[論文レビュー] An Empirical Study of Blockchain-based Decentralized Applications

Kaidong Wu|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 28被引用数 24

ひとこと要約

本論文は、734件のイーサリアムベースの分散型アプリケーション（dapp）を対象とした包括的な実証的研究を提示する。本研究では、dappの利用状況、スマートコントラクトの構成、オープンソース実践、およびコード再利用の状況を分析している。DAppRadar、State of the DApps、Etherscanからのデータを用いて、dappの利用状況はパレート分布に従うことが判明した。また、オープンソース化されたスマートコントラクトは、より高い利用状況と関連しており、コード再利用は一般的である。これらの結果は、dappの設計および従来型アプリケーションからの移行に関する開発者やユーザーにとって実用的な知見を提供する。

ABSTRACT

A decentralized application (dapp for short) refers to an application that is executed by multiple users over a decentralized network. In recent years, the number of dapp keeps fast growing, mainly due to the popularity of blockchain technology. Despite the increasing importance of dapps as a typical application type that is assumed to promote the adoption of blockchain, little is known on what, how, and how well dapps are used in practice. In addition, the insightful knowledge of whether and how a traditional application can be transformed to a dapp is yet missing. To bridge the knowledge gap, this paper presents a comprehensive empirical study on an extensive dataset of 734 dapps that are collected from three popular open dapp marketplaces, i.e., ethereum, state of the dapp, and DAppRadar. We analyze the popularity of dapps, and summarize the patterns of how smart contracts are organized in a dapp. Based on the findings, we draw some implications to help dapp developers and users better understand and deploy dapps.

研究の動機と目的

• ブロックチェーンベースの分散型アプリケーション（dapp）が実際の現場でどのように使用されているか、その特徴を理解すること。
• dappの利用状況、オープンソース実践、およびコードベースのサイズ（コード行数、LoC）との関係を調査すること。
• dappのスマートコントラクトおよびクライアントサイドコードにおけるコード再利用のパターンを検討すること。
• 従来型アプリケーションをdappに変換する際の開発者向け実用的ガイダンスを提供すること。
• dappマーケットプレイス、ユーザー、研究者に対して、dappの設計と採用に関するデータ駆動型の知見を提供すること。

提案手法

• DAppRadar、State of the DApps、イーサリアムブロックエクスプローラーのEtherscanの3つのオープンなdappマーケットプレイスからデータを収集した。
• dappのカテゴリ、ユニークユーザー数、取引量、取引頻度を含む、734件のdappに関する詳細なデータを取得した。
• GitHubおよびEtherscanから、合計2,740件のスマートコントラクトのソースコードおよびクライアントサイドコードを抽出・分析した。
• 記述統計および分布分析を用いて、カテゴリや指標ごとのdapp利用状況の特徴を明らかにした。
• 高トラフィックdappを対象にケーススタディを実施し、スマートコントラクトアーキテクチャおよび移行パターンを分析した。
• コード類似度検出を適用して、dapp間でのコードレベルの再利用パターンを同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 dappの利用状況は、異なるカテゴリにおいてどのように分布しているか。また、ユニークユーザー数、取引数、取引量といった指標の中で、どれが最も集中しているか。
• RQ2 スマートコントラクトおよびクライアントサイドコードのオープンソース化が、dappの利用状況にどの程度影響を及えるか。
• RQ3 dappのスマートコントラクトおよびフロントエンドコードにおける、コードレベルの再利用はどれほど一般的か。また、どのような目的で使用されているか。
• RQ4 従来型アプリケーションをdappに変換する際の、主な技術的およびアーキテクチャ的考慮事項は何か。
• RQ5 成功したdappにおけるスマートコントラクトの組織的パターンはどのようなものか。

主な発見

• カテゴリ、ユニークユーザー数、取引数、取引量のすべてにおいて、dappの利用状況はパレート分布に従っており、少数のdappが大多数の活動を占めている。
• スマートコントラクトのソースコードをオープンソース化することは、dappの利用状況と顕著に相関しており、透明性がユーザーの信頼と採用を高めることを示唆している。
• コードレベルの再利用はdappで一般的であり、特にスマートコントラクトおよびフロントエンドロジックにおいて顕著であり、機能の一貫性の維持や迅速な開発の目的で使用されている。
• dappにおけるスマートコントラクトは主にトークン関連のデータ管理に使用されており、ガスコストの制約により、ブロックチェーンにオフロード可能な操作は限定的である。
• ケーススタディの結果、スマートコントラクトに移行するのは主にコアの状態管理およびトークン操作に限られており、複雑なビジネスロジックはオフチェーンに残されている。
• ギャンブルカテゴリのdappは再利用率が高く、リスクも伴うため、ユーザーによる注意深いコードレビューが求められる。