[論文レビュー] ERC-20R and ERC-721R: Reversible Transactions on Ethereum

Kaili Wang, Qinchen Wang+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2022

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、EthereumのERC-20およびERC-721トークン標準の逆転可能拡張版としてERC-20RおよびERC-721Rを提案する。これらの仕組みにより、分散型ガバナンスメカニズムを介して短い紛争期間内に取引を元に戻すことが可能になる。本システムは、被害者が不正または誤って送金された資産を、裁判官を介する複数ステップのプロセスで凍結・逆転可能であり、逆方向の時系列的義務アルゴリズムにより、過剰義務や二重凍結の正式な保証が得られる。

ABSTRACT

Blockchains are meant to be persistent: posted transactions are immutable and cannot be changed. When a theft takes place, there are limited options for reversing the disputed transaction, and this has led to significant losses in the blockchain ecosystem. In this paper we propose reversible versions of ERC-20 and ERC-721, the most widely used token standards. With these new standards, a transaction is eligible for reversal for a short period of time after it has been posted on chain. After the dispute period has elapsed, the transaction can no longer be reversed. Within the short dispute period, a sender can request to reverse a transaction by convincing a decentralized set of judges to first freeze the disputed assets, and then later convincing them to reverse the transaction. Supporting reversibility in the context of ERC-20 and ERC-721 raises many interesting technical challenges. This paper explores these challenges and proposes a design for our ERC-20R and ERC-721R standards, the reversible versions of ERC-20 and ERC-721. We also provide a prototype implementation. Our goal is to initiate a deeper conversation about reversibility in the hope of reducing some of the losses in the blockchain ecosystem.

研究の動機と目的

• ブロックチェーン取引の不可逆性に起因する、盗難およびユーザーのミスによる甚大な損失を是正すること。
• 従来のERC-20およびERC-721標準との後方互換性を損なわず、既存の標準と互換性を持つ逆転可能取引メカニズムを設計すること。
• 凍結された資産が過剰に割り当てられたり、二重に凍結されたりしないように、形式的な義務会計を保証すること。
• 時間制限付きの分散型紛争解決プロセスを通じて、盗難または誤送金されたトークンおよびNFTの回復を可能にすること。
• 不正または誤った逆転決定による経済的損失を防ぐための形式的基盤を提供すること。

提案手法

• 三段階の逆転ワークフロー：(1) 議証とステークを添付した凍結リクエストの提出、(2) 分散型の裁判官がオンチェーンで資産を凍結するための投票、(3) 裁判官による逆転または却下の判断。
• 取引を逆時系列に処理することで、下流アドレスへの過剰義務を防ぐ、画期的な義務会計アルゴリズム。
• 形式的証明により、取引 $ t:a\to b $ から受領者 $ b $ に引き継がれる義務 $ \text{ob}(b,t) $ が、$ a $ が以前に負担した義務の合計 $ \text{obsum}(a,t) $ を超えないことを保証。これにより、過剰割り当てが防止される。
• 出金を追跡するデータ構造 _spendings を導入。凍結時に減算することで二重凍結を防ぎ、逆転回復のため _claims に加算する。
• ERC-20RおよびERC-721Rコントラクトに凍結および逆転機能を統合。盗難が確認された場合、NFTは元の所有者に返還される。
• 裁判官の意思決定を調整し、トークンコントラクト上で凍結および逆転処理を強制するガバナンスコントラクトの使用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存のERC-20およびERC-721トークン標準に、安全かつ効率的に逆転可能取引を統合する方法は何か？
• RQ2 複数のリクエストに跨って、凍結された資産が過剰に割り当てられたり、二重に凍結されたりしないように保証するメカニズムは何か？
• RQ3 中央機関なしで、分散型の裁判官集団が、逆転リクエストに対して公平かつ一貫性を持って判断を下すにはどうすればよいか？
• RQ4 誤ったまたは悪意ある逆転決定による経済的損失を防ぐために、どのような形式的保証を提供できるか？
• RQ5 資金の混合やマルチホップ送金などの複雑な資金分散パターンが、逆転プロセス中に発生した場合、システムはどのように対処できるか？

主な発見

• 義務会計アルゴリズムにより、取引処理後にアドレスに送金された資金について、受領者が責任を負うことはない。これにより、過剰割り当てが防止される。
• 本システムは形式的に $\text{ob}(b,t) \leq \text{obsum}(a,t) $ を証明しており、$ b $ に引き継がれる義務が $ a $ の以前の義務合計を超えないことを保証する。これにより経済的整合性が確保される。
• 凍結が適用された際、_spendings データ構造の金額を減算することで、二重凍結が防止される。これにより、資金が二度凍結されることはない。
• アルゴリズムにおける逆時系列処理順序により、資金が複数のアカウントに分割・交換・洗浄されても、正しさが保証される。
• 本システムは、代替的（ERC-20R）および非代替的（ERC-721R）トークンを両方サポートしており、盗難が確認された場合、NFTは元の所有者に返還される。
• プロトタイプ実装により、逆転プロセスが数日以内に開始され、分散型ガバナンスにより解決可能であることが示され、ブロックチェーン上の盗難損失を低減する実用的かつ現実的な道筋が示された。