IBM Developer Dojo Hyperledger Fabric 20200304

本資料は2020年3月4日に開催したIBM Developer Dojo Onlineのマテリアルです。

Transcript

1. IBM Developer Dojo Blockchain/Hyperledger Fabric ⼊⾨編 Taiji Hagino IBM Developer Advocacy Tokyo Team Sr. Developer Advocate IBM Champion Regional Director @taiponrock
2. 萩野 たいじ（Taiji Hagino） Sr. Developer Advocate IBM Champion Program Regional Director IBM Node-RED/Node.js, Swift, Hyperledger Fabric, Functions 共著︓はじめてのNode-RED、DevRel Q&A 連載︓⽉間I/O Node-RED実践プログラミング @taiponrock フォロー、友達リクエストはお気軽に︕ @taiponrock #nodered #noderedjp
3. City Leader AKIRA ONISHI City Team TAIJI HAGINO KYOKO NISHITO AYA TOKURA NORIKO KATO Program Manager TOSHIO YAMASHITA Client Team YASUSHI OSONOI JUNKI SAGAWA IBM Developer Advocate Tokyo Team Tokyo Team is a part of Worldwide Developer Advocate Teams! https://developer.ibm.com/cities/tokyo-jp/
4. 学習の⽬的とゴール ⽬的 Blockchainの概要について理解し、Hyperledger Fabricを使え るようになる ゴール IBM Blockchain Platformを使ってHyperledger Fabricのネット ワーク構築⽅法を理解する このコースを学ぶ⽅の想定スキル Webアプリケーション開発経験者の⽅、データベースの知識を お持ちの⽅
5. 事前準備 1. IBM Cloudアカウント(無料)の取得 2. IBM Cloud 標準アカウントへのアップグレード （PAYGまたはサブスクリプション） 3. Webブラウザー Chrome または Firefoxの導⼊
6. IBM Cloudアカウント作成はスマホで︕ https://ibm.biz/BdzWbG
7. ⽬次 1. ブロックチェーンとは 2. ブロックチェーン技術について 3. Hyperledger Fabric 4. IBM Blockchain Platform (IBP) 5. ハンズオン 6. 課題
8. ⽬次 1. ブロックチェーンとは 2. ブロックチェーン技術について 3. Hyperledger Fabric 4. IBM Blockchain Platform (IBP) 5. ハンズオン 6. 課題
9. 9 9 • Hyperledger Fabric v1.0（商⽤版） • Hyperledgerメンバー 100+ • ウォルマート、BC⾷品 トレーサビリティ • ブロックチェーン推進協会 （BCCC）発⾜ • ⽇本ブロックチェーン協会 （JBA）発⾜ • IBM BCクラウドサービ ス、Garage開始 • 経済産業省 BCレポート • イーサリウムプロジェ クト開始 • R3プロジェクト開始 • マウントゴックス事 件 • Dell、Expediaがビ ットコインの受付開 始 • ビットコイン 運⽤開始 ブロックチェーンの歴史︓ 仮想通貨からビジネス・ブロックチェーンへ 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 • サトシ・ナカモト ビットコイン論⽂ 発表 • キプロス⾦融危 機にてビットコ イン価格急騰 • Hyperledgerプロジェクト 開始 • JPX、みずほFG 等国内⾦融機関で BC実証実験 • マースク、BC物流サプラ イチェーン • 他、⾦融/⾮⾦融でのBC 広がり BC:ブロックチェーン 2018 ビジネス・ブロックチェーンが 実証実験から本番運⽤へ
10. 10 10 ブロックチェーンの適⽤が有望な分野と市場規模予想 ※（出典）経産省︓ブロックチェーン技術を活⽤したサービスに関する国内外動向調査報告書（概要） http://www.meti.go.jp/press/2016/04/20160428003/20160428003-1.pdf （出典）⽇本経済新聞2016/8/15付朝刊 ブロックチェーンの潜在市場規模は 約67兆円※と⾒込まれています。 従来の暗号通貨のみならず、様々な ユースケースが想定されます。
11. 11 ブロックチェーンとは︓分散台帳技術 (DLT: Distributed Ledger Technology) • ネットワークの全取引の履歴を記録する台帳を、それぞれの参加者が持つ • ブロックチェーン技術を⽤いて台帳管理を⾮集中化することにより、各種取引の期間・コスト・脆弱性を 改善することが期待されている 保険会社 監査 規制当局 企業A 銀⾏ 企業B Blockchain • 全ての参加者は複製された同じ内容の台帳を保持 • デジタル署名／暗号化された取引と台帳 • 参加者により取引が検証され合意形成により台帳を更新 保険会社 監査 規制当局 企業A 銀⾏ 企業B l 各参加者が個別内容の台帳を保有 l 決済機関等による集中データ管理 l 各社システム間での個別のデータ連携 l すべての参加者が同一内容の台帳を保有 l 管理主体を持たない非集中・分散データ管理 l ブロックチェーン機能による統一されたデータ連携 与信システムの構築・連携実績 ブロックチェーンでの台帳管理 A社 台帳 B社 台帳 分散 台帳 分散 台帳 分散 台帳 分散 台帳 分散 台帳 分散 台帳 電⼦化・共有されたビジネス・ルール スマートコントラクト 参加者の合意形成による信頼性の担保 コンセンサス ブロック＝取引記録の連鎖 ブロックチェーン
