世界経済フォーラム第四次産業革命センターによるブロックチェーンの相互運用フレームワークのご紹介

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世界経済フォーラム第四次産業革命センターによる
ブロックチェーンの相互運用フレームワークのご紹介
(株)日立製作所研究開発グループ主任研究員
兼世界経済フォーラム第四次産業革命センターフェロー
2020/9/30
堀悟
Hyperledger Tokyo Meetup

世界経済フォーラム
2
◼ 概要 (出所: https://ja.wikipedia.org/wiki/世界経済フォーラム)
⚫ 経済、政治、学究、その他の社会におけるリーダーたちが連携することにより、
世界、地域、産業の課題を形成し、世界情勢の改善に取り組むことを目
的とした国際機関。1971年に経済学者クラウス・シュワブにより設立された。
スイスのコロニーに本部を置き、同国の非営利財団の形態を有している。
⚫ スイスのダボスで開催される年次総会、所謂「ダボス会議」が特によく知られ
ており、約2,500名の選ばれた知識人やジャーナリスト、多国籍企業経営
者や国際的な政治指導者などのトップリーダーが一堂に会し、健康や環境
等を含めた世界が直面する重大な問題について議論する場となっている。

世界経済フォーラム第四次産業革命センターとは
3
⚫ 近年の技術の劇的な進展に対し、技術革新のメリットを最大化し、リスクを最小
化するポリシーやガバナンスの基本となる考え方を設計して、これらを世界に向け
て実装していくことをめざす組織
⚫ 世界経済フォーラムが2017年3月に設立
⚫ 世界中の政府・公共機関、企業、市民団体、学術機関、国際機関から人材を
集めてプロジェクトを推進
✓ 日立は2018年4月にパートナーシップを締結して以来、センターの活動へ
フェローとして参画
⚫ 現在、拠点はアメリカ、日本、インド、中国の4ヶ所 (発表者はアメリカの拠点の
フェロー)。その他、世界9カ所にアフィリエイトセンター（≒提携機関）が存在
⚫ アメリカの拠点での取り組みとしては、AI/機械学習、IoT/スマートシティ、ブロック
チェーン/分散台帳技術、データポリシー、自動運転、ドローンなどに関するものが
存在

プロジェクト例
4
⚫ 政府・公共分野でのAI活用機会促進
⚫ AI世代のこどもを守るための規格づくり
⚫ 顔認識技術向けの責任ある規制
⚫ 社会インフラ用IoTデバイス・システムのセキュリティを向上させるための市場インセ
ンティブ
⚫ 自動運転技術に関する安全規制
⚫ ヘルスケア関連のデータの扱い
⚫ 精密医療のコスト、価値、利益を評価するための政策やビジネスモデル
⚫ ドローン関連の規制
⚫ 異常気象への迅速な対応を可能にするデータ共有、および、保険対応を実現す
るためのガバナンスフレームワーク

ブロックチェーン/分散台帳技術に関するプロジェクト
5
Central Banks in the Age of Blockchain
CBDC実現のためのフレームワーク
Unlocking Government Transparency
腐敗抑制に向けた、政府のプロセスにおける透明性と説明責任向上のためのブロックチェー
ンの活用
Harmonizing Systems: Smart Contracts and Interoperability
ブロックチェーンを用いないレガシーシステムとブロックチェーンを用いたシステムの相互運用
Blockchain Is a Team Sport: Models for Consortia Governance
ブロックチェーンを用いたシステムのステークホルダー間の論争の解決方法
Redesigning Trust: Blockchain for Supply Chains（本発表の対象）
サプライチェーン・貿易・物流へのブロックチェーンの適用

