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Blockchain for dummies
- 2. ⿃⾕健史 1963年 広島⽣まれ 1989年 ⽇本アイ・ビー ・エム 2018年 オフィス⿃⾕ システムコンサルタント 29年間の⽇本アイ・ビー ・エム勤務を経て独⽴、⽇本アイ・ビー ・エム在職中はシステムエン ジニアとしてセールスサポート、プロジェクト、システム運⽤と幅広い分野で活動、エンジニア としての活動により2012年 IBM Thought Leaderに認定。ブランドスペシャリストとしてビジネ ス開発、戦略⽴案、パートナ協業なども担当。技術部⾨のマネージャーとしてマネジメント経験 も有する。在職中に⽴ち上げたAI技術コミュニティーからは、AI技術者を輩出し現在も活動を継 続中。 2018年より独⽴し、システムコンサルタントとしてAI、ブロックチェーンなど先進テクノロ ジーの企業向けコンサルタントを⾏うと同時に、先端技術に関する独⾃の視点からの記事を執筆、 ブログ、ネットニュースなどで発信している。AIコミュニティー「ゼロから始める機械学習」 (メンバー97名)を運営し、定期的にAI関連のオンラインセミナーを実施している。 ネットニュース「ハーバービジネスオンライン」 : https://hbol.jp/hbo_comment_people/⿃⾕健史 ブログ「越境するコンピューター」 : http://blogs.itmedia.co.jp/toritani/ コミュニティ「 ゼロから始める機械学習」 :https://www.facebook.com/groups/151075008918694/ プロフィール ハーバービジネスオンライン アクセスランキング1位獲得
- 4. サトシの野望 中央機関無しで電⼦決済をやりたい • ネットはフリー、でも、決済は。。。。 • 仲介者 (銀⾏とか）が⼊る リアルの世界では ネットの世界では Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
- 5. 実現に向けた⼀番の課題は？ ⼆重払い詐欺（デジタルはコピー簡単） • 悪意の第三者 窃盗は不可 • 悪意の当事者 詐欺が出来る 本⼈しか譲渡できない 本⼈の⼆重払を阻⽌できない • お札は渡すと無くなる (複製困難) • デジタル情報は渡しても残ってる（複製簡単） • データにパスワード • 本⼈しか⼈にあげることは出来ない コピー コピー コピー
- 7. ⼆重払い詐欺を防げ 共有台帳に全ての取引を記録すればいい（⼆重払い詐欺はバレる） • 決済の全履歴を記録してみんなでチェックしよう！ 50 0 0 30 0 20 30 10 10 20 20 10 Aさん Bさん Cさん 決済履歴 A→B 20 B→C 10 A→C 10
- 15. 共通台帳ブロックチェーンの構造 ① ブロックをチェーン状につなげている • 各ブロックに前ブロックの要約情報(ハッシュ値)が⼊っている A→B 20 B→C 10 A→C 10 XX→XX XX ハッシュ値 XX→XX XX XX→XX XX XX→XX XX XX→XX XX ハッシュ値 XX→XX XX XX→XX XX XX→XX XX XX→XX XX ハッシュ値
- 16. 共通台帳ブロックチェーンの構造 ② 改ざんはすぐバレる、完全犯罪は難しい • 完全犯罪のためには改ざん以降の全ブロック再作成必要 異 常 異 常 異 常 異 常 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値
- 18. ブロックを作らせる⽅法 ① ブロック作成管理者を置く • シンプルで良い⽅法 • でも。。。 • サトシさんの思想に合わない インセンティブを与える • ブロック作った⼈に報酬 • 各⾃は⾃分の利益に基づいて⾏動 • 結果整合性が保たれる
- 19. ブロックを作らせる⽅法 ② つくりたくなるインセンティブを与える • 新しい通貨を作ってそれを報酬にしよう 「⼀番最初にブロック作った⼈にビットコインをあげる」 12.5BTC (2019/3/12 現在) - 1BTC=100万円 換算で1250万円 - 1BTC=43万円 換算で537.5万円 →Z 12.5BTC B→C 2 A→C 3 XX→XX XX ハッシュ値 新しい通貨「ビットコイン」 ブロック作成の勝者にビットコイン 報酬の価値はどのくらい？
