Future Sync Vol.5 Blockchain Technology presentation material

1. Blockchain
~ビットコインを支える技術~
の現在と未来
Nayuta 栗元憲一
Photo/ The Flat Evening - Adam Meek

2. Agenda
1. Bitcoinとは
2. Blockchain解説
3. Blockchainの通貨以外への応用
4. Bitcoin現状
5. まとめ
0. 自己紹介

3. 十数年SoC(System on Chip)の開発に従事
Androidとハードウェアを組み合わせたソリューションの開発
BLEを用いたセンサーネットワークソリューションの開発
Androidアプリ開発に従事
Androidとハードウェアを組み合わせたソリューションの開発
BLEを用いたセンサーネットワークソリューションの開発
栗元憲一
しかじろう
Hardware 組み込み Mobile Cloud
Nayuta http://nayuta.co

4. IoT関連オリジナルプロダクト
IoTへのblockchain応用研究
sensor networkを用いたcustomer solution
(BLE組み込みソフト&ハード&クラウド)
Nayuta: サンスクリット語の那由他 (=10の62乗)より。沢山の物がネットワークで
つながって行くイメージを表しています。
Nayuta http://nayuta.co

5. 1. Bitcoinとは
2. Blockchain解説
3. Blockchainの通貨以外への応用
4. Bitcoin現状
5. まとめ
0. 自己紹介
Agenda

6. •P2P型決済網
•その決済網で使用できる仮想通貨
•国家を超えて使用できる
•発行主体が無い
•現在、手数料は格安
•途上国で銀行システムに入ってない人にメリット
Bitcoin

7. 世界中のBitcon WalletがP2Pで繋がって、Bitcoin
ネットワークを構成している。
そのネットワークに自分の PCを接続する。
どこかのWalletとBitcoinをやりとりできる。
このBitcoinネットワークが決済承認も行う。
(SPVノードと呼ばれるマイニングしない
ノードは今回考察から外しています）
決済承認はマイニングと呼ばれる競争で、
競争に勝つとBitcoinが貰える。Bitcoinが
生み出されるのはこの方法のみ。
重要：
どこにも中心サーバーは無い！
自由にP2P網に参加できる！
誰も認証を誤摩化せない！
誰も認証網を止めれない！
特定の発行組織が無い！

8. •Decentralized
•Trustless
この二つの特徴が非常に重要な物となっています。
この意味を理解してもらうことが今回の一つの目標です。
Bitcoin

9. 1. Bitcoinとは
2. Blockchain解説
3. Blockchainの通貨以外への応用
4. Bitcoin現状
5. まとめ
0. 自己紹介
Agenda

10. 厳密さを無視してイメージを説明します。
アルゴリズムの部分は理解できなくてもOK
Blockchain

11. •なりすまし(勝手に人のお金を使う)を防げる?
•二重使用(自分のお金を複数回使う)を防げる?
•P2Pの各ノードに情報が届くタイミングには
差があるが一意にできる？
Bitcoinの解決策 - Blockchain technology
P2P網で決済って、簡単にできるの？？？

12. •これまでの世界中での Bitcoin使用歴
(transaction)すべてを全ノードが
持っている
•10分間で行われたtransactionに
対して認証し、後ろに加えて行く
•P2Pなので時々一意にならない時があ
るが、一意に収束するように
なっている
全体構造

13. 自分宛の未使用transactionを集めて入力とし、金
額と送る相手の公開鍵を合わせて transactionとす
る
デジタル署名を含めることで、他の人でなく、間違い
なく本人が使用することを宣言したことをアルゴリズ
ム的に保証する。
このtransactionをP2P Bitcoinネットワークに
流してProof of workで認証してもらう。
Transaction 生成

14. 10分間のtransactionを集めて、それぞれの
ノードが認証競争を始めます。
認証競争に勝った人はビットコインが
与えられます。
そのため認証競争を miningと呼びます。
金の採掘のイメージ
ビットコインが生み出されるのは
この認証競争からのみです。
認証競争は数学的なクイズを解く
解けた人は結果を皆に流します
Proof of work と mining

15. 前回のQuizの答え
今回のtransactionの集まり
自分への報酬transaction
+
任意の数値
ハッシュ 0000000000000001245abdf6789
09dc87654fc345676be76526890
7336ef7800875ffc432b35678
先頭にN桁0が続く
この条件を満たす任意の数値を求
めるのがクイズ
Proof of work と mining