プロジェクト概要
6
Redesigning Trust: Blockchain for Supply Chains
⚫ ブロックチェーンの有望な適用領域の1つであるサプライチェーンに焦点を置いた取り組み
⚫ これまで以下のホワイトペーパーを発刊
Inclusive Deployment of Blockchain for Supply Chains
✓ Part 1 – Introduction (2019年4月)
✓ Part 2 – Trustworthy Verification of Digital Identities (2019年4月)
✓ Part 3 – Public or Private Blockchains – Which One Is Right for You?
(2019年8月)
✓ Part 4 – Protecting Your Data (2019年9月)
✓ Part 5 – A Framework for Blockchain Cybersecurity (2019年12月)
✓ Part 6 – A Framework for Blockchain Interoperability (2020年4月)
邦訳版発刊予定
✓ Case Studies and Learnings from the United Arab Emirates (2020年1月)

ホワイトペーパーについて
7
A Framework for Blockchain Interoperability
構成
第1節: ブロックチェーンの相互運用性の概要
第2節: 3つのレイヤーでの相互運用性の分類
第3節: 相互運用を実現するための3種類のアプローチ
第4節: 適切なアプローチを選択する枠組み
第5節: 相互運用ソリューションの現在の状況
第6節: 実例の紹介
第7節: アプローチ検討における重要な質問のリスト
Contributors
Deloitte、Trustworks（デンマーク）、Eurasian Resources Group、
EVRYTHNG（スイス）、Kühne Logistics University（ドイツ）、MOBI、
日立製作所

問題意識
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サプライチェーンに関するブロックチェーンソリューションは
既存の小さなエコシステムにおいて形作られてきた

問題意識
9
しかし、グローバルなサプライチェーンにおいては
複数のエコシステムが交わる必要がある

相互運用の分類
デジタル資産の取引
(Digital Asset Exchange)
任意データの取引
(Arbitrary Data Exchange)
例: Ethereumの分散アプリを介した支払い例: Ethereum上の荷送人の船荷証券に
関する所有権を、Hyperledger上の
荷受人に移転
集中型の取引所などの信頼できる仲介者なし
で、暗号通貨などの異なるブロックチェーン由来
の資産を転送および交換する機能
他のブロックチェーンプラットフォームに影響を
与えることを、ブロックチェーンプラットフォーム
上で実行する機能
荷受人荷送人荷受人荷送人Ethereumの
分散アプリ上の
ビットコイン
Hyperledger上の
船荷証券
船荷証券の
有効性の確認情報

相互運用モデル
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レイヤー観点
ビジネスモデルガバナンスモデル
データ標準化
コマーシャルモデル
法的枠組み
プラットフォーム合意形成メカニズム
スマートコントラクト
認証および承認
インフラストラクチャハイブリッドクラウド
マネージド型ブロックチェーン
独自の構成要素
相互運用に関する観点を3つのレイヤーに分類

ビジネスモデル層
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ガバナンスモデル
本人確認ネットワーク内の銀行が、ブラックリストに載っているメーカーの口座を開設した場
合、次の銀行は最初の銀行を信頼し、そのメーカーに融資します。これを回避するには、プ
ラットフォームに対し非常に厳しいオンボーディングプロセスを実施する必要があります。
データ標準化
参加者が情報を共有するためには、すべての参加者が理解可能であるように、すべての
データが標準形式に従う必要があります。
コマーシャルモデル
ある銀行が最初に本人確認を実施するのに2時間かかり、その記録に基づいて、次の銀行
が数分で口座を開くことができる場合、2番目の銀行は最初の銀行に手数料を支払う必
要があるでしょう。そうしなければ、最初の銀行は本人確認記録を提供しないでしょう。
法的枠組み
分散型という特性のため、ネットワークやデータの所有者を確認することは困難な場合があ
ります。このことは、法的に責任があるのは誰なのか判別するのを困難にします。また、ブロッ
クチェーンは一般に追記専用であるため、プライバシーや消費者保護など、多くの規制分野
で問題が発生する可能性があります。