- 20. ブロックを作らせる⽅法 ③ 作るだけでもらえる？！作成者殺到で収集つかないのでは？ • わざと難しくしている、集めてまとめでOKではない わざと難しくしてる処理を宝探しに例えて説明 １０００兆個をはるかに超える⽳、そのうちの1つに ”宝” が 宝発⾒は⼤変 ⽳をしらみつぶしに掘るしか無いので体⼒と時間が必要 (世界のマイナーが競ってやっと10分に⼀回正解出る難易度になってます) 正解の確認は簡単 ⼀旦正解の⽳が⾒つかれば、その⽳だけ掘れは「確かにこれは正解だね」 とわかるので誰でも簡単に確認可能。 採掘に似てるので マイニングと 呼ばれています
- 21. マイニングの少し技術的な説明 ハッシュとは何か？ マイニングとはハッシュ計算の繰り返し ⿃⾕健史 BAFABFG……GF GCA15F2……21 98GB43A……7B ハッシュ関数 ハッシュ関数 ハッシュ関数 (1) トランザクション集めてブロック作る (2) ハッシュ値計算を繰り返す (当たり出るまで) ハッシュ値の先頭に0が16個並ぶと当たり ~ 約I垓回に1回 ~ 並ぶまで、ブロックの⾃由変更エリア(ナンス)を変えて再計算 (10分に1回正解が出るように難易度調整されている) ⼀⽅向 (逆推測は不可) A→B 20 B→C 10 ナンス ハッシュ値 作成者 12.5 0000…0…7Bハッシュ関数 どんな⻑さのデータも固定⻑に要約 1000ページの⼤作 1通のメール 漢字４⽂字 256ビット 256ビット 256ビット PoW(Proof of Work)と呼ばれています A→B 20 B→C 10 ナンス ハッシュ値 作成者 12.5
- 22. ブロックを作らせる⽅法 ④ ブロックに不正な取引を⼊れてもくたびれ損 • 参加者はブロックをチェックしてから台帳に取り込む • ハッシュ値が⼀定の値以下になってるか? (正解確認は簡単) • ブロックに⼆重払いなど不正な処理が⼊ってないか? • 不正ブロックは破棄される 苦労してマイニングしたのに 不正トランザクション⼊れてたから みんなに破棄されて儲けゼロ ずるは割に合わない
- 23. ブロックを作らせる⽅法 ⑤ ⼀番⻑いチェーンが正当、報酬は⻑いチェーンのブロックのみに • このルールで枝分かれを防ぎ１本のチェーンが伸びていく ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値
- 24. ビットコインまとめ 中央機関不要のデジタル決済実現のため • ２つの仕組みを組み合わせた共有データベース環境を⽤意 • 改ざん困難なデータベース(ブロックチェーン) • ルールに従ったデータをブロック化する仕組み(マイニング) • そこに全ての取引履歴を保存 • 誰もが取引の正当性を確認できる • 中央機関がなくても処理の正当性を担保できる
- 27. ブロックチェーンの活⽤場⾯ 中央機関を置かなくても取引の正当性を担保できる仕組みを使って 信⽤⼒の無い相⼿との取引 “信⽤フリー” • 契約条件は合意したが、相⼿がその通り履⾏するか信⽤が置けない。。。 ステークホルダーが多くいる “透明性” • みんなと話し合いでルールは決める事が出来るが、決めたルールを確実にみんな が守るかは⾃信がない。それを監視する係を決めようにもみんなの合意得られる 中央機関の設置は不可能である。。。 ⾏動の正当性を外部に証明できるようにしておきたい “トレーサビリティー” • ちゃんとした⼿順にのっとった仕事してて、記録改ざんはしてないと外部に証明 したい。ちゃんとやってます！って⾔ってもオタクの会社のシステムだからなん とでもできるよね、と⾔われると反論できない。。。
- 28. 信⽤⼒の無い相⼿との取引の例 遅延保険:フライト4時間以上の遅延で1万円、保険料⾦100円 Black Box 100円払った⼈ 遅延4時間以上なら 1万円⽀払い 2万円 100円払った⼈ 遅延4時間以上なら 1万円⽀払い 2万円 スマートコントラクト 中⾝が分からない 改ざんされる可能性 確実な履⾏ (改ざん⼼配なし) ⼀般的なシステム 情報を開⽰しても。。。 ブロックチェーンの活⽤ P2Pで相⼿の信⽤⼒が無い(約束した契約の履⾏に懸念)場合 スマートコントラクト : ブロックチェーンに登録された取引ルールを記述したプログラム
