[論文レビュー] Towards a Design Philosophy for Interoperable Blockchain Systems

Thomas Hardjono, Alexander Lipton+1 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2018

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 28被引用数 31

ひとこと要約

この論文は、生存可能性、エンドツーエンドの信頼性、自律的システムといったインターネットの基盤的原則を模倣した、相互運用可能なブロックチェーンシステムの設計的哲学を提唱する。ブロックチェーンを自律的システムとしてモデル化し、到達可能性、暗号的生存性、意味的相互運用性といった原則を適用することで、中央集権的な仲介者に依存せずに、クロスドメイン取引を可能にし、MIT Tradecoinシステムのアーキテクチャによる検証がなされている。

ABSTRACT

In this paper we discuss a design philosophy for interoperable blockchain systems, using the design philosophy of the Internet architecture as the basis to identify key design principles. Several interoperability challenges are discussed in the context of cross-domain transactions. We illustrate how these principles are informing the interoperability architecture of the MIT Tradecoin system.

研究の動機と目的

• インターネットアーキテクチャの基盤的原則を援用することで、相互運用可能なブロックチェーンシステムの設計的哲学を確立すること。
• 特に生存可能性と意味的一致性の面で、クロスドメインブロックチェーン取引における相互運用性の課題を解決すること。
• 交換所などの第三者に依存せずに、許可あり・許可なしのブロックチェーン間で信頼できない分散型相互運用性を実現すること。
• 機械的（技術的）および価値的（意味的）レベルでの相互運用性を形式化し、多様なシステム間での取引整合性を保証すること。
• サイバー攻撃のシナリオ下でのデジタル通貨および中央銀行デジタル通貨（CBDC）の生存性メカニズムを検討すること。

提案手法

• スケーラブルでモジュラーな相互運用性を実現するため、ブロックチェーンシステムをインターネットの自律的システムに類似させ、自律的システムとしてモデル化すること。
• エンドツーエンドの原則を適用し、中間インfraストラクチャへの依存を最小限に抑え、クロスドメイン取引における信頼性と状態保護を確保すること。
• ネットワーク障害や攻撃時でさえも取引整合性とレジャーパートナーシップを維持するため、暗号的生存性を実装すること。
• 異なるブロックチェーンシステム間での機械的および意味的相互運用性を保ちながら、ドメイン間取引を仲介するゲートウェイメカニズムを設計すること。
• 孤立状態からの回復を可能にする、コミュニティベースの強靭な接続性を実現するため、ブロックチェーン自律的システム間のピアリング契約を定義すること。
• AI/MLを活用し、ブロックチェーンコミュニティの異常検知と予測的保護を実現することで、高度なサイバー攻撃に対するレジリエンスを強化すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 交換所のような中央集権的仲介者に依存せずに、ブロックチェーンシステムがどのように相互運用性を達成できるか。
• RQ2 特に生存可能性とエンドツーエンドの信頼性に注目した、インターネットアーキテクチャのどの設計的原則がブロックチェーンシステムに適用可能か。
• RQ3 異なるブロックチェーンシステム間でトークンやコインの意味が一貫するように、価値レベルでの意味的相互運用性をどのように達成できるか。
• RQ4 ブロックチェーン自律的システムのコミュニティが、大規模なサイバー攻撃やネットワーク障害から生存し、回復するためのメカニズムは何か。
• RQ5 AIおよび機械学習は、リアルタイムでブロックチェーンコミュニティの自己保護およびレジリエンスをどのように向上できるか。

主な発見

• 本論文は、ブロックチェーンを自律的システムとして扱うことで、到達可能性やピアリングといったインターネットの概念をブロックチェーンネットワークへと原則的に拡張できることを確立している。
• 標準化されたゲートウェイと暗号的検証によって実現される機械的相互運用性が、価値レベルの相互運用性の技術的基盤を提供するが、意味的一致性には人間による検証を要する法的契約が必要である。
• 生存性は個々のブロックチェーンを保護することではなく、障害時においても経済的機能を維持できるブロックチェーン自律的システムのコミュニティを確保することによって達成される。
• MIT Tradecoinシステムは、エンドツーエンドの原則とゲートウェイを介した仲介が、中央集権的信頼を必要とせずにドメイン跨ぎ取引を可能にできることを示している。
• ブロックチェーン自律的システム間のピアリング契約は、強靭性を高められるように設計可能であり、緊急時のコミュニティ間回復にはスーパー・ピアリングモデルが利用可能である。
• AIおよび機械学習は、異常な取引パターンを検知し、予防的防御メカニズムを支援することで、ブロックチェーンコミュニティの自己保護能力を向上させることができる。