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電子情報通信学会グローバル社会とビットコイン(山崎)
- 12. プルーフ・オブ・ワークを求める計算
一回の試行を一票と考える
• 10分間にできる試行回数がその人の投票権
• 試行の計算には、暗号学的ハッシュ関数を利用
• 入力する数を変えながら試行を繰り返す
• 目標値の条件を満たす入力がプルーフ・オブ・ワーク
数を順番に
暗号学的
変えていくハッシュ関数
結果の数
検証
結果の数は目標値
より小さいか?
膨大な回数くり返す
発見した
正解暗号学的結果の数
ハッシュ関数
結果の数は目標値
より小さいか?
検証OK!
プルーフ・オブ・ワーク
試行
検証
- 13. Bitcoin型仮想通貨技術の核心
決済の非可逆性の保証
• ブロックチェイン(Bitcoin経済の大福帳)
• プルーフ・オブ・ワーク(多大な計算の証拠)
• 時間を巻き戻すには莫大な再計算が必要
ブロック
入金 出金 入金 出金
10分 10分 10分 10分 10分 10分
10分
取引記録 取引記録
直前のブロックのハッシュ値
プルーフ・オブ・ワーク
- 18. P2P型分散ファイルシステム
新ブロックを
みんなで確認
みんなで保管
計算競争の勝利者
ブロックチェイン
ブロックブロックブロック
ブロックチェイン
ブロックブロックブロック
ブロックチェイン
新ブロック
ブロックブロックブロック
新ブロック
確認して
接続
新ブロック
確認して
接続
確認して
接続
- 21. ビットコインの時間
ブロックチェインに含まれることが
記録の存在証明
ブロック
プルーフ・オブ・ワーク
取引
記録
取引
記録
コインベース
ブロックに含まれることが
タイムスタンプの付与と同等の意味
ブロックチェイン
ブロックブロックブロック
プルーフ・オブ・ワークプルーフ・オブ・ワークプルーフ・オブ・ワーク
約10分約10分約10分
時間の推移
取引
記録
- 22. ビットコインの時間
ブロック高(後方線型)
取引の入手金の因果関係(ネットワーク)
ブロック高 320001
ブロック
取引記録
入金出金
取引記録
入金出金
入金出金
ブロック高 320002
ブロック
取引記録
入金出金
入金出金
取引記録
入金出金
ブロック高 320003
ブロック
取引記録
入金出金
取引記録
出金
入金
入金
ブロック高 320004
ブロック
取引記録
入金出金
入金出金
時間の推移
プルーフ・オブ・ワークプルーフ・オブ・ワークプルーフ・オブ・ワークプルーフ・オブ・ワーク
- 23. 時間の非可逆性への攻撃方法
ブロックチェインを後で追い越す
1次元ランダム・ウォーク
(全計算能力の1/2以上あれば、追い越しが可能)
確認数が増えると指数関数で困難になる
½未満なら
1ブロック
(3~6回で安心)
ブロック
正しい
取引
記録
ブロックチェイン
ブロック
取引
記録
自分宛ての送金
送金者受領者
ブロック
悪意の「採掘者」
時間の推移
n個のブロックを確認
したで送金完了と判断
密かにブロックブロックブロック
ブロックチェインを作成し
正しいブロックを追い越す
不正な
取引
記録
ブロック...
...
n+1ブロック
nブロック
1ブロックnブロック
- 25. 複式簿記
Double Entry Accounting
資本主義、株式会社の発達に貢献
• 株式会社が株主に資産と利益を報告
• 対象は1企業のクローズドシステム
• 会計期:1年 株主
説明義務
株式会社
- 26. 三式簿記
Triple Entry Accounting
bitcoinが最初に本格的に採用
• 取引ネットワーク全体の正統性を説明する
• 連鎖的なオープンシステム
• 会計期:約10分間
• 過去、現在、未来の推移的
整合性
参加者
全員
説明義務
取引ネットワーク全体
- 33. 難易度のターゲットの信頼性
ブロックチェインに記録
• もし偽造したら
• 自分のコインベースも無効になる
ブロック
ブロックヘッダ
直前のブロックヘッダ
のハッシュ値
取引記録全体のハッシュ値
(マークル・ルート)
難易度ターゲット
プルーフ・オブ・ワーク
(ナンス)
取引記録0(コインベース)
取引記録1
::
取引記録n
- 36. ブロックの実際の構造
ブロックヘッダは80バイト
40万ブロックでも32Mb
ブロック
ブロックヘッダ
直前のブロックヘッダ
のハッシュ値
取引記録全体のハッシュ値
(マークル・ルート)
プルーフ・オブ・ワーク
(ナンス)
取引記録0(コインベース)
取引記録1
::
取引記録n
ブロック
ブロックヘッダ
直前のブロックヘッダ
のハッシュ値
取引記録全体のハッシュ値
(マークル・ルート)
プルーフ・オブ・ワーク
(ナンス)
取引記録0(コインベース)
取引記録1
::
取引記録n
時間の推移
約10分約10分
- 37. ブロックチェインのコンパクト化
25GBのブロックチェインをスマート・フォンに入れる?
スマート・フォンや一般のパソコンユーザは
自分に関係する取引記録のハッシュ値だけ
ネットワーク経由でもらえばよい
完全なブロックチェイン
を持つノード
ブロックヘッダだけの
ブロックチェインを持つノード
マークル・ルート
を計算
確認したい取引記録
のハッシュ値
確認に必要な
最低限度の情報
確認したい取引記録
確認に必要な
最低限度の情報
ブロック内の取引記録
マークル・ルート
hash001 hash002
hash01 hash02 hash03 hash04
hash1 hash2 hash3 hash4 hash5 hash6 hash7 hash8
取引記録1 取引記録2 取引記録3 取引記録4 取引記録5 取引記録6 取引記録7 取引記録8
取引記録全体のハッシュ値
(マークル・ルート)
一致していれば
存在確認成功
- 38. ブロックのコンパクト化
マークルツリーを利用
2分木の高さだけのハッシュ値で検証できる
1024個の取引記録から自分の取引記録を検証するに
は、ハッシュ値10個貰えばよい
マークル・ルート
hash001 hash002
hash01 hash02 hash03 hash04
hash1 hash2 hash3 hash4 hash5 hash6 hash7 hash8
取引記録1 取引記録2 取引記録3 取引記録4 取引記録5 取引記録6 取引記録7 取引記録8
- 45. 仮想通貨の問題点
電力、資源の浪費の問題
• Proof of Work法以外のマイニング方法
マイニングの寡占化
• 電力、投資に莫大な資金が必要なら寡占化
• ある者が51%を超えると非可逆性は保証されない
プライバシと匿名性のバランスの問題
- 63. 個人情報を必要以上に集めない
利用者登録不要
• 年齢、性別などの個人情報は意図的に収集しない
• 位置情報、購入履歴の収集は、アプリに明瞭表示
1JRubC4HyNkPJC1vfVyEuM4C6FSZh1yR6F
Yakuin
Salud
Yakuin
Salud
Yakuin
Salud
Yakuin
Salud
1rUh46sUWmNdetw2vGLCYm1XqMPDX6tjk
時刻、位置、購入内容を
収集します
- 65. 人の属性の推定
2軒の餃子屋のどちらに行った?
• 博多ひとくち餃子の店:カリッとビールや焼酎にあう
• にんにくぬき餃子の店:いつも若い女子でいっぱい
はしご酒の順序
• 餃子屋→ワインバー→とりかわ専門店→たこ焼き屋
• 花屋カフェ→ワインバー→スペインバル→スィーツ店