12. ⽬次 1. ブロックチェーンとは 2. ブロックチェーン技術について 3. Hyperledger Fabric 4. IBM Blockchain Platform (IBP) 5. ハンズオン 6. 課題
13. 13 © 2018 IBM Corporation ブロックチェーンの要素技術 「ブロック」 • 各ブロックのヘッダーには親ブロックのブロックハッシュが含まれており、ハッシュ値が編みこまれて いくイメージ • 途中で改ざんすると、当該ハッシュ値が正当な値ではないことが、即座に確認可能 b(0) b(1) b(2) b(3) b(4) 0~1の間に発⽣した トランザクション 0番⽬のブロック 1番⽬のブロック 2番⽬のブロック 3番⽬のブロック ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 未承認 トランザクション 1~2の間に発⽣した トランザクション 2~3の間に発⽣した トランザクション ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 トランザクション ＝ 取引
14. 14 © 2018 IBM Corporation • 同じ値が出⼒（ハッシュ値）︓同じ値の場合は、同じ値が出⼒される。1⽂字でも異なれば、原則全 く無関係の値が出⼒される。⼊⼒データを改ざんするとハッシュ値が変わるため、全く無関係の値が 出⼒されることになり、改ざんの防⽌ができる • ⼀⽅向性︓ハッシュ値から、元の⼊⼒データを推測することは困難 • 固定出⼒値︓⼊⼒値の⻑さに関わらず、固定⻑の出⼒値が出⼒ AからBに $100送ります AからCに $100送ります ハッシュ関数 （SHA-256） 25F62A5A3D414EC6E209 07DF7F367F2B72625AAD E552DB64C07933F6044F C49A 7A55DDE3EEBE5AC95E8 E41A0FD1085B9241A1D9 D7FBC6F72A63BB802F64 09FD ⼊⼒データ（メッセージ） 固定⻑のハッシュ値 SHA-256は「Secure Hash Algorithm 256-bit」の略、256ビット（32バイト）⻑のハッシュ値、16進数で64桁 ブロックチェーンの要素技術 「ハッシュ関数」
15. 15 © 2018 IBM Corporation ビットコインにおける「ブロック」⽣成と書き込み b(0) b(1) b(2) 0~1の間に発⽣した トランザクション 10分 ブロック(0) 10分 ブロック(1) 10分 ブロック(2) 10分のブロック(3) ハッシュ値 ハッシュ値 1~2の間に発⽣した トランザクション ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 取引記録 入金 出金 直前のブロックのハッシュ値（ダイジェスト） ノンス 取引記録 入金 出金 ： • ビットコインの参加者に課される「計算競争」 • トランザクション・プールに⼊っている取引データ、前のブロックのハッシュ値、タイム スタンプを「ブロック」に詰め、「ノンス」と呼ばれる適当な数を⼊れながら、そのブ ロックの先頭に所定の数だけ「０」が並ぶ条件を満たす「ノンス」(nonce)を発⾒する 出典: 国立情報学研究所ニュース [NII Today] 第69号 平成27年9月 「仮想通貨の技術と課題」
16. 16 © 2018 IBM Corporation ビットコインにおける「インセンティブ」と「マイニング」 • 計算競争のインセンティブは、ビットコインの報酬 • 計算競争が⾏われるたびに⼀定額（*）のビットコインが新規発⾏され、直近約１０分間に⾏われ た取引の⼿数料とともに、計算競争の勝利者のものとなる。これがあたかも⾦の採掘のようであ ることから、計算競争は「採掘（マイニング）」と呼ばれている • 計算競争の敗者は、勝利者の計算とブロックへの書き込みを検証する • 参加者は再び次のブロックでの「計算競争」に戻る 図の出典: http://cryptocurrency-life.com/archives/85 * ビットコインではマイニング報酬が決まっており、 約4年ごとに報酬が半分になる「半減期」がありま す。2018年9⽉時点の報酬は12.5BTCで、次の半 減期には6.25BTCになる予定です。
17. 17 © 2018 IBM Corporation ビットコインでの「コンセンサス」 Proof-of-Work Proof-of-Stake Proof-of-Importance 特徴 仕事量による合意形成 所有量による合意形成 重要度による合意形成 メリット 取引の改ざんに強い PoWのデメリットを解消でき る 流動性を担保（極端に貧 富の差が生まれない） デメリット - 電気代が高くつく - 51%を占有されると改ざん され得る 流動性を損なう 貧富の差が生まれる 極端には生まれないかも しれないが、貧富の格は 存在する 利用例 Bitcoin, Monero, Zcash ADA, NEXT, Ethereum (今後) nem • コンセンサス ＝ 取引が正しいことを合意する⽅法 • ビットコインにおいては、勝利者がまとめたブロックに対して、計算の解（Proof-of-Work） を出すマイニングに参加した利⽤者それぞれが内容を検証し、「問題ない」と判断すること • 「問題ない」と判断されたブロックは既存のブロックと接続されて保存される コンセンサス・アルゴリズムの代表的な種類
