Quorumサンプル実装から理解するエンタープライズ Ethereum のポイント

1. Quorumサンプル実装から理解する
エンタープライズ Ethereum のポイント
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2. Enterprise Ethereum の サンプル実装 : Quorumとは
2Copyright（C)2017 trident-arts All Rights Reserved.
Transaction
②
Processing
パブリック（＝共通）
&
プライベート
Consensus Chain Consensus
投票
&
ランダムタイムアウト
コンセンサス所要時間の短縮化
パブリック/プライベートの二刀流
 JPモルガンが Go Ethereum ベースのOSSを開発
 トランザクションの方式やコンセンサスアルゴリズムをエンタープライズ用途に耐えられるように改良
Quorumの機能的な主な特徴
①
Security
許可型ネットワーク
＆
暗号化
安全性の確立

3. Quorum Transaction Processing の特徴① Security
3Copyright（C)2017 trident-arts All Rights Reserved.
 ネットワークを許可型にすることと、暗号化によってQuorumネットワーク内の安全性が確保されている
Quorum
Node
Transaction
Manager
Enclave
Quorum
Node
Transaction
Manager
Enclave
Quorum
Node
Transaction
Manager
Enclave
Public
Public
Public
Private
Private
Private
A
B
C
Ethereum Network Constellation Network
Hash
Payload
Hash
Payload
Hash
Payload
• permissioned-nodes.json
に接続を許可するﾉｰﾄﾞを記載
"enode://remoteky1@ip1:port1“
（static-nodes.jsonと似ている）
許可制ネットワーク
• ﾌｧｲﾙやﾒｰﾙの暗号化に使用され
るPGPをﾍﾞｰｽにしている
• ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞは、ｾｯｼｮﾝ鍵と呼ばれる
乱数の値を鍵として，対称暗号
※により暗号化される。
• そのｾｯｼｮﾝ鍵は，公開鍵で暗号
化される（復号には秘密鍵）
• ﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬ間の通信は
HTTPSにより暗号化
暗号化方式
※暗号化と復号の鍵が同一
HTTPS
Constellation ・・・星座、集まり
Enclave ・・・包領、少数集団

4. Quorum Transaction Processing の特徴② Processing
4Copyright（C)2017 trident-arts All Rights Reserved.
DApp
TransactionX
Quorum
Node
Transaction
Manager
Enclave
Quorum
Node
Transaction
Manager
Enclave
Quorum
Node
Transaction
Manager
Enclave
1 2
3
4
5
6
7
Block N
8
9
10
11
12
11
12
9
7
10
Block N
Block N
8
8
# プロセス
① A及びBの公開鍵を設定して、
Node AにﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝXを送信
② ﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬにﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝXを送付
③ ｴﾝｸﾚｰﾌﾞをｺｰﾙ
④ 1. ｾｯｼｮﾝ鍵とﾅﾝｽを生成
2. ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ/ﾅﾝｽをｾｯｼｮﾝ鍵で暗号化
3. ﾍﾟｲﾛｰﾄﾞのﾊｯｼｭを計算
4. A/Bの公開鍵でA/Bのｾｯｼｮﾝ鍵を暗号化
5. ﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬに2,3,4のﾃﾞｰﾀを送信
⑤ • 暗号化されたﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ/ﾊｯｼｭ/ｾｯｼｮﾝ鍵(A)を保
存し、HTTPSでBのﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬにﾍﾟｲ
ﾛｰﾄﾞ/ﾊｯｼｭ/ｾｯｼｮﾝ鍵(B)を送信
• Bは受信結果(ACK/NACK)を返す
⑥ Bの受信成功後に、Aのﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬがﾉｰ
ﾄﾞにﾊｯｼｭを送信、元のﾍﾟｲﾛｰﾄﾞと置換
⑦ Ethereumの標準P2Pﾌﾟﾛﾄｺﾙを使用して他の
ﾉｰﾄﾞにﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝXを伝播
⑧ ﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝXを含むﾌﾞﾛｯｸNが生成され、全ﾉｰﾄﾞ
に配布される
⑨ 各ﾉｰﾄﾞは、ﾛｰｶﾙのﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬをｺｰﾙし、ﾄ
ﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝを保持しているか確認する（ﾊｯｼｭをｲﾝ
ﾃﾞｯｸｽとして使用）
⑩ C:ﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝｽｷｯﾌﾟ AB:ｴﾝｸﾚｰﾌﾞをｺｰﾙ
⑪ 秘密鍵でｾｯｼｮﾝ鍵を復号し、ｾｯｼｮﾝ鍵でﾍﾟｲﾛｰﾄﾞ
を復号。ﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬにﾍﾟｲﾛｰﾄﾞを返す
⑫ • ｺﾝﾄﾗｸﾄ実行のために解読されたﾍﾟｲﾛｰﾄﾞをﾉｰ
ﾄﾞのEVMに送信
• ﾌﾟﾗｲﾍﾞｰﾄｽﾃｰﾄDBが更新される
Public
Public
Public
Private
Private
Private
A
B
C
9
10
 パブリック・トランザクションフローは標準的なEthereumのトランザクションと同じ
 下記は、Node A と Node B向けのプライベート・トランザクションフロー
Ethereum Network Constellation Network
Private For A/B
Hash
Payload
Hash
Payload
Hash
Payload

