[論文レビュー] The Use of Smart Contracts and Challenges.

Yining Hu, Madhusanka Liyanage+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2018

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、スマートコントラクトのメカニズム、実世界の応用—特にCryptoKittiesを中核的な事例として挙げ—、およびそれらが直面する課題に焦点を当てた包括的なレビューを提供している。Ethereumなどのブロックチェーン上のスマートコントラクトの機能を分析し、主な技術的およびシステム的問題を特定し、分野における未解決の研究課題を概説している。

ABSTRACT

In December 2017, CryptoKitties, a game on the Ethereum blockchain became an instant success shortly after its launch. It attracted 180,000 users with over $20 million of spend in Ether, and was at one point taking up 12% of all Ethereum transactions. Technically speaking, CryptoKitties is a smart contract - a piece of code with storage capability that resides on a blockchain. Smart contracts are gaining increasing popularity in recent years. We present a comprehensive review of smart contracts with a focus on existing applications and challenges they face. We have covered the smart contract mechanisms, promising use cases, as well as relevant research work and the open issues.

研究の動機と目的

• スマートコントラクトの背後にある技術的メカニズム、およびEthereumのようなブロックチェーンプラットフォーム上での実行を検討すること。
• CryptoKittiesのような高影響力のアプリケーションを通じたスマートコントラクトの採用拡大を分析し、スケーラビリティとユーザー参加の可能性を示すこと。
• パフォーマンス、セキュリティ、形式的検証の問題を含む、スマートコントラクトが直面する主な課題を特定・分類すること。
• スマートコントラクト設計、デプロイ、検証における既存の研究を調査し、未解決の問題を特定すること。

提案手法

• Ethereumベースのシステムと、代表的な例としてのCryptoKitties dAppを焦点に、スマートコントラクト実装の体系的レビューを実施すること。
• スマートコントラクトの技術的アーキテクチャを分析し、コード実行モデル、ステートの永続的保存、ブロックチェーン・レジストリとの相互作用を検討すること。
• スマートコントラクトのセキュリティ、形式的検証、スケーラビリティに関する既存の文献を調査し、繰り返し現れる研究テーマとギャップを同定すること。
• 実世界のデプロイから得られた取引負荷およびパフォーマンスメトリクスを評価し、例としてCryptoKittiesによるEthereum取引の12%の割合を示すこと。
• 現在の実装における制限をもとに、課題を技術的・経済的・規制的次元に分類すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スマートコントラクトはEthereumのようなブロックチェーンエコシステム内で、どのように技術的に機能するのか？
• RQ2 CryptoKittiesが示すように、スマートコントラクトの採用の主な駆動要因と実世界への影響は何か？
• RQ3 現在のスマートコントラクトシステムが直面する主な技術的・セキュリティ的・スケーラビリティ的課題は何か？
• RQ4 スマートコントラクト設計および検証において、未解決の研究ギャップとオープンな問題は何か？

主な発見

• CryptoKittiesは、Ethereumのスケーラビリティの限界を示した。ピーク時には全Ethereum取引の12%を占めた。
• このゲームは18万人のユーザーを引きつけ、エーテル取引で2,000万ドル以上を生成し、ブロックチェーンベースのアプリケーションに対する強いユーザー関心を示した。
• スマートコントラクトは、ブロックチェーン上に恒久的なストレージを持つ自己実行型コードとして実装され、分散型アプリケーションを可能にしている。
• その可能性にもかかわらず、スマートコントラクトはセキュリティ、形式的検証、高負荷下でのパフォーマンスの面で顕著な課題に直面している。
• 本論文は、形式的検証およびツールキットにおけるギャップを特定し、この分野におけるさらなる研究の必要性を示唆している。
• 既存の研究は、スマートコントラクトの信頼性を向上させるために形式的手法や静的解析への関心が高まっていることを示しているが、実用的採用は限定的である。