16. Aさん->Cさん10BTC
Dさん->Fさん0.1BTC
Hさん->Aさん0.5BTC
…
....
…
…
Xさん->Mさん5BTC
Nさん->Cさん100BTC
Dさん->Oさん0.1BTC
Hさん->Kさん4.2BTC
…
....
…
…
Bさん->Aさん0.01BTC
Aさん->Cさん0.3BTC
Gさん->Fさん0.5BTC
Hさん->Aさん21BTC
…
....
…
…
Lさん->Mさん4BTC
Aさん->Oさん43BTC
Dさん->Cさん0.1BTC
Lさん->Aさん0.52BTC
…
....
…
…
Xさん->Qさん5.6BTC
ハッシュで繋がっているため改ざんが難しい
Blockchainのイメージ

17. どこにも権威が存在しない
中央サーバー無しにクリティカルな
transaction記録
Decentralized

18. 誰一人Bitcoinネットワークを騙す事が出来
ない
Bitcoinネットワークは人•組織は悪い事を
する前提で、それでも機能するように設計
されます。
人間を信用しないシステムこそが、
人間性を満たす社会を創るという考えで
す。
Trustless

19. 発行主体が無い
参加者がそのまま認証サーバーの一部に
Decentralized
Trustless
Blockchainの特徴まとめ

20. 1. Bitcoinとは
2. Blockchain解説
3. Blockchainの通貨以外への応用
4. Bitcoin現状
5. まとめ
0. 自己紹介
Agenda

21. Bitcoinの技術的イノベーションと投機話で世界中で話題に !
多数の参加者が必要な分野で、人が疑うような革新的技術は発
明と同じぐらい実証が難しい。
-> お金儲けのインセンティブによって、その壁を超えた

22. 発行主体の無いP2P認証網によるデジタル通貨
スゴい！
権威者無しのP2Pネットワークで一意な取引が
できるシステム自体がスゴいんじゃなの?

23. BitcoinのTechnologyを
通貨以外の物に適用しよう!
Bitcoin2.0

24. blockchainは、、、
•権威者無しのP2P網によるデジタル通貨
•権威者無しで、ネット上のIDとID間取引を一意に決めれるシステム
•ある時刻であるデータが存在していたことを証明できる公共データベース
•秘密鍵の持ち主と公開鍵を紐づけることができる公共のデータベース
•Paxosのような分散データベース合意アルゴリズムの上位概念
等、人によって様々な捉え方がされています。

25. Domain Name Registrationは先に名前を取った人の物であり、同
一名称は後から受け付けられない。Domain Nameを持っている人
は買いたい人がいれば売る事ができる。
Blockchain technologyそのもの！
Namecoin

26. 基本的には first-to-fileの名前登録データベース
http://***.bit という.bitのDomain Nameの登録ができる。
***.bitを見るためにはadd-onをインストール
ICANNの力の及ばない所に存在している!
Namecoin

27. 権威の外に存在していることの重要性
mining serverを自主的に提供する人が存在する限り止まらない!
Namecoin

28. 実体のあるデバイスの所有権を
BlockChain technologyを用いて
コントロールするコンセプト
smart contract の一種
https://en.bitcoin.it/wiki/Smart_Property
proposed by Nick Szabo in his 1997 paper
Smart Property

29. identification key
メーカが製造時に生成
ダッシュボード等でアクセ
ス可能に
ownership key
0.00….1BTC
仮にT Coinとする
https://en.bitcoin.it/wiki/Smart_Property
example: 車のオーナーシップ

30. owner
売りたい
買いたい
①nonce生成して送る
(車のデータをくれ！)
identification key署名
nonce
cars public cert
Car’s data
現owner PK
最後にownerが変わった
transactionとmarkle branch
②車のデータや、本当に現 ownerかどう
か署名付きのデータを貰う
④新しいownership keyを作るK2
⑤新しいtransaction作って ownerに送
る。 input2があるまで無効
③支払いを受け取る Key K1を作
る。価格はP
⑥input2が入って、transactionが
認証されれば、ownershipがCoin払
いと共に移動！
input1: P Coin output1: P CoinをK1に送る
input2: T Coin output2: T CoinをK2に送る
ownership key
T Coin
transaction

31. smart propertyをもっと複雑にした契約をコードで示す
blockchainに記述
自動執行
Smart contract

32. Technology的には、
Turing完全なプログラミング言語実行できる
仮想マシンをBlockchainに組み込んだもの
Ethereumとは？

33. Smart contract
&
Decentralized Application Platform
インターネットの構造を変える 社会の構造を変える
Ethereumとは？

34. 誰でも参加したい人が参加してシステムの一部になる
会社や国のようなAuthorityが存在しない(誰のものでもない)
このようなアプリケーションが大量に出てくるプラットフォームに
構造がこれまでの物と根本的に異なる。
(bitcoinやBitTorentをイメージ)
Decentralized Application