18. 18 © 2018 IBM Corporation 「スマート・コントラクト」 • 1990年代にNick Szaboという法学者・暗号学者によって最初に提唱 • ⾃動販売機の例 • 狭義〜広義でいろいろな説明(⾒⽅）がある︓ • プログラムコード︓ビジネス・ルールのプログラム化 • 契約（コントラクト）の⾃動執⾏ • 執⾏条件と契約内容を事前に定義し、条件に合致 したイベントが発⽣すると⾃動執⾏する • DAO（Decentralized Autonomous Organization） 実現のための主要概念 • 契約に基づく取引内容をプログラムで定義し、契約条件の確認や履⾏を⾃動で実⾏する 仕組み
19. 19 © 2018 IBM Corporation ブロックチェーンの４つの技術要素 スマート・ コントラクト 処理の⾃動化 セキュリティ 改ざん防⽌ プライバシー 分散台帳 同じ取引記録 を共有 コンセンサス 参加者の合意 形成による 信頼性を担保 電⼦署名や認証機能により 参加者間の匿名性を確保し たり取引内容のプライバ シーを保護する仕組み ビジネス・ロジックによる 処理の⾃動化や、柔軟な 台帳の活⽤を実現する為の 仕組み 分散ノード間で取引の完全 性をシステム的に検証し、 保障する仕組み ビジネス・ネットワーク上 の参加者間で共有される 取引データ台帳 ブロックチェーンは「分散台帳」「スマート・コントラクト」「コンセンサス」「セキュリティ」の４ つの技術要素で構成されています。
20. ⽬次 1. ブロックチェーンとは 2. ブロックチェーン技術について 3. Hyperledger Fabric 4. IBM Blockchain Platform (IBP) 5. ハンズオン 6. 課題
21. 21 ブロックチェーン技術の位置付け コンソーシアム ／標準化団体 パブリック コンソーシアム ／プライベート 暗号通貨 仮想通貨 仮想通貨 （ビジネス・ユースケース） 汎⽤的な利⽤ ビジネス向けブロックチェーン
22. 22 ビジネス向けの許可制ブロックチェーン Hyperledger Fabric 暗号通貨 ⾮暗号通貨 パブリック型 コンソーシアム型/ プライベート型 • 誰でも参加可能 (パブリック) ü 悪意のある参加者 • 仮想通貨ベース ü 取引⼿数料の考慮 • マイニングによる合意形成 ü 処理能⼒の制約 • スマート・コントラクト （Ethereum） 許可制ブロックチェーン パブリック/仮想通貨ベース • 特定された複数の会社や組織をまたが る業務に適⽤ • スマート・コントラクト （共有されたビジネス・プロセスを 合意に基づき実⾏） • セキュリティとプライバシー • ⾼い処理性能 ü スループットとレスポンス 共有された ビジネス・ プロセス ⾼信頼の 分散台帳
23. 23 Hyperledger Fabric Project について • Hyperledger Fabric とはブロックチェーン・フレームワークの実装であり、The Linux Foundation が主催する hyperledger project の⼀つ • Foundation ではモジュラー型のアーキテクチャーでの業務やソリューションの開発を⽬指している – コンセンサス、メ ンバーシップ・サービスなどをプラグアンドプレイでことを想定 • Hyperledger Fabricではコンテナ技術を活⽤し、”チェーンコード”と呼ばれるスマートコントラクト（アプリケーショ ンロジック）を稼働させる。Hyperledger Fabric は最初、Digital Asset及びIBM から最初のハッカソンの結果として提 供された
24. 24 主なブロックチェーン技術間での⽐較 Hyperledger Fabric Ethereum Bitcoin 主なユースケース 汎⽤ 汎⽤ Settlement （コードの）ガバナンス Linux Foundation Ethereum 開発者 Bitcoin 開発者 暗号通貨 なし Ether BTC マイニング なし あり (PoW, PoS) あり (PoW) コンセンサス・ネットワーク/ ⽅法 Solo, raft - 選択可能 マイニング マイニング ネットワーク参加者 プライベート (許可された者のみ) パブリック / プライベート パブリック ファイナリティ あり -トランザクション終了時確定 -これにより秒数千件処理実績あり あいまい あいまい 台帳データのスナップショット Key-Value DB (world state) で提供 World state in blocks で提供 なし プライバシー 許可されたユーザーのみ参加可能 オープン オープン スマートコントラクトを 記述するプログラミング⾔語 JavaScript / Go / Java (major languages) Solidity (special language) N/A
