その他のブロックチェーンアプリケーション：スマートコントラクト

最初の投稿の1つで、ネットワークに接続された多くのコンピューターで作業がサポートされる分散システムであるブロックチェーンについて説明しました。 ブロックチェーンにはある種の欠点がありますが （集中データベースと比較して速度が制限され、高エネルギー消費-作業の証明に基づくブロックチェーンの場合）、依然として安全で信頼できるソリューションです。 そのため、さまざまな金融機関、銀行、さらにはIT業界の大手（ IBM 、 Cisco 、 Intel ）がこのテクノロジーに注目しています。



1994年、暗号学者のNick Szabo は 、コンピューターと暗号化を使用して、契約を自動的に実行および監査することを提案しました。 その後、いわゆるスマートコントラクト、または単にスマートコントラクトが登場しました。 このようなコントラクトはコードの形式で実行され、システムに保存されます。そこで、ブロックチェーンを管理するコンピューターのネットワークによって実装が監視されます。 それらについては、今日の資料で説明します。



/ image ジェイソン・ベンジャミン PD

スマートコントラクトとは何ですか？

スマートコントラクトとは、契約を締結するプロセスを促進または自動化する電子アルゴリズムです。 主なアイデアは、時間のかかる手順を近代化して、すべての関係者が合意を平等に理解し、解釈に違いがないようにすることです。 スマートコントラクトの条件と結果を記述するために、プログラミング言語と数学ツール（たとえば、公開キー暗号化）が使用され、そのようなコントラクトはコンピューターで実行されます。



スマート契約により 、仲介業者のサービスに頼らずに資産を交換できます 。 さらに、スマートコントラクトには、当事者の義務に関する情報だけが含まれているわけではありません。プログラムコードは、契約条件の履行を確認し、指定された資産の処理方法を自動的に決定します（トランザクションへの当事者への転送、送信者への返送、またはより複雑なもの）。 この間ずっと、分散レジストリはこのドキュメントのコピーを保持しており、これによりセキュリティと信頼性が確保され、いずれの当事者も契約の事前定義された条件を変更できません。



スマートコントラクトのトランスポートとしてブロックチェーンを使用する主な利点の1つは、条件の順守の保証人として第三者を関与させる必要がないことです。 ブロックチェーンは多くのネットワークノードに分散され、正式なルールセットによって導かれます。これにより、契約が誤って実行されるリスク（および、当事者間の意見の相違により契約がまったく実行されないという事実）が最小限に抑えられます。 したがって、ブロックチェーンにより、仲介者の権限に依存することがなくなります。



ブロックチェーン内のすべての情報は分散型台帳の形式で保存されるため、スマート契約の当事者および第三者（会計士、監査人、規制当局など）は、契約の実行を簡単に監査する機会を得ます。 さらに、この監査はリアルタイムで実行でき、簡単に自動化できます。



ブロックチェーンのコンセンサス機能により、コントラクトの実行のアトミック性が保証されます。DBMSのトランザクションと同様に、自動クリーニングを有効にすると、正常に実行またはキャンセルできます。 契約の途中で「行き詰まる」ことや、異なるネットワークノードで異なる実行結果を取得することは不可能です。









スマートコントラクトの実行



イーサリアムは、おそらく複雑なスマートコントラクトを書くための最も人気のあるブロックチェーンです。 以下は、特別に開発されたスマートコントラクト言語Solidityでコントラクト用に記述されたコードの例です （この言語は読みやすく、JavaScriptに似ていますが、静的型付けのみが可能です）。 このコードは、最もシンプルなトークン、つまり、Ethereumウォレット間で発行および転送できる完全なデジタル資産を実装します。 スマートコントラクトの一部として、トークンの転送の各リクエストは、必要な数量の存在を自動的にチェックします。 すべてが正常な場合、スマートコントラクトは送信者と受信者のトークンの残高を変更します。



コードからわかるように、イーサリアムのスマートコントラクトは、状態と、この状態を更新するメソッドを格納するオブジェクト（より正確にはエージェント ）です。 イーサリアムのトランザクションはそれぞれ、コントラクトメソッドの呼び出しです。 コントラクトは相互に対話し、他のコントラクトのメソッドを呼び出しますが、アクションは最終的にブロックチェーン外からのトランザクションによってトリガーされます（つまり、スケジュールに従って実行するようにイーサリアムスマートコントラクトを構成することは不可能です）。



これにはいくつかの理由があります。 スマートコントラクトは、ネットワークのすべてのノードで等しく実行する必要があります（そうでない場合、Ethereumブロックチェーンは複数の部分に分割されます）。 したがって、スマートコントラクトの外部とのやり取りは制限されています。 同じ理由で、Ethereumスマートコントラクトはローカルファイルの読み取りまたは書き込み、またはネットワークとのやり取りができません-それらはEthereum用に特別に作成された仮想マシンで実行されます。



