JP7199383B2 - ブロックチェーン・ネットワークを使った多ラウンド・トークン分配のシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
ビットコインのようなさまざまなブロックチェーン技術は、時に、参加ノード間のペアごとのトランザクションの構築において「コミットメント・チャネル」を利用することがある。コミットメント・チャネルは、トランザクションのすべてをブロックチェーンにコミットすることなく、諸ノードが複数のトランザクションを行なうことができるように設計されている。ひとたびコミットメント・チャネルが一対の参加ノードの間に確立されると、それらのノードは、所与の時間期間内に望むだけの任意の数のトランザクションに従事することができ、それらのトランザクションのうちの二つのみが最終的にブロックチェーンに追加される。結果として、コミットメント・チャネルの利用は、ブロックチェーンに追加される必要のあるトランザクション数の減少および関連するトランザクション・コストの削減につながる可能性がある。コミットメント・チャネルはまた、特定の基準が被移転者ノードによって満たされない場合、または移転者または被移転者ノードのいずれかがある一組の移転後にプロセスを終了することを決定した場合に、トークンを返してもらう柔軟性を移転者ノードに提供する。
秘密の鍵をシェア〔持ち分〕に分割し、それらのシェアを一組の参加ノードの間で分配することを可能にするために、「秘密分散共有(secret sharing)」と呼ばれる技法が開発されている。この技法では、参加ノードの集合のどの部分集合も、その部分集合の要素数〔カーディナリティ〕が指定された閾値tより大きい限り、秘密を再構成することができる。部分集合の要素数がt未満の場合は、秘密に関する情報は明かされない。これは、共有される秘密を使って署名するために、少なくともt個の参加ノードが協働しなければならないことを意味する。参加ノード間での鍵シェアの分配は、鍵シェアを割り当てる中央ディーラーを使用して、またはディーラーなし分配システムを通じて行なってもよい。それぞれの解決策には利点と欠点があり、分配方法の間で選択する際に、実装されるシステムの要件を慎重に検討する必要がある。
任意の秘密xは多項式f(x)上の点f(0)である
(鍵xの)シェアx1,x2,…,xnはf(x1),f(x2),…,f(xn)に対応する
f(x)がt次多項式であれば、秘密xは
・各参加者iが部分bi,πxi×Gを計算する。
・πの中のすべての参加者がそれらの部分を足し合わせて(ラグランジュ補間により秘密xを再構成)、
本願は、一または複数の移転者‐被移転者ペア間でトークンを移転するための方法および装置を記述する。特に、本願は、トランザクションの部分的完了のリスクを回避しつつ、プロトコルの参加ノードの複数の異なるペアの間の間接トランザクションの集合を使用することによって、移転者‐被移転者関係を偽装しようとするトークン移転プロトコル(Indirect Anonymous Transfer Protocol[間接匿名移転プロトコル]またはIATP)を提案する。間接トランザクションは、移転者と関連する被移転者との間のつながりがブロックチェーン・データから容易に識別できないように設計される。前記間接トランザクションの集合は、実行されれば、結果として、参加する移転者‐被移転者ノード・ペアについて、トークンのもともとの所望された配分(すなわち、プロトコルの開始時に合意されたトランザクション)が生じる。
・プロトコルのラウンド数rおよびラウンド当たりのトランザクション数q
・プロトコルにおいて使うために利用可能なトークンの初期量。これはベクトル
・参加ノードが置かれる最終状態
初期状態および最終状態は、ベクトルの形で、または他の任意の適切なデータ構造で記憶されうる。
t=1,…,r-1について:
a.開始者ノードがq個のペア(i,j)をランダムに選択する。ここで、i≠j
b.Uiに対応するトークン量miが、0<Δi≦min(mi(t),mj(t))という条件で、確率分布Φiからのランダムな増分Δiによって増大させられる
c.UjはΔj=Δiだけ減少させられる