- 29. 出来る事と出来ない事 出来ること • ブロックチェーン内での • 合意した取引の確実な履⾏ • 取引履歴の正当性担保 出来ない事 • ブロックチェーン外での • 物の所有権移動の履⾏ • 相⼿と合意する • ⼈間同⼠で交渉しましょう ブロックチェーンは万能ではない 何でもかんでもブロックチェーンは⾮現実的 • 何をブロックチェーンに配置するか検討必要 (みんなと共有して正当性を証明したい部分など) 信頼できる第三者機関がいる場合 • わざわざブロックチェーンを使う必要はないケースがほとんど 合意した通りちゃんとやってるか？
- 30. 代表的プラットフォーム Minor Ordering Node Endorsing peer Committing peer Committing peer ブロック作成係 処理承認係 台帳保持者 台帳保持者 SC SC SC SC CC CC Ethereum HyperLedger Fabric Bitcoin Ethereum HyperLedger Fablic 通貨 BTC Ether 無し コンセンサス PoW PoW 管理者 プログラム 限定的 チューリング完全 チューリング完全 パーミッションレス型 スマートコントラクトを実装、真正性はマイニング パーミッション型 チェーンコードを実装、真正性は管理者
- 32. ⾷品トレース 概要 • ⾷の安全 • 農場から店頭まで、⾷品のサプライチェーン情報をブロッ クチェーンで管理 メリット • トレースにかかる時間短縮 • 約1週間 → 数秒 • 情報の正当性の担保 • 万⼀の⾷品汚染の際、破棄対象を誤魔化さず対応している ことを証明できる • https://www.scsk.jp/lib/product/oss/pdf/Hyperledg er_3.pdf#search=%27hyperledger+事例%27
- 33. マルチナショナル保険 概要 • AIG, スタンダードチャーター銀⾏,IBMによる「マルチ ナショナル保険」の引き受けをおこなうパイロット試験。 • UKのマスターポリシー、US, Singapore and Kenyaの ローカルポリシーをスマートコントラクト化 メリット • 国によって異なるルールをスマートコントラクト化する ことによる取引の正確性、信頼性向上 • Fax,メールのやり取りからの移⾏による効率向上
- 34. ダイヤモンドのトレース 概要 • ダイヤモンドの取引履歴、紙での管理は紛失、改ざん、 詐欺の懸念、また管理コストも⾼い。 メリット • 取引履歴と所有権をブロックチェーンで管理、不正取 引排除と管理コスト削減 • https://www.everledger.io
- 35. ブロックチェーンの活⽤例 取引対象(トークン)と取引⼿順(スマートコントラクト) トークン スマートコントラクト 効果 bitcoin bitcoin 送⾦ (bitcoin環境のプログラム機能は限定的) 中央機関無しの決済 ダイヤモンド取引 ダイヤモンド 売買 不正取引防⽌ ⾷品トレース ⾷品 流通取引 トレーサビリティー マルチナショナル保険 保険 保険契約（マスター、ローカルポリシー） 効率向上、信頼性・透明性向上 海上保険 海上保険 保険契約(複数主体間、エクスポージャー把握) 効率向上、信頼性向上 フライト保険 フライト保険 保険契約(フライト状況を⽤いた保険⽀払等) オンデマンド保険 保険 被保険者情報提供(シェアリング業者へ） シェアリングビジネスの推進（保険による安⼼）
- 37. ブロックチェーンと従来型との⽐較 Aさん 100円 Bさん 0円 SmartContract Aさん 100円 Bさん 0円 Aさん 0円 Bさん 100円 Transaction プログラム 変更可能 DBの更新は時間差あり 整合性確保のためDBの Commit/Rollback仕組み必要 SCは変更不可 データ変更は 必ずSC経由 State変更は Transaction単位 (Tranがブロックに書かれる) 権限もったユーザーなら DBはよそから変更可能 SC経由以外の変更不可 BlockChain 事前に合意したルール(SC)に基づいた更新のみ可能 全ての処理(Tran/更新) はブロックに保存 データは参加者全員で共有 従来型 プログラム変更可能 処理の履歴保存は追加の仕組み必要 データは中央管理 T r a n s a c t i o n