大部分のブロックチェーンでは、スマートコントラクトをある程度までプログラミングできます。 同時に、イーサリアムのオブジェクト指向アプローチは、唯一のものではありません。 学術研究に触発されることが多い他にも、スマートコントラクトの主要な要件をより適切に実装するプログラミング言語があります。 たとえば、 Synereoなどの一部のブロックチェーンは、 プロセス計算 （ ErlangとGoで使用されるアプローチ）を使用し、メッセージチャンネルを通じて相互作用するプロセスとしてスマートコントラクトを提示します。



ビットコインブロックチェーンでは、スマートコントラクトはビットコインを使用できる条件で表されます。 すでに述べたように、ビットコインのブロックチェーンはトランザクション上に構築されています。 これらのトランザクションには、1つ以上の入力と出力が含まれます。 さらに、各トランザクション入力は、ブロックチェーンに記録された以前のトランザクションの1つの未使用出力（UTXO-未使用トランザクション出力）です。



トランザクションは以前のトランザクションの出力を消費し、将来のトランザクションで使用される新しい出力を一度だけ生成します。 この構造には、多くの有用な数学的特性があります。また、各トランザクションが入力の合計が出力の合計より大きいことを証明した場合、同じトークンが2回使用されないという建設的な証明も含まれます。 同時に、各トランザクション出力は値に関連付けられます。つまり、消費されたビットコインの数を示す整数に関連付けられます。



また、未使用の各出力は、UTXOに関連するコストを費やすことができるユーザー（または複数のユーザー）を意味する必要があります。 この条件を満たすために、ビットコインプロトコルにはスクリプトが含まれています。 ビットコインネットワーク内の各UTXOは、このビットコインを使用できる条件を決定するブロッキングスクリプトに関連付けられています。



スクリプトは、スタックマシンの命令のシーケンスであるForthのように見えます 。 スクリプト命令は順番に実行され、各命令はスタックに影響を与える可能性があります。たとえば、新しい要素を追加したり、スタックの先頭から要素をプッシュしたり、スタックの上位2つの要素を交換したりします。 ビットコインスクリプト言語で分岐するための指示はありますが、ループはありません。DoS攻撃のリスクを最小限に抑えるために、 チューリングによれば言語は意図的に不完全です。



ロックスクリプトを正常に実行するには、ロック解除スクリプトを提供する必要があります。これは、スタックマシンに対する一連の命令でもあります。 ロックスクリプトの前に実行され、その初期スタックを形成します。 最も単純な場合、ロックスクリプトは公開キーを提供し、対応する秘密キーを使用したデジタル署名が必要です。

<キー> CHECKSIG

ここで：

• <Key>-公開鍵に対応するスタックにバイトを追加する命令。
• CHECKSIGは、スタックから最後の2つの要素（署名と公開キー）をポップし、署名を検証する命令です。

ロック解除スクリプト（上記のロックスクリプト用）は、トランザクションのデジタル署名という1つの要素で構成されています。 スクリプト実行アルゴリズムは次のとおりです。

// 1.初期化

スクリプト：<署名>

スタック：空

// 2.ロック解除スクリプト内の唯一の命令が実行されます

スクリプト：空

スタック：<Signature>

// 3.ロックスクリプトの開始

スクリプト：<Key> CHECKSIG

スタック：<Signature>

// 4.最初の命令は、キーをスタックに追加することです

スクリプト：CHECKSIG

スタック：<Signature> <Key>

// 5. 2番目の指示は、署名を検証することです

シナリオ：

スタック：<成功>

ビットコインでは、より複雑なスマートコントラクトも実装されます。たとえば、タイムアウトによるリターンの可能性がある預金コントラクトなどです。

IF

// Alice、Bob、または仲裁人の3つの署名のうち2つが必要です。

2 <アリスの鍵> <ボブの鍵> <調停者の鍵> 3 CHECKMULTISIG

その他

//入金アドレスへの資金の受領以降、それをチェックします

// 7日が経過しました。

// DROP-スタックから要素をプッシュする命令。 ここで彼女が必要です

//下位互換性のため-CHECKSEQUENCEVERIFYが認識されます

//ビットコインノードのすべてのバージョンではありません

<秒単位で7日間> CHECKSEQUENCEVERIFY DROP

//前のチェックが成功した場合、アリスはお金を取ることができます

<アリスの鍵> CHECKSIG

エンディフ

このシナリオは、アリスが一部の商品に対してビットコインをボブに支払いますが、当事者はお互いを信頼していません-アリスは商品が受け取られるまで支払いを望まず、ボブはビットコインを受け取る前に商品を渡したくない場合に役立ちます。 この場合、アリスとボブは、起こりうる紛争を解決する仲裁人を選択できます。 その後、アリスは上記のスクリプトに関連付けられたアドレスに資金を送ります。



契約が正常に完了すると、ボブはアリスとの取引に署名することで資金を引き出すことができます。 物議を醸す状況が発生した場合、アービターは介入して、アリスまたはボブのいずれかとトランザクションに署名することで、アリスまたはボブの側に立つことができます。 最後に、住所への送金から長い時間が経過した場合（上記の例のように7日など）、アリスは、仲裁人またはボブの承認がなくても、預け入れた資金を返還できます。



