[論文レビュー] Blockchain Gateways, Bridges and Delegated Hash-Locks

Thomas Hardjono|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 51被引用数 35

ひとこと要約

この論文は、私設ブロックチェーンと公開ブロックチェーン間の相互運用性を担うゲートウェイを提案し、原子性を有する多段階の一方向資産移動プロトコルとゲートウェイ、アイデンティティ、および委任ハッシュロックの役割を詳述する。

ABSTRACT

In the current work we discuss the notion of gateways as a means for interoperability across different blockchain systems. We discuss two key principles for the design of gateway nodes and scalable gateway protocols, namely (i) the opaque ledgers principle as the analogue of the autonomous systems principle in IP datagram routing, and (ii) the externalization of value principle as the analogue of the end-to-end principle in the Internet architecture. We illustrate the need for a standard gateway protocol by describing a unidirectional asset movement protocol between two peer gateways, under the strict condition of both blockchains being private/permissioned with their ledgers inaccessible to external entities. Several aspects of gateways and the gateway protocol is discussed, including gateway identities, gateway certificates and certificate hierarchies, passive locking transactions by gateways, and the potential use of delegated hash-locks to expand the functionality of gateways.

研究の動機と目的

• ゲートウェイの必要性を喚起し、多様なブロックチェーンシステム間の相互運用性と資産移動性を実現する。
• スケーラブルなゲートウェイプロトコルを導く設計原則（不透明な台帳と価値の外部化）を導入する。
• ゲートウェイの役割、アイデンティティ、証明書を定義し、セキュリティ、原子性、クラッシュ回復要件について論じる。
• クロスチェーン資産移動の構成要素として原子性のある一方向ゲートウェイプロトコルを説明する。

提案手法

• ゲートウェイを自台 ledger とリモート peer ゲートウェイの二面性ノードとして定義する。
• 三つの核心的役割を説明する：プロトコル/状態の翻訳、台帳整合性の維持、規制ポリシーの適用。
• 設計原則として不透明な台帳の原理と価値の外部化の原理を提示し、ゲートウェイプロトコルを導く。
• ゲートウェイプロトコルに望ましい原子性とセキュリティ特性を提示する（2PC/3PCフレームワーク、識別、セキュアチャネル、否認防止、クラッシュ回復）。
• 三つの段階からなる原子性の一方向ゲートウェイプロトコルを概説する（アイデンティティ/資産検証、ロック/エスクローの証拠、最終的コミットメント）。
• 資産の消滅を起点台帳で調整し、起点台帳と宛先台帳で再生を行う資産消滅と再生成のクロスチェーン統合を調整する2PC/3PCに触発したアプローチを用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲートウェイは、異種および/または私設ブロックチェーン間で仮想資産を相互運用的に移動させることができるのか。
• RQ2 原子性・一貫性・クラッシュ耐性を確保するための設計原理とセキュリティ要件は何か。
• RQ3 不透明な台帳仮定と規制制約の下で動作する一方向のクロスブローチ資産移動プロトコルをどのように構成できるか。

主な発見

• ゲートウェイアーキテクチャは、ブロックチェーンネットワーク間の相互運用性、自律性、資産移動を可能にする。
• 三部構成のクロスチェーン資産移動問題は、起点台帳での消滅、ブロックチェーン間のコミット、宛先台帳での再生成を必要とする。
• 原子性の一方向ゲートウェイプロトコルは、アイデンティティ検証、証拠交換、最終コミットメントの段階を持つ2PC/3PCフレームワークを用いて実装できる。
• 不透明な台帳と価値の外部化といった設計原則は、スケーラブルでプライバシーを保護するゲートウェイプロトコルを支える。
• ゲートウェイはポリシー執行ポイントとして機能し、監査可能性のための安全なチャネル、相互認証、否認防止ログを必要とする。