. 06 暗号通貨担保資産発行型とは
8. 07 基本要件 - Auditability - 誰でも XCLAIM のすべての動作を監査可能。 - Consistency - Lock した量と Issue した量が常に等しい。 - Redeemability - すべてのユーザーは、 CBA を元のチェーンに戻すか 　　同一チェーン内で同等の経済的価値と交換できる。 - Liveness - ユーザーは、第三者の信頼を必要とせずに CBAを発行、転送、およびスワップできる。 - Scale-out - どのユーザーも CBA の発行に貢献できる。 - Compatibility - CBA を発行するスマーコントラクトをサポートしているチェーンと 　　基本的な資金振替をサポートしているチェーンで動作する。
9. 08 単純な Vault によるケース
10. 09 単純な Vault によるケース
11. 10 単純な Vault によるケース
12. 11 基本要件 - Auditability - 誰でも XCLAIM のすべての動作を監査可能。 - Consistency - Lock した量と Issue した量が常に等しい。 - Redeemability - すべてのユーザーは、 CBA を元のチェーンに戻すか 　　同一チェーン内で同等の経済的価値と交換できる。 - Liveness - ユーザーは、第三者の信頼を必要とせずに CBAを発行、転送、およびスワップできる。 - Scale-out - どのユーザーも CBA の発行に貢献できる。 - Compatibility - CBA を発行するスマーコントラクトをサポートしているチェーンと 　　基本的な資金振替をサポートしているチェーンで動作する。
13. 12 改善 1. chainRelay によって正しい振る舞い を証明できるようにする。また合意形成 の検証ができるようにする。 2. Tribunal によって 正しい行動を促すための担保として Proof-or-punishment(証明と処罰)を使 う。
14. 13 Chain Relays: Cross-Chain State Verification chainRelay はコントラクト上で他のチェーンをトレースします。chainRelay は SPV ま たはライトクライントに匹敵する機能を持ちます。 1. inclusion proof 2. consensus verification
15. 14 Issue と Redeem の改善
16. 15 基本要件 - Auditability - 誰でも XCLAIM のすべての動作を監査可能。 - Consistency - Lock した量と Issue した量が常に等しい。 - Redeemability - すべてのユーザーは、 CBA を元のチェーンに戻すか 　　同一チェーン内で同等の経済的価値と交換できる。 - Liveness - ユーザーは、第三者の信頼を必要とせずに CBAを発行、転送、およびスワップできる。 - Scale-out - どのユーザーも CBA の発行に貢献できる。 - Compatibility - CBA を発行するスマーコントラクトをサポートしているチェーンと 　　基本的な資金振替をサポートしているチェーンで動作する。
17. 16 Tribunal: Incentives via Collateralization 不正行為に罰を課す 手段として担保を利用 することで XCLAIM の 誠実な行動を奨励す る。
18. 17 ２つの問題 Vault は Issue Protocols を中に担保金の 撤回(Withdraw)を試みることができる。 複数のユーザが同一の Vault に対して同時に Issue Protocols を試みることができる。
19. 18 為替レートの変動
20. 19 Redeem の改善
21. 20 基本要件 - Auditability - 誰でも XCLAIM のすべての動作を監査可能。 - Consistency - Lock した量と Issue した量が常に等しい。 - Redeemability - すべてのユーザーは、 CBA を元のチェーンに戻すか 　　同一チェーン内で同等の経済的価値と交換できる。 - Liveness - ユーザーは、第三者の信頼を必要とせずに CBAを発行、転送、およびスワップできる。 - Scale-out - どのユーザーも CBA の発行に貢献できる。 - Compatibility - CBA を発行するスマーコントラクトをサポートしているチェーンと 　　基本的な資金振替をサポートしているチェーンで動作する。
22. 21 Multi-vault System: Removing Single Points of Failure
23. 22 基本要件 - Auditability - 誰でも XCLAIM のすべての動作を監査可能。 - Consistency - Lock した量と Issue した量が常に等しい。 - Redeemability - すべてのユーザーは、 CBA を元のチェーンに戻すか 　　同一チェーン内で同等の経済的価値と交換できる。 - Liveness - ユーザーは、第三者の信頼を必要とせずに CBAを発行、転送、およびスワップできる。 - Scale-out - どのユーザーも CBA の発行に貢献できる。 - Compatibility - CBA を発行するスマーコントラクトをサポートしているチェーンと 　　基本的な資金振替をサポートしているチェーンで動作する。
24. 23 Future work (Polkadot×Ethereum Bridge) - Safety 　- 片方のチェーンが 51 %攻撃を受けた時も 　 Consistency を満たし続ける。 - Auditability - 誰でも XCLAIM のすべての動作を監査可能。 - Consistency - Lock した量と Issue した量が常に等しい。 - Redeemability - すべてのユーザーは、 CBA を元のチェーンに戻すか 　　同一チェーン内で同等の経済的価値と交換できる。 - Liveness - ユーザーは、第三者の信頼を必要とせずに CBAを発行、転送、およびスワップできる。 - Scale-out - どのユーザーも CBA の発行に貢献できる。 - Compatibility - CBA を発行するスマーコントラクトをサポートしているチェーンと 　　基本的な資金振替をサポートしているチェーンで動作する。 @SoraSue77 Polkadot × Ethereum Bridge Main Contributor @public_sate Me Please Contact!!