35. 外部アカウント 秘密鍵コントロール
• nonce
• Ether balance(Ethereは暗号貨幣)
• storage
contract アカウント
• nonce
• Ether balance
• contract code
• storage(key/valueストア)
message
を送ることができる
Bitcoinのアカウント
みたいなもの
ユーザが書いたコードが格納されている
messageを受け取って起動する
Ethereumの2種類のアカウント

36. Dr.Gavin Wood presentation
Web3.0
Swarm = BitTorent like
Whisper = P2P messaging
Ethereum = contract issue
静的データはSwarmで送り
動的部分はWhisperで
Web3.0 : InternetをDecentralizedに戻す

37. Browser開発で
インターネットの構造を
変える
現状はインターネット
使用するために権威への
依存を避けられない
様々なデータを権威に取得さ
れる
リアルな世界と同じように人と
人がコミュニケーションする世
界

38. proof of existence
仮想通貨と政府通貨のヘッジ
誰もが自分の空いたディスクを貸し出すdecentralized dropbox
参加型クラウドコンピューティング
自動執行の保険
その他できること

39. 1. Bitcoinとは
2. Blockchain解説
3. Blockchainの通貨以外への応用
4. Bitcoin現状
5. まとめ
0. 自己紹介
Agenda
※このセクションは現在 (2015/05)の私の個人的感想です。

40. •bitcoinのシステムは破綻しないの？
blockchain自体は破綻しにくいシステムです。
•decentralizedが維持できるのか？
激しい議論があります。特にマイニング集中は問題
•scalability
激しい議論があります。多数の提案がなされている状態
•安い手数料は維持できるの？
激しい議論があります。個人的には今の仕組みでは
難しいと予想してます。改良のための様々な提案あり。

41. •犯罪に使われやすくない？
普通のお金と変わらない。初めて車が開発されたときに「犯罪者が逃げやすくなる
から使うべきでない」と言っているのと同じ
•お金刷って儲けようって胡散臭い
色んな議論あり。個人的にビットコインは初期のホルダーが有利すぎるのと
初期のホルダーにブラックマーケットの人間がどれぐらいの割合でいるのか
分からないのは問題になると感じます。
Bitcoinはblockchainの最初のアプリケーションに過ぎません！
(最初はP2P上で一意なtransactionができるシステムを証明する
必要があった)

42. •詐欺が多そう
怪しい話は色々耳に入ります。もしビットコインが普通に使用されるように
なったら詐欺は沢山起きるんじゃないかと個人的には思ってます。
•投機話しか聞かない
実際に使える所は非常に少なく、投機での購入者が多いです。
しかし、blockchainの革新性に魅せられた投機に興味無い人達もいます。

43. •システム全体の消費エネルギーが多すぎる
その通り。改良提案はあります。
基本的に現状blockchainは非常に高価な公共データベース
• Mt.Goxみたいなことは起きない？
ビットコインの交換所はTrustlessなビットコインシステムの外にあります。
交換所については法的規制が入る方向に向かってます
•権威が無いと言いつつ、法律で守られるの？
アナーキストやリバタリアンの物だった時代は終わりつつあります。

44. blockchain上の価値(例えばビットコインの価格レート)に
ついてはアルゴリズムは何も保証していません。
注意！

45. それでもbitcoinは胡散臭く感じる。
そもそも通貨とは何？
『皆が通貨と思うもの』

46. すごい金額が名門VCから投資されている。
ウォール街の有名人がビットコイン企業に転職
アメリカでも法律の整備が整いつつあるのでエスタブリッシュ層が参入
（アメリカ政府が気にしているのはマネーロンダリング対策)
銀行も参入中
実はNTTドコモもCoinbaseという有名企業に投資しています。
最近のBitcoin界隈

47. 現状Bitcoinの総価値は数千億円だが多くは投機が創り出した
しかしBitcoinが生み出したBlockchainには大きなイノベーションのチャンス有り
Bitcoinが生み出した数千億円の価値を利用して本物のイノベーションを
起こそうという考え方
Bitcoinそのものが初期のベンチャー投資に似ている
最近のBitcoin界隈の個人的感想

48. 1. Bitcoinとは
2. Blockchain解説
3. Blockchainの通貨以外への応用
4. Bitcoin現状
5. まとめ
0. 自己紹介
Agenda

49. Decentralized, Trustlessという重要概念
Blockchainには大きな社会イノベーションのチャンス有り
bitcoinは胡散臭い？ 世界はその価値を利用して本物のイノ
ベーションに邁進している。
そちらに向かわねば取り残される。
Decentralized Technologyでフラットな社会を創ろう！

