[論文レビュー] Blockchain Enabled Smart Contract Based Applications: Deficiencies with the Software Development Life Cycle Models

Mahdi H. Miraz, Maaruf Ali|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 2020

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 7被引用数 27

ひとこと要約

この論文は、ブロックチェーンの改ざん不能性に起因する、伝統的なソフトウェア開発ライフサイクル（SDLC）モデルとブロックチェーンベースのスマートコントラクトアプリケーションとの根本的な不適合性を特定している。主にブロックチェーンの改ざん不能性に起因する。6つの主要なSDLCモデルを批判し、バージョン管理およびデバッグにおける矛盾を強調し、スマートコントラクトのライフサイクルと改ざん不能性の制約に特化した、新たな専用SDLCフレームワークの開発が急務であると主張している。

ABSTRACT

With the recent popularity of Blockchain and other Distributed Ledger Technologies (DLT), blockchain enabled smart contract applications has attracted increased research focus. However, the immutability of the blocks, where the smart contracts are stored, causes conflicts with the traditional Software Development Life Cycle (SDLC) models usually followed by software engineers. This clearly shows the unsuitability of the application of SDLC in designing blockchain enabled smart contract based applications. This research article addresses this current problem by first exploring the six traditional SDLC models, clearly identifying the conflicts in a table with the application of smart contracts and advocates that there is an urgent need to develop new standard model(s) to address the arising issues. The concept of both block immutability and contract is introduced. This is further set in a historical context from legacy smart contracts and blockchain enabled smart contracts extending to the difference between "shallow smart contracts" and "deep smart contracts". To conclude, the traditional SDLC models are unsuitable for blockchain enabled smart contract-based applications.

研究の動機と目的

• 伝統的なSDLCモデルとブロックチェーンベースのスマートコントラクト開発との不適合性を分析すること。
• ブロックチェーンの改ざん不能性がソフトウェア開発プロセスに引き起こす具体的な矛盾を特定すること。
• ライフサイクル管理の文脈における、浅いスマートコントラクトと深いスマートコントラクトの違いを明確にすること。
• スマートコントラクトアプリケーションに特化した、新たな標準化されたSDLCモデルの開発を提唱すること。
• 分散台帳技術におけるソフトウェア工学の実践を再考するための、歴史的かつ概念的基盤を提供すること。

提案手法

• ウォーターフォール、V-Model、スパイラル、反復的、アジャイル、RADの6つの伝統的SDLCモデルの体系的分析。
• SDLCフェーズ（要件定義、設計、実装、テスト、展開、保守）をスマートコントラクトライフサイクルの制約にマッピング。
• バージョニング、ロールバック、テストにおける不適合性を強調する比較表を用いた矛盾の同定。
• 「浅いスマートコントラクト」（限定的な論理）と「深いスマートコントラクト」（複雑で状態を保持する論理）の概念的区別と、それらがSDLC適合性に与える影響の分析。
• スマートコントラクトの進化の歴史的レビュー：レガシーシステムから現代のブロックチェーンベース実装への移行。
• 概念的モデリングを用いて、改ざん不能性が標準的なソフトウェア保守および進化手法をどのように破壊するかを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 伝統的なSDLCモデルは、ブロックチェーンベースのスマートコントラクトの改ざん不能性とどのように矛盾するか？
• RQ2 ライフサイクル管理の課題という観点から、浅いスマートコントラクトと深いスマートコントラクトの主な違いは何か？
• RQ3 なぜ現在のSDLCモデルは、スマートコントラクトベースのアプリケーションの開発および保守に不適切なのか？
• RQ4 ブロックチェーンの改ざん不能性は、スマートコントラクト開発におけるソフトウェアテスト、デバッグ、バージョン管理にどのような影響を及えるか？
• RQ5 分散台帳環境におけるスマートコントラクト開発を効果的に支援するには、どのような新しいSDLCモデルの特徴が必要か？

主な発見

• スマートコントラクトが保存された状態で改ざん不能であるため、伝統的なSDLCモデルはブロックチェーンスマートコントラクト開発と根本的に不適合である。
• ウォーターフォール、V-Model、スパイラル、反復的、アジャイル、RADのすべてのモデルが、展開済みコントラクトを変更できないため、要件管理、テスト、保守の面で深刻な矛盾を抱えている。
• 改ざん不能性により、標準的なSDLC手法におけるロールバック、パッチ適用、バージョニングが不可能となり、生産環境での高いリスクを引き起こす。
• 浅いスマートコントラクトと深いスマートコントラクトの区別は、複雑なコントラクトが状態管理および論理の複雑さが増すため、SDLCの不適合性を顕著にすることを明らかにしている。
• 既存のソフトウェア工学的手法は、特に展開後のデバッグおよび監査という点で、スマートコントラクトの独自のライフサイクル課題に対応していない。
• 本研究は、安全で保守可能かつ進化可能なスマートコントラクトアプリケーションを支援するため、新たなドメイン特化SDLCモデルの開発が緊急に必要であると結論づけている。