[論文レビュー] SoK: Blockchain Technology and Its Potential Use Cases

Scott Ruoti, Benjamin Kaiser+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 60被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、産業界の文献を分析し、ブロックチェーン技術の根拠付けられた理論的枠組みを用いて、そのコアな性質、能力、実現可能なユースケースを明確にし、過剰な期待と区別し、分散システムにおける役割を包括的に理解するためのフレームワークを確立する。特に、共有ガバナンス、検証可能な状態遷移、レジリエンスを要する場面において有効である。

ABSTRACT

Bitcoin's success has led to significant interest in its underlying components, particularly Blockchain technology. Over 10 years after Bitcoin's initial release, the community still suffers from a lack of clarity regarding what properties defines Blockchain technology, its relationship to similar technologies, and which of its proposed use-cases are tenable and which are little more than hype. In this paper we answer four common questions regarding Blockchain technology: (1) what exactly is Blockchain technology, (2) what capabilities does it provide, and (3) what are good applications for Blockchain technology, and (4) how does it relate to other approache distributed technologies (e.g., distributed databases). We accomplish this goal by using grounded theory (a structured approach to gathering and analyzing qualitative data) to thoroughly analyze a large corpus of literature on Blockchain technology. This method enables us to answer the above questions while limiting researcher bias, separating thought leadership from peddled hype and identifying open research questions related to Blockchain technology. The audience for this paper is broad as it aims to help researchers in a variety of areas come to a better understanding of Blockchain technology and identify whether it may be of use in their own research.

研究の動機と目的

• 研究者および産業界のコミュニティにおける、ブロックチェーン技術の本質とそのコアな性質についての広範な混乱を解消すること。
• 現実的で妥当なユースケースを特定・評価し、信ぴょう可能な応用と推測的でないホットな期待とを分離すること。
• ブロックチェーンが分散データベースなどの他の分散技術とどのように関係するかを明確にし、信頼モデルや設計目的における違いを強調すること。
• 産業界の文献を実証的分析に基づいて、ブロックチェーン技術の共通の用語と概念的枠組みを確立すること。
• 研究者および実務家が、ブロックチェーンが適切なツールである場合と、不必要なオーバーヘッドをもたらす場合を判断するのを支援すること。

提案手法

• ブロックチェーン技術に関する非学術的で産業界が生成した文献の大規模なコピュスを体系的に分析するために、定性的研究手法の一つであるグランド理論を適用する。
• 学術的正式化の前段階で、実務的知見、ユースケース評価、現実世界の設計的配慮を捉えるために、産業界の出典に焦点を当てる。
• 反復的コーディングと主題的分析を用いて、事前の理論的バイアスなしに、繰り返し現れる概念、能力、制約を抽出する。
• 既存の学術的サーベイと照合することで、補完的であることを確認し、重複を避ける一方で、包括的なシステムレベルの理解を強調する。
• 既知のユースケースへのマッピングと、分散データベースなどの代替技術との対比を通じて、フレームワークの妥当性を検証する。
• 文献における主題的ギャップを通じて、未解決の研究課題を同定する。特に形式的検証、鍵管理、規制準拠分野に注目する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーン技術を特徴づける基本的性質は何か？ 他の分散システムとどのように異なるか？
• RQ2 ブロックチェーン技術が提供する具体的な能力は何か？ どのような条件下で実際の現場で正当化されるのか？
• RQ3 現実世界のどの応用が本質的にブロックチェーンに適しているのか？ また、技術的必要性よりもホットな期待に駆られているのはどれか？
• RQ4 信頼モデル、パフォーマンス、設計上のトレードオフという観点から、伝統的な分散データベースなどの代替分散技術と比較して、ブロックチェーン技術はどのように異なるか？
• RQ5 特にセキュリティ、形式的検証、規制適合分野において、ブロックチェーン技術における主要な未解決の研究課題は何か？

主な発見

• ブロックチェーン技術は万能薬ではなく、共有ガバナンス、検証可能な状態遷移、データ損失に強いレジリエンスを要するシステムに適した専門的ツールである。
• ブロックチェーンの主な価値は、分散され暗号的に保護された帳簿を通じて、監査可能性と履歴追跡性を提供することにあり、分散化そのものに価値があるわけではない。
• 高頻度取引や低レイテンシ要件を伴う多くの提案ユースケースは、パフォーマンスとコンセンサスのオーバーヘッドのため、ブロックチェーンに適さない。
• ブロックチェーンは、中央集権的信頼を暗号的に検証可能な、許可なしのコンセンサスメカニズムに置き換える点で、分散データベースとは信頼モデルが異なる。
• スマートコントラクトの形式的検証、安全な鍵管理（例：MPC やしきい値署名）、金融的・法的応用における規制準拠分野に、依然として大きな研究ギャップが存在する。
• 学術的文献とは異なり、産業界の文献は、ブロックチェーンの適用可能性についてより包括的かつ実用的な理解を提供している。学術的文献は、コンセンサスやスケーラビリティといったサブシステムに焦点を当てる傾向がある。