5. Ethereum Network
Quorum Chain Consensus の特徴 1/2
5Copyright（C)2017 trident-arts All Rights Reserved.
Maker
(Quorum Node)
Voter
(Quorum Node)
Non-Voter
(Quorum Node)
Block
Voting
Block
Voting
Block N
Tx List Vote List
Tx 10 Vote1
Tx 11 Vote2
Tx 12 Vote3
1
22
# プロセス
① 最初にMakerﾉｰﾄﾞがﾌﾞﾛｯｸを生成し、それに署名す
る。ﾌﾞﾛｯｸには、前の期間にｷｬｽﾄされた親ブロックの投
票が含まれる
② ﾌﾞﾛｯｸは、標準のEthereum P2Pﾌﾟﾛﾄｺﾙを使用して
ﾈｯﾄﾜｰｸに配布される。ﾛｰﾙに関係なく、すべてのﾉｰﾄﾞが
ﾌﾞﾛｯｸを受信する。
③ 投票者ﾉｰﾄﾞはﾌﾞﾛｯｸを検証する
• BlockVotingｺﾝﾄﾗｸﾄをｺｰﾙし、Makerがﾌﾞﾛｯｸを作
成できるかどうかを確認する
• BlockVotingｺﾝﾄﾗｸﾄを呼び出して、ﾌﾞﾛｯｸの親ﾌﾞ
ﾛｯｸが十分な票を受け取ったかどうかをチェックする
• （ﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾏﾈｰｼﾞｬからﾍﾟｲﾛｰﾄﾞを取得した後
に）ﾌﾞﾛｯｸ内の処理可能な全てのﾊﾟﾌﾞﾘｯｸﾄﾗﾝｻﾞｸ
ｼｮﾝとﾌﾟﾗｲﾍﾞｰﾄﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝを実行する
• ﾊﾟﾌﾞﾘｯｸｽﾃｰﾄのﾙｰﾄﾊｯｼｭをﾌﾞﾛｯｸ内のｽﾃｰﾄﾙｰﾄと比
較することによって、ﾊﾟﾌﾞﾘｯｸｽﾃｰﾄを検証する
• ﾌﾞﾛｯｸ内の全てのﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝをﾊｯｼｭ化し（ﾊﾟﾌﾞﾘｯｸ
とﾌﾟﾗｲﾍﾞｰﾄの両方）、そのﾊｯｼｭをﾌﾞﾛｯｸ上のﾄﾗﾝｻﾞ
ｸｼｮﾝﾊｯｼｭと比較する
これはｽﾃｰﾄﾁｪｯｸではないが、全ての投票者ﾉｰﾄﾞが
ﾌﾞﾛｯｸ内のﾄﾗﾝｻﾞｸｼｮﾝﾘｽﾄで一致することを保証する
④ 首尾よく検証されると、投票者ノードは、すべてのノード
に配布される標準のEthereumTransactionを使用
して、BlockVotingｺﾝﾄﾗｸﾄに投票を送信する
⑤ Makerﾉｰﾄﾞはﾀｲﾑｱｳﾄに達し、前のﾌﾞﾛｯｸの最小投票
数が受信されたかどうかを判定し、ﾌﾞﾛｯｸ作成
以降、検証 → 投票処理が繰り返される
 PoW ではない新たなコンセンサスアルゴリズムで スピードの向上を目指す
3
Block N
Tx List Vote List
Tx 10 Vote1
Tx 11 Vote2
Tx 12 Vote3
5
ﾌﾞﾛｯｸ
配布
ﾌﾞﾛｯｸ
生成
検証
投票
CallCall Transaction
4
＜ﾌﾞﾛｯｸ生成開始のトリガー＞
• 同時に2つ以上のMakerがブロックを作成する可能性を減らすために、Makerはランダムな期
間（タイムアウト）を生成してからブロックの作成を開始する
• Makerが他のMakerより前にタイムアウトに達すると、ブロックの作成を開始することができる
• Makerがブロック作成プロセスを開始すると、他のMakerノードは現在のタイムアウトをリセット
し、新しいランダムタイムアウトを生成し、ブロックが作成されるまで待つ
＜Block Data＞
• A Global Transaction Hash
• The Public State root hash
• Block Maker's signature