50. fin

51. 資料

52. Aさん->Cさん10BTC
Dさん->Fさん0.1BTC
Hさん->Aさん0.5BTC
…
....
…
…
Xさん->Mさん5BTC
Nさん->Cさん100BTC
Dさん->Oさん0.1BTC
Hさん->Kさん4.2BTC
…
....
…
…
Bさん->Aさん0.01BTC
Aさん->Cさん0.3BTC
Gさん->Fさん0.5BTC
Hさん->Aさん21BTC
…
....
…
…
Lさん->Mさん4BTC
Aさん->Oさん43BTC
Dさん->Cさん0.1BTC
Lさん->Aさん0.52BTC
…
....
…
…
Xさん->Qさん5.6BTC
•10分間の取引がまとまって後ろにつながっている。
•Bitcoinが誕生してから現在までの全ての取引を各端末が保持している
•最後の方は全ての端末で同じとはならない場合があるが、時間が経つにつれて全
ての端末には同じ物が保持される仕組み
•実際のブロックチェインはその他の様々なデータが含まれている。 (あくまでもイ
メージ)
blockchainのイメージ

53. Blockchainで使用されている要素技術
•ハッシュ関数
•公開鍵暗号(デジタル署名)
この二つの技術をうまく利用しています。
詳細は分からなくても良いのでイメージだけ掴んで下さい
以降の説明も数学的厳密さを無視してイメージを説明してます

54. ハッシュ関数:(例)SHA256
私は栗元です。
FutureSyncで
Blockchainにつ
いて話します。
8D888C6B707743
4984958A659BDA
3D67060A786E0E
AB29AD52B747F0
9F6ED524
私は栗元です。
FutureSyncで
Blockchainにつ
いて話しますよ。
AE79CCEAF9452
5CBC4E1AD4875
EF0612DAC12A6
A305587CC06E67
98F8330D396
データの指紋のような固定長データを生成
する関数。
元データのサイズによらず一定の長さ
元データがほんの少し変わっただけで、ハッ
シュ値は全然異なる
元データは例えばjpegファイルとかでも良い

55. ハッシュ関数:(例)SHA256
私は栗元です。
FutureSyncで
Blockchainにつ
いて話します。
8D888C6B707743
4984958A659BDA
3D67060A786E0E
AB29AD52B747F0
9F6ED524
ハッシュ値を計算するのは簡単
8D888C6B707743
4984958A659BDA
3D67060A786E0E
AB29AD52B747F0
9F6ED524
指定されたハッシュ値になる元データ
を作るのは非常に難しい。
（総当たりでやるしかない）
この特徴があるためデータの指紋のように
考えることができる

56. 公開鍵暗号とは？
共通鍵暗号：暗号化する人と、複号化する人が同じキーを使う
5月16日に
新製品発
表します。
ndja%
&nofnea8
23rnvan`:
5月16日に
新製品発
表します。
ndja%
&nofnea8
23rnvan`:
暗号化 複号化
通信
二人はそれぞれ内部で同じキーを使っている。
公開鍵暗号：暗号化キーと複号化キーが異なる
Aさん Bさん
5月16日に
新製品発
表します。
novaneor
($)U%
mafdjmnf
5月16日に
新製品発
表します。
暗号化 複号化
通信
Aさん Bさん
novaneor
($)U%
mafdjmnf
Bさんの公開鍵を使って暗
号化 Bさんは秘密鍵を
使って複号化

57. 公開鍵暗号とは？
公開鍵暗号を使いたい人 (Bさん)は、ペアとなる公開鍵と秘密鍵を生成
して、公開鍵の方だけを公開すれば良い。
Bさんと通信したい人は、 Bさんの公開鍵をつかってデータを暗号化して
インターネットを使用して Bさんに送れば、秘密鍵を持っている Bさんの
みが複号できる。
途中で暗号化されたデータを誰かが取得したとしても秘密鍵を持ってい
るBさん以外は復号できない。
秘密鍵は絶対に他人に漏らしたらダメ！
Bさん

58. デジタル署名とは？
自分の秘密鍵でデータのハッシュ値を暗号化したものをデータと一緒に
送る事で、「確かに自分が送ったものである」「通信の途中で改ざんされ
ていない」ということが保証できる
A社と契約
しました。
14bc98a4
0a94dfef
ハッシュ値
Aさん
Aさんの秘密鍵
で暗号化
a4bc9090
32af3
A社と契約
しました。
a4bc9090
32af3
データと暗号化
したハッシュ値を
一緒に送る
通信
Bさん
A社と契約
しました。 14bc98a4
0a94dfef
受信したデータ
のハッシュ値を
計算
a4bc9090
32af3
14bc98a4
0a94dfef
受信したハッシュ値をA
さんの公開鍵で復号
等しい？？？

59. 異なるQuizの回答が来たときは分岐する。最終的に長い方が生き残る。