Bitcoinスタックマシンに関して、ロック解除スクリプトのオプションは次のとおりです。

//アリスとボブの合意による資金の移動。

// MULTISIGステートメントのバグのため、最初の0が必要です-

//必要以上に1つのアイテムをスタックから取得します。

//最後のユニットは、ブロッキングスクリプトのIFブランチをアクティブにします。

0 <アリスの署名> <ボブの署名> 1



//アービターはアリスに同意しました

0 <アリスの署名> <調停者の署名> 1



//審判はボブに同意する

0 <ボブによる署名> <仲裁人の署名> 1



//タイムアウトによる払い戻し。

// 0は、ロックスクリプトでELSEブランチをアクティブにします。

//タイムアウトがまだ経過していない場合、このスクリプトは無効になります。

<アリスの署名> 0

ルートストック-ブロックチェーン環境での「苗木」

ビットコインブロックチェーンは、すべてのブロックチェーンの中で最高の安定性とセキュリティを備えていますが、そのサイズのために、新しいテクノロジーの導入に関してはまだ一定の柔軟性が奪われています。 この理由から、イーサリアムプラットフォームは、スマートコントラクトをユーザーフレンドリーな方法で実装した最初のテクノロジーであるため、主にスマートコントラクトの操作に使用されます。 ただし、テクノロジーは特定の後退に直面しました。たとえば、昨年、イーサリアムテクノロジーで記述されたコードのエラーにより、ハッカーは約6,400万ドルを盗みました 。



そのため、コミュニティは、Bitcoinの信頼性とセキュリティ、およびEthereumからの作業の利便性という2つの世界から最高のネットワークを作成することを考えていました。 これにより、RSK Labsからルートストックブロックチェーンソリューションが登場し、5月22日に350万ドルの投資を受けました。 Jaxx暗号通貨ウォレットのCEOであるAnthony Di Iorioと、BitfuryやBitmainを含むいくつかの鉱業会社がプロジェクトの開発に投資しました。



インタビューで、RKS LabsのCEOであるDiego Gutierrez Zaldivar 氏は、プロジェクトの目標は、現在イーサリアムと協力しているビットコインマイナーとスマートコントラクトアプリケーション開発者の両方からサポートを受けるブロックチェーンを作成することであると述べました。



根本的に、ルートストックは分散型チューリング完全スマート契約プラットフォームです。 しかし、システム全体をゼロから構築する代わりに、Rootstockはビットコインエコシステムを使用しますが、いくつかの改善が加えられています。 現在、プラットフォームは1秒あたり400トランザクションを処理できますが、ビットコインは7トランザクションしか処理できません。 将来、RSKはLTCP （ Lumino Transaction Compression Protocol）を使用して2,000 TPSに到達する予定です。



独自のブロックチェーンを使用する他のプラットフォームに対するルートストックの最大の利点は、マイニングとビットコインを統合したことです。これにより、セキュリティが古いブロックチェーンネットワークのレベルまで向上します。 この技術はまだテストネットワークでテストされていますが、まもなく実用化されます。 RSKが最も安全なブロックチェーンであるBitcoinブロックチェーンを使用していることを考えると、RSKスマートコントラクトはいくつかの保護事項でイーサリアムを超えることができます。 たとえば、ブロックチェーン内のトランザクションのロールバックおよび「51％攻撃」に対するセキュリティを強化します。

スマートコントラクトの未来と応用

その特性により、システムのセキュリティは、特にブロックチェーンとビットコインの技術の根底にある数学的法則によって保証され（仲介者の権威によるものではありません）、スマートコントラクトはさまざまな活動分野で使用されています。 スマートコントラクトの開発の潜在的な方向性の 1つは、選択的システムです。 スマート契約は、第三者が選挙で干渉する可能性を完全に排除します。 この場合、投票は分散レジスタに（もちろん、暗号化および匿名化された形式で）行われます。



デジタル契約のもう1つの用途は、物流です。 供給部門では、さまざまなレベルの署名と承認が必要な多数のさまざまな文書が関係しています。 これにより、お金を稼ぐことができる詐欺師に抜け穴ができます。 ブロックチェーンを使用すると、サプライチェーンの各参加者がすべての作業プロセスを制御する電子システムにアクセスできるようにシステムを構築できます。 これは、一般的なドキュメントを扱うときに効果的です。 たとえば、バークレイズ銀行はスマート契約を使用して所有権の移転を登録し、クレジット機関への支払いを自動的に登録します。



スマートコントラクトが適用される別の分野は、自動車産業です。 賢明な契約により、保険会社はドライバーが車を運転する方法と条件に基づいて保険料を設定できます。 このようなシステムは、誰が事故の原因であるかを判断することもできます：センサーまたはドライバー、さらに複雑な交通事故を解決します。



貸付や会計など、注目に値する他の産業。 ここでは、リスクを評価し、リアルタイムの監査を実施するためにスマート契約が使用されます。 Blockchain TechnologiesのWebサイトでは、スマートコントラクトがブロックチェーンによって確認され、紙の形式で印刷されると、スマートコントラクトは紙と電子のハイブリッドになると述べています。



同時に、多くの市場参加者は、将来、企業は従来の契約の草案からデジタル実装に完全に切り替えることができ、人工知能によってサポートされる契約を実装することさえできると確信しています。