6. Quorum Chain Consensus の特徴 2/2
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Quorum Node
Smart Contract
BlockVoting
nodeInfo
blockMakerAccount
min/max blocktime
canCreateBlocks
canVote
voteAccount
ブ
ロ
ッ
ク
生
成
投
票
Quorum Nodeの設定値
コントラクト機能
ﾌﾞﾛｯｸ生成できるﾉｰﾄﾞを追加する
最低投票数を設定する
ﾌﾞﾛｯｸ生成できるﾉｰﾄﾞのｱﾄﾞﾚｽ
ﾌﾞﾛｯｸ生成待ち時間(最大/最小)
ﾌﾞﾛｯｸ生成可否
投票できるﾉｰﾄﾞのｱﾄﾞﾚｽ
投票可否
setVoteThreshold
vote
addBlockMaker
addVoter
投票の実行
投票できるﾉｰﾄﾞを追加する
genesis.json
(Initial)Maker Node
Quorum Nodeの初期値
ﾈｯﾄﾜｰｸ起動時にﾌﾞﾛｯｸ生成
ができるﾉｰﾄﾞのｱﾄﾞﾚｽ
• Quorumの投票型コンセン
サスは、スマートコントラクト
の機能で実行
• コンセンサスに参加するノー
ドの追加／削除もスマート
コントラクトの機能で実行
• コンセンサスに参加するノー
ドに関する情報は
Quorum Nodeのデータ
ベースに書き込まれる
• 最初にブロックを生成する
ノードのアドレスは
genesis.jsonに書き込む
主なポイント
 コンセンサスアルゴリズムに関連するシステム構造

7. Quorum の 課題（ロードマップ提示済みのもの）
7Copyright（C)2017 trident-arts All Rights Reserved.
 Network Management
• Network Permissioning to be managed via Smart Contracts as opposed to node-
specific config
• Dynamic Node removal
• Network Admin Dapp
 Privacy
• Support for private key rotation
• Ability to extend the list of participants that can access private transactions post
transaction creation
 Consensus
• Safer 'deadlock management' when Vote Threshold is not met (currently Maker
Node can break deadlock by re-voting)
• Limitations on the number of votes a Voter or Organisation can make
• Dynamic Voting Threshold adjustment
 Performance
• Parallel Transaction processing
 Short Term
 Medium Term
 Consensus
• Pluggable consensus

8. 8
デモンストレーション
8Copyright（C)2017 trident-arts All Rights Reserved.

9. 9Copyright（C)2017 trident-arts All Rights Reserved.
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ご清聴ありがとうございました