徹底サーベイ : デジタル通貨の15年
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徹底サーベイ : デジタル通貨の15年

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2014年10月31日、ギークオフィス恵比寿にて開催した斉藤賢爾研究会 2014.10「徹底サーベイ : デジタル通貨の15年」(2回目) で使用したスライドです。

2014年10月31日、ギークオフィス恵比寿にて開催した斉藤賢爾研究会 2014.10「徹底サーベイ : デジタル通貨の15年」(2回目) で使用したスライドです。

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徹底サーベイ : デジタル通貨の15年 Presentation Transcript

  • 1. i-WAT Trust Model Geek Credit/Ripple Trust Model * 2005 年に斉藤の博士論文公聴会で使用したスライドから。Ripple が当時少なくとも概念としては存在していた証拠。 徹底サーベイ: デジタル通貨の15年 斉藤賢爾研究会2014.10 (2) ks91@sfc.wide.ad.jp 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.1/37
  • 2. かんたんな自己紹介 斉藤賢爾(さいとうけんじ) 慶應義塾大学SFC 研究所上席所員(訪問) 一般社団法人アカデミーキャンプ代表理事 http://twitter.com/ks91020 http://www.facebook.com/ks91media 経歴 1993 年、コーネル大学大学院よりM.Eng 取得 (コンピュータサイエンス) 2006 年、慶應義塾大学より博士号取得(政策・メディア) インターネットと社会に関する研究・教育に従事 慶應義塾大学SFC 村井研究室所属 主な研究テーマ: 「人間のデジタル通貨」の開発と実用化 福島のこどもたちのための「アカデミーキャンプ」を実施 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.2/37
  • 3. かんたんな自己紹介 斉藤賢爾(さいとうけんじ) 慶應義塾大学SFC 研究所上席所員(訪問) 一般社団法人アカデミーキャンプ代表理事 http://twitter.com/ks91020 http://www.facebook.com/ks91media 経歴 1993 年、コーネル大学大学院よりM.Eng 取得 (コンピュータサイエンス) 2006 年、慶應義塾大学より博士号取得(政策・メディア) インターネットと社会に関する研究・教育に従事 慶應義塾大学SFC 村井研究室所属 主な研究テーマ: 「人間のデジタル通貨」の開発と実用化 福島のこどもたちのための「アカデミーキャンプ」を実施 ! つながってるね！ 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.2/37
  • 4. この回の目的と手段 デジタル通貨の研究開発の最近15 年を俯瞰します 2000 年より過去の基礎技術についても見ます IOU 通貨! ブロックチェイン通貨の変形を試みます ブロックチェインの発想の源流を探る思考実験 です 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.3/37
  • 5. トピック(青字は自分) 2000 年より過去 Blind signature (1983) Magic Money (1990s) Hashcash (1997) 20002006 年 MojoNation (2000), Karma (2003) Samsara (2003), PPay (2003), i-WAT (2003) Ripple (この辺) 20072014 年 SSC (2008) Bitcoin (2008), (altcoins), Ethereum (2014) 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.4/37
  • 6. 2000年より過去 Blind signature (1983) 匿名の支払いのためのデジタル署名 Magic Money (1990s) Blind signature を応用したPGP 通貨 匿名プログラマPr0duct Cypher による 特許権を侵害していたため違法 Hashcash (1997) スパム抑止のためのProof Of Work Bitcoin の構想で応用される 背景: インターネットの商用利用のはじまり 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.5/37
  • 7. 基礎技術- 暗号学的ハッシュ関数 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.6/37
  • 8. 基礎技術- デジタル署名 本人が送ったものであり改竄されていないことが証明できる RSA, DSA, ECDSA (楕円曲線DSA) 等 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.7/37
  • 9. Blind Signature 署名対象を隠してデジタル署名する 乱数を被せたデータに署名してもらい、 戻ってきた署名から乱数を剥ぎとる 応用イメージ(匿名での支払い) 1. “造幣局” がA さんのコインに署名する 2. A さんがB さんに支払う 3. B さんが“造幣局” にコインを戻すが、 誰のコインか判別できない DigiCash (1990) 論文“On blind signatures and perfect crimes” (1992) が新聞を使った完全犯罪の可能性に言及 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.8/37
  • 10. Hashcash メールヘッダに多少のCPU 時間を使って計算できる スタンプを載せる 例: X-Hashcash: 1:20:060408:adam@cypherspace.org::1QTjaYd7niiQA/sc:ePa SHA-1 ハッシュ値の最初の20 ビット(当時) が 0 になるような乱数を入れる これによりスパムを抑止する 1 通のメールの送信準備に1 秒ほどかかる 受信側での確認は一瞬で、スタンプが無効なら スパムと扱う スパマーは大きな打撃を受ける Bitcoin の設計文書がこの仕組みに言及している徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.9/37
  • 11. 20002006年(青字は自分) MojoNation (2000) ファイル取引のためのトークンサーバ Karma (2003) DHT によるバンクセット Samsara (2003) ストレージのバーター取引システム PPay (2003), i-WAT (2003) IOU 通貨 Ripple (この辺) 支払いルーティング 背景: P2P の実用化とP2P の経済的側面 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.10/37
  • 12. DHT (Distributed Hash Table) ハッシュ表/ハッシュテーブル < キー, 値> ペアを格納し、高速にルックアップ するためのデータ構造+アルゴリズム 分散ハッシュテーブル ハッシュ表の考え方を拡張 ネットワーク上に< キー, 値> ペアを格納し、 キーに対応する値をルックアップする 手法 ノードの識別子とキーを暗号学的ハッシュ関数で 同一の固定長ビット空間に配置 当該空間上でキーに近接するノードに < キー, 値> ペアを格納する 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.11/37
  • 13. Samsara a (a) (b) (a) (b) (c) a) Storing a claim (a) (b) (c) (a) (b) (c) Data owned by x Storage claim by x b) Forwarding the claim c) Finding a cycle B X B C B C B C A x a a a 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.12/37
  • 14. i-WAT 取引手順の概要 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.13/37
