[論文レビュー] On the Serverless Nature of Blockchains and Smart Contracts

Vladimir Yussupov, Ghareeb Falazi+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 24, 2020

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 39被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、ブロックチェーンとスマートコントラクトがサーバessアーキテクチャのネイティブなコンponentとしてどのように機能するかを調査し、4つの主要な役割を同定する：イベントトリガー、FaaS関数の代替、オーケストレーションの促進、マルチクラウド統合の支援。主なクラウドプロバイダーはブロックチェーン統合を不同程度で提供しているが、Azureが最も成熟したサポートを提供していることが判明。また、ブロックチェーンアクセスメカニズムにおける使いやすさと信頼性の間で顕著なトレードオフが存在することが明らかになった。

ABSTRACT

Although historically the term serverless was also used in the context of peer-to-peer systems, it is more frequently associated with the architectural style for developing cloud-native applications. From the developer's perspective, serverless architectures allow reducing management efforts since applications are composed using provider-managed components, e.g., Database-as-a-Service (DBaaS) and Function-as-a-Service (FaaS) offerings. Blockchains are distributed systems designed to enable collaborative scenarios involving multiple untrusted parties. It seems that the decentralized peer-to-peer nature of blockchains makes it interesting to consider them in serverless architectures, since resource allocation and management tasks are not required to be performed by users. Moreover, considering their useful properties of ensuring transaction's immutability and facilitating accountable interactions, blockchains might enhance the overall guarantees and capabilities of serverless architectures. Therefore, in this work, we analyze how the blockchain technology and smart contracts fit into the serverless picture and derive a set of scenarios in which they act as different component types in serverless architectures. Furthermore, we formulate the implementation requirements that have to be fulfilled to successfully use blockchains and smart contracts in these scenarios. Finally, we investigate which existing technologies enable these scenarios, and analyze their readiness and suitability to fulfill the formulated requirements.

研究の動機と目的

• ブロックチェーン技術とスマートコントラクトがサーバessコンピューティングの原則とどのように整合するかを分析すること。
• ブロックチェーンとスマートコントラクトがサーバessシステム内で果たすことができる、明確に分類可能なアーキテクチャ的役割を同定・分類すること。
• ブロックチェーンとスマートコントラクトをサーバessワークフローに統合するための実装要件を定義すること。
• 既存のクラウドベースのブロックチェーンおよびサーバessサービスの準備状況とその適性を評価すること。
• 信頼性、管理性、機能的要件に基づいて、開発者が適切な技術を選定できるようにガイドすること。

提案手法

• 著者たちは、既存のサーバessおよびブロックチェーンのパターンを分析し、4つの主要な役割を同定する：ブロックチェーンイベントをトリガーとして利用、スマートコントラクトをFaaS関数の代替として利用、ブロックチェーンを関数オーケストレーションに活用、マルチクラウド環境間の統合レイヤーとしてのブロックチェーン。
• 主要なパブリッククラウドプロバイダー（AWS、Azure、Oracle、Alibaba）のブロックチェーンインフラストラクチャとしてのサービス（BaaS）を、サーバess統合の支援度について評価する。
• 各プロバイダーのエコシステムがネイティブにブロックチェーン統合をどの程度サポートしているかを評価し、APIアクセス、イベント処理、ブロックチェーン相互作用における信頼保証に焦点を当てる。
• クラウドプラットフォームの「ブロックチェーン認識度」を連続的スケールとして扱い、バイナリ的特徴ではなく連続的連続体として評価することで、比較分析を実施する。
• クラウドプラットフォームがサーバessコンponentにブロックチェーンアクセスをどのように公開するかに起因する、管理の簡便さと信頼性の間のアーキテクチャ的トレードオフを同定する。
• 既存の文献と産業界のソリューションのレビューを通じて、実世界での展開可能性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーンとスマートコントラクトは、サーバessアーキテクチャ内でどのような形でコンponentとして機能できるか？
• RQ2 ブロックチェーンをサーバessワークフローに安全かつ効率的に統合するための主な実装要件は何か？
• RQ3 既存のクラウドプロバイダーは、ブロックチェーンとサーバessコンponentの統合をどの程度サポートしており、その成熟度と信頼モデルにどのような差異があるか？
• RQ4 ブロックチェーンネットワークをサーバessアプリケーションに公開する際、管理のしやすさと信頼性の間にはどのようなトレードオフが存在するか？
• RQ5 生産環境のサーバessシステムにおいて、ブロックチェーンが実際に果たせるアーキテクチャ的役割は、イベントトリガー、関数の代替、オーケストレーション、統合のうちどれか？

主な発見

• ブロックチェーンとスマートコントラクトは、FaaS関数をトリガーするイベントソースとして機能でき、強力な一貫性保証を持つサーバessイベント駆動型アーキテクチャを実現できる。
• スマートコントラクトは、不変性と検証可能な実行が求められる状況において、信頼性が高く、信頼できない環境でも代替可能なFaaS関数の代替として機能する。
• ブロックチェーンは、複数のサーバessプラットフォーム間での関数オーケストレーションを可能にし、特にマルチクラウドまたは複数組織間のシナリオにおいて、共有で不変な調整レイヤーとして機能する。
• Azure Blockchain Service、Oracle Blockchain Platform、Alibaba Cloud BaaSは、ブロックチェーンをサーバessワークフローに統合する上で最も成熟したサポートを提供しており、特にAzureが最も包括的なネイティブ統合を提供している。
• 管理のしやすさと信頼性の間には顕著なトレードオフが存在し、直接的なアクセスメカニズムはセキュリティを損なう可能性がある。
• クラウドプラットフォームにおけるブロックチェーン認識度は二値的ではなく連続的スケールとして存在し、これが高度なサーバess統合シナリオの実現可能性に直接影響を与える。