[論文レビュー] BlockLot: Blockchain based Verifiable Lottery

Yongrae Jo, Chanik Park|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 4被引用数 8

ひとこと要約

BlockLot は、ビットコインのブロックハッシュを暗号的に安全で予測不能なランダムシードとして活用することで、フェアネス、透明性、改ざん不能性、検証可能性を確保するブロックチェーンベースの検証可能なロトリアンシステムです。Hyperledger Fabric 上に構築され、スマートコントラクトを用いてロトリアンイベント、参加者の登録、当選抽選を管理しており、すべてのデータが分散型レジストリに改ざん不能に記録され、結果の公開検証が可能になり、中央集権的な主催者への信頼に依存しなくなります。

ABSTRACT

We propose BlockLot, a blockchain based verifiable lottery. BlockLot provides transparent, immutable, fair, and verifiable lottery services enhanced by recent blockchain technologies such as append-only (replicated) distributed ledger and smart contract. In addition, BlockLot allows all participants to perform various verification to ensure that the system is actually working as expected. We implement BlockLot services which includes open, query, subscribe, and draw in smart contracts. We also develop webbased user interface for using the lottery services provided by BlockLot. The web interface allows the user to verify the lottery as well.

研究の動機と目的

• 中央集権的なロトリアンシステムに欠ける信頼性と透明性を是正し、主催者や特権的アクセスを持つ攻撃者による操作の脆弱性を解消すること。
• ブロックチェーン技術を活用してフェアネス、改ざん不能性、検証可能性を保証する分散型ロトリアンシステムを設計すること。
• 参加者および主催者が公開可能なブロックチェーンデータを用いて、ロトリアンの結果を独立して検証できることを実現すること。
• 許可付きブロックチェーンとスマートコントラクトを用いた検証可能なロトリアンの実用的で企業向けの実装を提供すること。
• 暗号的責任によって、不正なロトリアン慣行に伴う社会的・経済的コストを低減すること。

提案手法

• 当選抽選のための暗号的に安全で予測不能なランダムシードとして、ビットコインのブロックハッシュを活用し、フェアネスを確保すること。
• 許可付きブロックチェーンとして Hyperledger Fabric を採用し、ロトリアンイベントおよび参加者データの改ざん不能でレプリケートされたレジストリを維持すること。
• Go 言語で実装されたスマートコントラクト（チェーンコード）を用いて、コアロトリアン操作（開催、照会、登録、抽選、確認、検証）を管理すること。
• ロトリアン登録時におけるターゲットブロックハッシュを取得するためのビットコインブロックチェーン API を統合し、ランダム性が公開可能であることを保証すること。
• 登録時に対象参加者に一意の認証トークンを割り当て、検証時に当選状態を証明するために使用すること。
• 主催者がロトリアンを登録し、参加者が登録・照会・結果の検証を行うためのウェブベースのインターフェースを提供すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーンベースのシステムは、検証可能なフェアネスと改ざん不能性を保証することで、中央集権的なロトリアン主催者への信頼を排除できるか？
• RQ2 外部ブロックチェーン（例：ビットコイン）からどのようにして信頼性があり、予測不能なランダムシードを確実に取得できるか？
• RQ3 許可付きブロックチェーン上のスマートコントラクトが、ロトリアン運用における透明性と改ざん不能性をどの程度強化できるか？
• RQ4 信頼できる第三者に依存せずに、参加者が当選抽選の正しさを独立して検証できるか？
• RQ5 パブリックブロックチェーンをランダムビーコンとして使用する場合、許可付きロトリアンシステムにおいてどのような実用的制限が生じるか？

主な発見

• BlockLot は、すべてのロトリアンイベント、参加者リスト、および結果が Hyperledger Fabric ブロックチェーンに改ざん不能に記録された検証可能なロトリアンシステムを正常に実装した。
• ビットコインのブロックハッシュをランダムシードとして使用することで、予測不能性とフェアネスが保証され、暗号的に安全かつ公開検証可能である。
• 開催、登録、抽選、検証といったすべてのロトリアン操作がスマートコントラクトによって強制され、単一の信頼できるエンティティに依存しなくなった。
• 参加者は、ブロックチェーンの公開レジストリと登録時に発行された認証トークンを用いて、当選抽選の正しさを独立して検証できる。
• GitHub に公開された完全に動作する実装とウェブベースのインターフェースを通じて、実用的妥当性が実証された。
• ビットコイン API の応答遅延といった制限は存在するが、システムは過去に遡るターゲットブロックを選択することで、予測可能性を低減し、リスクを緩和している。