プラットフォーム層
13
合意形成メカニズム
さまざまな合意形成メカニズムは、デフォルトでは相互運用ができません。また、複数のプラッ
トフォームが同じ合意形成メカニズムを使用していても、トランザクションの順序に合意しなが
らデータを同期するのは難しい場合があります。
スマートコントラクト
異なるブロックチェーンプラットフォームが、スマートコントラクトに異なる言語を使用する場合
があります。この場合、通常はブロックチェーンプラットフォーム間を跨っては実行できません。
認証および承認
ブロックチェーンはマルチシグトランザクションに対応可能なため、複数の参加者が同じトラン
ザクションに署名を行うことができます。ただし、ブロックチェーンプラットフォーム毎に異なった
設計になっている場合があります。このため、同様の合意形成メカニズムだったとしても、認
証と承認に関しては、一部のブロックチェーン間では相互運用ができません。この場合、相
互認証メカニズムを用いる必要があります。

インフラストラクチャ層
14
ハイブリッドクラウド
理論的には、ブロックチェーンプラットフォームはハイブリッドインフラストラクチャ上に展開できま
す。しかし、通常、エンタープライズグレードのソリューションに対して十分な性能を発揮でき
ず、また、ガバナンスモデルの欠如により脆弱性が発生します。したがって、ほとんどの企業は、
ブロックチェーンインフラストラクチャとしてハイブリッドクラウドを採用していません。
マネージド型ブロックチェーン
マネージド型BaaS (Blockchain as a Service) の課題は、クラウド提供者による外部
から見えない管理にあり、相互運用の選択肢を制限しています。ほとんどのクラウド提供者
は、提供サービスはオープンソースであると主張していますが、それらのサービスには、しばしば
独自の構成要素が含まれています。これは、ブロックチェーンアーキテクチャの一部をベンダー
に依存していることを意味しています。
プライベートブロックチェーンにおける独自の構成要素
パーミッション型のプライベートブロックチェーンは、特にインフラストラクチャ要件の点で、パブ
リックブロックチェーンと大きく異なります。処理能力と電力消費への要求はそれほど高くなく、
高速なトランザクション処理が可能です。プライベートブロックチェーンの相互運用上の課題
は、十分に類似した特性を持つプライベートブロックチェーンを見つけることにあります。

3つのアプローチ
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⚫ 相互認証
⚫ APIゲートウェイ
⚫ オラクル

アプローチ1: 相互認証
16
⚫ 3種類の方法が存在 (詳細は後述)
✓ 公証制度
✓ リレー
✓ ハッシュロック
Pros
中央の信頼できる関係者を利用せずにブロックチェーンの相互運用性を
可能とする唯一のアプローチ (公証制度は含まれない)
Cons
リレーと公証制度のみが、通常、サプライチェーンにおける、より高度な
ユースケースで必要とされている任意データ交換の相互運用をサポート。
また、特にリレーは、企業向けの普及がまだ進んでいない。

アプローチ1: 相互認証 – 公証制度
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⚫ あるブロックチェーンの参加者が、他のブロックチェーンでのイベント発生を確認するの
を支援する。信頼できる関係者 (公証人) が合意を形成し、その後、この合意を
条件として、トランザクション確定に使用可能な署名を発行する。
⚫ チェーン間の相互運用を実現する最も簡単な方法のひとつ。しかし信頼を集中化
する必要がある。
ユースケースが分散型台帳の不変性にのみ依存し、中央の関係者の制度的信頼
性を、分散化を通じたシステム的信頼性に置き換える必要がない場合には、選択
肢となり得る。

アプローチ1: 相互認証 – リレー
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⚫ 他のブロックチェーンプラットフォームのイベントや状態を検証して読み取ることができ
るシステム。具体的には、他のブロックチェーンプラットフォームのライトクライアントと
して機能するコントラクト。
⚫ 他のブロックチェーンプラットフォームの標準的な検証手順を使用して、コントラクト
に供給されるブロックヘッダーを検証する。これにより、信頼できる関係者を使用せ
ずに、他のブロックチェーンプラットフォームのイベント変更を理解することができる。
⚫ 欠点は、望ましい、または、類似した特性を持たないプラットフォーム同士を接続す
ることが非常に難しい点。