25. 25 IBM Blockchain / © 2018 IBM Corporation 25 Hyperledger Fabricのロードマップ • Channels • Selective endorsement • SOLO/Kafka orderers • LevelDB or CouchDB • Javascript chaincode • Connection profile • Encryption library • Attribute access control • CouchDB indexes • Channel based events • ACLs • Service discovery • Pluggable endorsement and validation • Private Data Collections • State based endorsement • Java chaincode • CouchDB pagination • Identity Mixer • Burrow EVM • Operational metrics and logging • SDK and shim improvements • Burrow EVM Enhancement • Long Term Service (LTS) support 07/17 03/18 06/18 10/18 4Q/18 * 3Q/19 * Based on https://wiki.hyperledger.org/projects/fabric/roadmap - Dates determined by the Hyperledger community - (*) Subject to change v1 v1.1 v1.2 v1.3 v1.4 v2.0 • Local collections • SDK improvements • Lifecycle changes • Revocation for Idemixer • Digital Token • RAFT
26. 26 Hyperledger Fabric 2.0 新機能 1. スマートコントラクトの分散型ガバナンス 2. コラボレーションとコンセンサスのための新しいチェーンコードアプリケーションパターン 3. プライベートデータの機能強化 4. 外部チェーンコードランチャー 5. CouchDBのパフォーマンスを向上させるState Databaseキャッシュ 6. AlpineベースのDockerイメージ 7. サンプルテストネットワーク 参照︓ https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-2.0/whatsnew.html v2.0では、チェーンコードのライフサイクルがより分散管理を意識 した仕様になっていたり、PDCの機能拡張や、チェーンコードコン テナをkubernetesの管理下に置けるようになったなどです。 その他にkafka ordererのdeprecationによるraftへの移⾏の推進な どが発表されています。
27. ⽬次 1. ブロックチェーンとは 2. ブロックチェーン技術について 3. Hyperledger Fabric 4. IBM Blockchain Platform (IBP) 5. ハンズオン 6. 課題
28. 31 31 Aug 2015 IBM starts developing first prototype of blockchain technology (Open Blockchain); first client engagements Feb 2016 IBM becomes a founding member of Linux Foundation Hyperledger; donates code and intellectual property Jun 2016 IBM opens first blockchain garages for clients; Hyperledger Fabric v0.6 released Dec 2016 Number of IBM blockchain client engagements now totals over 400 Feb 2018 IBM Blockchain Platform Starter Plan announced at THINK Jul 2017 Fabric 1.0 released; IBM Blockchain Platform announced soon after Nov 2018 IBM introduces hybrid and multi-cloud networks Feb 2019 IBM Blockchain Platform free 2.0 beta IBMは⻑くブロックチェーンに参画
29. 32 32 IBMの提供するソリューションとプラットフォーム Blockchain Solutions - Blockchainを内包したSaaS型ア プリ (IBM Blockchain Platform を別途購⼊の必要はない) グローバル・インダストリー・プラットフォーム TradeLens IBM Food Trust IBM World Wire Trusted Identity (we.trade) IBM Blockchain Platform (IBP - 2種類) - for IBM Cloud - for Multicloud IBMブロックチェーン・プラットフォーム v2 • IBM® Blockchain PlatformはIBMが運⽤するフルスタックのblockchain- as-a-service (BaaS) を提供 • ブロックチェーンのためのコンポーネントをお客様の要望に合わせて下記の ような環境で提供 IBM Cloud, IBM Cloud Privateの元でのオンプレミス Amazon Web Services (AWS)のような他社提供のクラウド Hyperledger Project Open blockchain technology for enterprise 仮想通貨watchの記事