- 38. スマートコントラクトの応⽤例 • 1.5.1 Domain Specific • Finch • Banking • Insurance • Payments and Transactions • Trading and Investments • Peer-to-Peer Lending & Cloudfunding • 1.5.2 IoT • Smart Locks • Smart Parking • Smart Appliances (TV, Refrigerator, washers, etc…) • Connected Vehicles • 1.5.3 Industrial & Manufacturing • On-Demand Manufacturing • Smart Diagnostics & Machine Maintenance • Traceability • Supply chain tracking • Product Certification • Consumer-to-Machine & Machine-to-Machine Transactions • Tracking Supplier Identity & Reputation • 1.5.4 Registry of Assets & Inventory • 1.5.5 Energy • Solar Chain Stations • MicroGrids • 1.5.6 Supply Chain & Logistics • Supply Chain tracing • Shipment Tracking • 1.5.7 Records & Identities • Document Verifications • Marriage Certifications • Birth Certifications • Automobile Records • Land Registry • Copyright Protection • 1.5.8 Healthcare • Master Patient Index • Electric healthcare Records • Provider Directory • Medical Insurance Claims
- 39. 現実世界とのリンクをうまくやる⽅法 • Token • intrinsic • CryptoKIty • extrinsic • real estate • Oracle • Blockchain 複数の⼈が実⾏を検証、Determistic である必要ある • 外部のデータはOracleコントラクトがとってきて、それを使う • 市場データ、為替レート、天気、
- 40. 複数のプライベートチェーンの結合可能性 • ILPで安全かつ柔軟な送⾦を⾏える仕組み「HTLA」 • これ抱括的理解にいいです • https://zoom-blc.com/hashed-timelock-agreement • 【図解】アトミックスワップのすべて。その仕組みとメリット と問題点 • ＠＠＠＠これ⼀番分かりやすい！！！ 合点がいった • https://zoom-blc.com/atomic-swap
- 42. Q&A
- 43. 仮想通貨について • 仮想通貨はブロックチェーン活⽤に必須ではない • ブロック作成インセンティブのために使われているが • ブロック作成管理者を配置するHyperLedgerのような実装あり • 仮想通貨の現在 • マイニングへの懸念 • 資源の浪費 • 仮想通貨の価値下がると？ • PoSなど新しい⽅法は機能するのか？ • 通貨としての機能は未熟 • 決済機能は優れているが、価値保存、価値基準としては？ • ドル、円にペッグしたプライベート仮想通貨は別 • 取引所の信頼性 • ⼀般ユーザーは取引所を介して仮想通貨(Bitcoinなど)を購⼊
- 44. スマートコントラクト ブロックチェーン環境で稼働するプログラム データ処理ルールを記述したプログラムをブロックチェーンに登録 • プログラムの改ざん困難 正当性 • 誰でも実⾏して検証できる 透明性 • 実⾏履歴もブロックチェーンに記録 トレーサビリティー • ブロックチェーン上に • データとスマートコントラクト(処理ルール) が改ざん不可で保存されている • 誰でもスマートコントラクトを実⾏して処理ルールに従っている確認できる ビットコインではプログラムは⾮常に限定的な処理しかできなかった（意図的にそうしてた） もっと⾊々な処理ができるように作られたのがEthereum, HyperLedger など そこで動くプログラムはスマートコントラクト、チェーンコードと呼ばれる