アプローチ1: 相互認証 – ハッシュロック
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⚫ 同じトリガーを持つ複数のブロックチェーンプラットフォームの操作を設定。相互認証
における最も実用的な方法だが、機能性の面で最も制約が強く、デジタル資産の
交換にのみ対応する。
⚫ 一般的なハッシュロックとしては以下の2種類が存在。
Hashed-
Timelock
Contract
(HTLC)
オンチェーンであり、ブロックチェーンに基づく支払いのクラス。
ハッシュロックとタイムロックを使用して、受取人に対して、期限
前に受領を確認するか、または支払請求権を放棄して支払
人に返却することを要求する。
特定タイプのブロックチェーンプラットフォーム上の資産間で、
チェーンまたがりのアトミックスワップ、および、全額資金提供
済みの双方向な支払いチャネルが可能になる
Hashed-
Timelock
Agreement
(HTLA)
異なるブロックチェーンプラットフォーム間での暗号通貨の支払
いに使用される。
HTLCと異なり、スマートコントラクトとしてではなく、オフチェー
ンソリューションとして構築される。このため、HTLCのような、
本来的な性質としての分散特性は提供されない。

アプローチ2: APIゲートウェイ
20
⚫ 大きく以下の2種類が存在
⚫ 相互認証で示された課題を考えると、リレーやハッシュロックによる相互運用の実現
は困難。またプラットフォーム層で示された課題を考えると、相互運用に適したプラッ
トフォームはほとんどない。このため、APIによるアプローチが選択される場合がある。
⚫ 課題は以下
✓ プラットフォーム毎にAPIが大幅に異なる傾向がある。
✓ プラットフォーム間で最終的なデータの整合性を保証できない可能性がある。
✓ APIを操作する者に信頼を集中させる。
Pros 実証済みで実装が簡単。
Cons
最終的なデータの整合性を保証しない場合があり、APIを操作する者
に信頼を集中させる。
コンダクタ
基盤となるアーキテクチャによって処理されるリクエストをまとめて、
UX、または、クライアントへのリクエストの処理を簡略化する
トランスレータ
クライアントとアプリケーションのやりとりの回数を減らすために、ク
ライアントから多くの要求を受け、ひとつに変換する

アプローチ3: オラクル
21
⚫ 外部データをオンチェーンで使用するために転送するエージェント。
実世界のイベントに関する情報をブロックチェーンに追加するスマートコントラクトを用
いて実現される。
⚫ 例えば、気温、価格、飛行機の遅延情報などを取り込む際に使用され、現実のイ
ベントに基づいたプロセスの自動化に使用される (例: 列車が遅れた場合に、保険
契約が自動的かつ自律的に補償を提供する)。
⚫ 技術的には、他のスマートコントラクトとの違いはない。
ただし、活用するには、信頼できる第三者によって運用されているか、または、証明
書によって信頼されている必要がある。
Pros 実証済みで実装が簡単。
Cons
ブロックチェーンと非ブロックチェーンシステムの相互運用のみを可能にす
る。アプリケーションの信頼性は、使用するオラクルと同レベルとなる。

アプローチの選択
22
接続先のシステムとコンソーシアムの種類に応じてアプローチを選択
コンソーシアムの種類（ホワイトペーパーでの）前提
金融事業系主としてデジタル資産交換に焦点を当てているため、任意デー
タ交換の必要性は制限されている可能性がある。
政府系対象となるブロックチェーンプラットフォームを政府機関が制御す
る必要がある状況。このため相互運用性のすべてのレイヤーに
追加要件が課され、相互運用の選択肢が制限される。デジタ
ル資産交換と任意データ交換の両方が必要になる場合がある。
非金融事業系より高度なユースケースのために、通常、任意データ交換を必
要とする。サプライチェーンコンソーシアムは多くの場合、このカテ
ゴリになる。
技術系ブロックチェーンプラットフォームの実現技術の提供者でもある。
したがって、必要となる交換データに関わらず、他のコンソーシア
ムのブロックチェーンプラットフォームとは、ほとんど技術的な互換
性はない。