30. 33 33 IBM Blockchain Platform Roadmap • Fully managed enterprise grade blockchain-as-a-service • Built on Fabric 1.0 • Built on LinuxONE • Entry level developer blockchain environment • Simple one-click provision and easy simulation of a multi-org environment • Same look and feel as Enterprise Plan • New networks provisioned with Fabric v1.1 • Additional data centre locations • Based on Fabric v1.1 • Available in many data centres • Free 30 day trial • Provisioned using IBM Containers • Updated to Fabric v1.2.1 • On-prem peer solution • Built on Fabric v1.2.1 • Provisioned using IBM Cloud Private 08/17 02/18 05/18 06/18 10/18 10/18 Enterprise Plan v1.1 Remote Peer Beta announcment Starter Plan announced Enterprise Plan GA Starter Plan GA Starter Plan v1.2.1 • Next generation platform enabling networks across multi infrastructures • Developer VSCode plug-in for IBP 2/19 v2.0 beta 2Q/19 * v2.0 GA
31. 34 © 2019 IBM Corporation IBM Confidential 34 IBM Blockchain Platform v2 全体像 Infrastructure Hyperledger Fabric IBM Blockchain Platform IBM Blockchain Platform Ledger Developer tools Operator & Governance Tools Smart Contract Application (SDK) Network Components Deployment (Kubernetes) IBM Cloud, AWS, Azure, On premises
32. ⽬次 1. ブロックチェーンとは 2. ブロックチェーン技術について 3. Hyperledger Fabric 4. IBM Blockchain Platform (IBP) 5. ハンズオン 6. 課題
33. ハンズオン ibm.biz/IBPWS01
34. ⽬次 1. ブロックチェーンとは 2. ブロックチェーン技術について 3. Hyperledger Fabric 4. IBM Blockchain Platform (IBP) 5. IBP Demo 6. 課題
35. 5. 課題 チュートリアル: IBM fabcarサンプル https://github.com/IBM/fabcar-blockchain-sample/blob/master/README.md ⽇本語解説へのLink: https://github.com/IBM/fabcar-blockchain-sample/blob/master/README-ja.md オプション課題: Hyperledger Fabric公式チュートリアル https://github.com/hyperledger/fabric-samples balance-transfer（Node.js SDKを利⽤） –単純な⼝座間の残⾼移動のサンプルだが、Channelの作成〜トランザクションの実⾏、クエリまでひとと おりをシェルで実⾏しているため、シェルとアプリの中⾝を参考にできる
36. おすすめ情報 ▪Web連載「Hyperledger Fabric⼊⾨」シリーズ︓ 第 1 回: 基本的な構成 第 2 回: Peer/チャネル/Endorsement Policy の解説 第 3 回: コンセンサス/Ordering Service/Kafka/Zookeeper 第 4 回: Membership Service Provider 第 5 回: チェーンコードの書き⽅ 第 6 回: Hyperledger Fabric v1.4 のプログラミングモデル ▪公式ドキュメント︓ https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/latest/ ▪フォーラム、メーリングリスト https://lists.hyperledger.org/ https://chat.hyperledger.org/
37. アンケート こちらからアンケートへのご回答をお願いします︕ http://ibm.biz/dojo-jp-qa