  • 15. i-WAT 取引手順の概要 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.13/37
  • 16. i-WAT 取引手順の概要 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.13/37
  • 17. ROT (Reduction Over Time) 機能を標準搭載、発券時に指定可能(2005 年に実応用) 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.14/37
  • 18. Ripple Ripple path A さんがC さんに支払いたいが、直接つながりが ない A さんはB さんに支払える B さんはC さんに支払える A!B!C がripple path となる 手数料を共通通貨であるXRP (Ripple credits) で 支払う 実装までずいぶんかかった印象 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.15/37
  • 19. 20072014年(青字は自分) SSC (2008) Samsara + i-WAT で実現するストレージ本位通貨 Bitcoin (2008), (altcoins), Ethereum (2014) ブロックチェイン通貨/分散応用プラットフォーム 背景: 広義のサイバーフィジカルな環境の出現 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.16/37
  • 20. ビットコインシステム 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.17/37
  • 21. ブロックチェインの概要 1. 各マイナーは、過去10 分ほどの間に収集した取引データを ブロックに格納し、マイニング(くじ引き) を行う 2. 成功したらネットワーク内にブロードキャストする 3. 各マイナーは、それをチェインの新しい末尾と認めるなら、 その後ろにブロックを繋げるべく1 に戻る 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.18/37
  • 22. 量の限界 21 万ブロック毎(約4 年毎) に、マイナーへの報酬(手数料除く) は 半減する このことにより2,100 万BTC という極限値が求まる 1 億分の1 BTC が最小単位なので、2140 年頃、手数料を除く報酬 はゼロになる 20,999,999.9769 BTC を「採掘」し終える 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.19/37
  • 23. マイニング 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.20/37
  • 24. ターゲットの調整 ターゲットはブロックに埋め込まれている 10/31 現在のターゲット(16 進表記): 00000000000000001E8DC00000000000 00000000000000000000000000000000 その値を、マイニングが平均して10 分に1 回の割合 で成功するように調整する 調整は2,016 ブロック毎に行う 調整が完璧であれば丁度2 週間となる 実際にかかった時間と2 週間を比較し、新しい ターゲットをブロックに埋め込む 1 4  4 倍を超えて変化させない 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.21/37
  • 25. POW による保護 Proof Of Work (作業証明) を課すことで改ざんを抑止する 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.22/37
  • 26. 取引の形式 一度参照された出力(=コイン) は、消費済みとなり、 二度と使えない徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.23/37
  • 27. 取引の実現方法 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.24/37
  • 28. スクリプト(通常) 出力側: OP_DUP OP_HASH160 OP_PUSHDATA* < 公開鍵ハッシュ値> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG 入力側: OP_PUSHDATA* < 署名> OP_PUSHDATA* < 公開鍵> 公開鍵ハッシュ値に宛てたトランザクションの出力と、参照 する入力のスクリプト 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.25/37
  • 29. スクリプトの処理 入力側! 出力側の順にスクリプトを結合する 左から順にスタックに積み、処理していく (実際の処理では、演算子を律儀にスタックに積む必要は無い) 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.26/37
  • 30. スクリプト(生成) 出力側: OP_PUSHDATA* < 公開鍵> OP_CHECKSIG 入力側: OP_PUSHDATA* < 署名> 生成取引の出力と、参照する入力のスクリプト 自分の公開鍵は知っているのでハッシュ値で指定する必 要はない 安全性を160 ビットに落とさずに済む 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.27/37
  • 31. Ethereum ブロックチェインの応用プラットフォーム スマートコントラクトとして抽象化 ある意味新たな新聞(公知化プラットフォーム) チューリング完全な言語(プログラミング言語) を提供 いかなる逐次アルゴリズムも記述可能 手数料をEther で支払う 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.28/37
  • 32. Ethereum への懸念 下位P2P ネットワークが健全であることに依存 エクリプス攻撃(経路表ポイズニング) に対して 脆弱では？ スケーラブルでない構造 世界のあらゆるスマートコントラクトを処理 可能か？ どちらも根本的なところで分散化されていないことの 問題 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.29/37
  • 33. エクリプス攻撃 - A modest number of malicious nodes eclipse correct nodes from each other's view A B D E H I G C F 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.30/37
  • 34. スケーラブルなP2P ネットワークとは Kademlia の場合(DHT の一種) 4 ビットのID 空間でバケット長k = 2 の例 ノード0110 から見た場合、灰色で囲まれたノード群が経路表の各バケットの 対象となり、それぞれ02 個のリンク(矢印) を持てる 数十万ノードで動いている実績 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.31/37
  • 35. ブロックチェイン通貨の終わり方 終わりゆくaltcoins を観察することで分かることは？ Auroracoin Coinye Bitcoin のようなポピュラーなシステムには適用でき ないかも知れない 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.32/37
  • 36. ブロックチェイン通貨の導出 IOU 通貨! ブロックチェイン通貨の変形 約束! 量 負債! 汲み出し 承認の集団化 ブロック化、ブロックチェイン化 追記人の選択方式 署名チェインが維持されていることの意味 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.33/37
  • 37. 紙券IOU通貨 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.34/37
  • 38. デジタルIOU通貨 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.35/37
  • 39. ブロックチェイン通貨 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.36/37
  • 40. ご質問や議論を 徹底サーベイ: デジタル通貨の15 年— 2014-10-31 – p.37/37