アプローチの選択
23
金融事業系政府系非金融事業系技術系
非ブロックチェーン
プラットフォーム
互換性のある
ブロックチェーン
互換性のない
ブロックチェーン
接続先のシステムとコンソーシアムの種類に応じてアプローチを選択
接続先の
コンソーシアム
接続先の
システム
APIゲートウェイ
オラクル
相互
認証

チェックリスト: ビジネスモデル層
24
⃞ 参加者は、どの業界および関連するデータ標準に準拠していますか？
⃞ 参加者のいずれかが、既存のブロックチェーンエコシステムに参加していますか？
もし参加している場合、どのようなデータ標準が使用されていますか？
⃞ 参加者は、異なるエコシステムにまたがって分散している関連データを、どのように特
定、交換、利用しなければならないでしょうか？ (例: サプライチェーンと貿易金融)
⃞ 望んでいるユースケースは、隣接エコシステムがサポートしている機能に依存していま
すか？ (例: サプライチェーンのユースケースは、ペイメントまたは貿易金融の機能を
必要としていますか？)
⃞ 相互運用に固有のリスクをどのように回避または軽減できますか？ (例: 信頼できな
い第三者への情報の漏えい、二次チェーン上の情報へのアクセス喪失など)

チェックリスト: プラットフォーム層
25
⃞ 参加者のいずれかが既存のブロックチェーンエコシステムに参加していますか？
参加している場合、どのようなブロックチェーンプラットフォームが構築されており、そのエコシス
テムはどのような合意形成メカニズムに依存していますか？
⃞ 認証と承認のために、複数のブロックチェーンプラットフォームが類似したマルチシグトランザク
ションをサポートしていますか？ (例: ユーザーレベルで署名するプラットフォームと、ノードレ
ベルで署名するプラットフォームが混在していないでしょうか？)
⃞ 相互認証メカニズムを構築することは可能ですか？
⃞ 公証制度ベースの相互運用ソリューションを想定した場合、相互運用を容易にするために、
公証制度の運営を第三者に任せることは実行可能な選択肢ですか？
それとも、そもそも求められている分散化の方針に反するものでしょうか？
⃞ リレーベースの相互運用ソリューションを想定した場合、そもそもなぜそのふたつのエコシステ
ムが、異なるブロックチェーン技術に基づいて構築されたのでしょうか？
そして、もし最初のチェーンが、2番目のチェーンで採用されている合意形成メカニズムとガバ
ナンスモデルの代わりに、別の合意形成メカニズムとガバナンスモデルを使用していた場合に
は、ふたつの異なるブロックチェーンのアプリケーション層の参加者は、どのようにして互いに信
頼できるでしょうか？
⃞ APIゲートウェイを作成することは可能ですか？

チェックリスト: インフラストラクチャ層
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⃞ そのユースケースは、ソリューションのオーナーを、例えばデータ保管場所に関して、
地域の法的制約にさらすことになりますか？
⃞ そのユースケースでは、ソリューションのオーナーが、あなたのソリューションを仮想プラ
イベートクラウドに展開できますか？
⃞ そのユースケースでは、ソリューションのオーナーがBaaS (Blockchain as a
Service) を利用できますか？
⃞ そのIT組織は、ホスティングノード、ウォレット、セキュアキー、さらにはトークン管理
を扱えるほど成熟していますか？

Blockchain Deployment Toolkit
27
Redesigning Trust: Blockchain Deployment Toolkit
https://widgets.weforum.org/blockchain-toolkit/

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