d.各ステップで、ベクトルm(t)=(m1(t),…,mn(t))が更新される。
最終ラウンドt=rについては、到達すべき送信者‐受信者ペア間の所望されるトークン移転を反映する最終条件を強制する一連のまたは第二のグループの「最終トランザクション」が生成される。プロトコルを完了するために必要な最終トランザクションのシーケンスを生成するために、開始者ノードは:
a.差
b.ベクトルDの最小要素と最大要素を取り合わせ(match)、関連する参加ノード間の第一のトランザクションを構築する
たとえば、max(D)=D1、min(D)=D4、D4<0であるとすると、ノード1がノード4に量Aを移転する。ここで、
Ki=Ei(ki)、 i=1,…,n
の形で公開する。暗号化されたシェアは、任意の関心のある個人によって公開で検証されることができる;(単に参加者自身だけではなく)誰でも参加者が正しい鍵シェアを受け取ったことを検証することができる。
・コミットメント・トランザクションTcは、2/2のマルチ署名P2SHトランザクションであり、UAはこれを利用して、トークンの量xをUB(すなわち、トランザクションの出力アドレス)への移転のためにコミットする。
・返却トランザクションTr,0は、コミットされたトークン量xをUA(すなわち、トランザクションの入力アドレス)に戻す。
・移転トランザクションTtは、コミットされたトークン量xをUB(すなわち、トランザクションの出力アドレス)に実際に移転する。
1.動作402:UBが乱数kBを選択する。各コミットメント・チャネルは異なる乱数を利用してもよい。部外者が、一組のトランザクションを、IATPの同じインスタンスの要素として関連付けられることをより難しくするためである。特に、ブロックチェーンにおいて見える異なるトランザクションをIATPの共通のインスタンスに結びつけられることは、それらのトランザクションがすべて同じ秘密でタグ付けされているわけではないので、より複雑にできる。
2.動作402:UBがkBの値をUAに通信する。
3.動作404:UAが関係式
QB=(k+kB)G=kG+kBG=Q+kBG
を使ってQBを計算する。ここで、Qは(秘密シェア結合によって)協働的に取得され、秘密鍵kの暗号化と考えられる。
4.動作406:UAは暗号化された値QBを利用し、コミットメント・トランザクションTcを作成する。該コミットメント・トランザクションは、(1)UAおよびUB両者の署名または(2)svBおよびUBの署名のいずれかによってのみ消費できるトークンの量xをコミットする。
5.動作408:UAは返却トランザクションTr,0を作成する。該返却トランザクションは、コミットされたトークン量xの全体(一つまたは複数のトークンを消費しうるトランザクション・コストがあればそれを差し引く)をUAに返す。返却トランザクションは、パラメータnLockTimeを含んでいる。これは、返却トランザクションがブロックチェーンへの提出に適格になる時点を指定する。
6.動作410:UBが返却トランザクションに署名する。
7.動作412:UAがコミットメント・トランザクションに署名し、それをブロックチェーンに提出する。
8.動作414:移転トランザクションTtが、移転者UAまたは被移転者UBのいずれかによって作成される。該移転トランザクションは、コミットメント・トランザクションのコミットされたトークン量xをUBに移転する。該トランザクションがブロックチェーンに正常に提出されるなら、該移転トランザクションのためのロック解除スクリプトまたは<scriptSig>が値svBを含む必要がある。
Claims (10)
- ブロックチェーンを使って、複数ペアの送信者ノードとそれぞれの受信者ノードとの間でトークンのそれぞれの第一の量を移転するためのトークン移転プロセスを開始するためのコンピューティング装置によって実行される方法であって、当該方法は、記憶媒体に記憶されたコンピュータ・プログラムを実行する前記コンピューティング装置のプロセッサによって実行されるものであり、前記コンピュータ・プログラムは、コンピュータのプロセッサに:
前記トークン移転プロセスにおけるトランザクション・ラウンドの数を決定するステップと;
トークンの前記それぞれの第一の量および前記トランザクション・ラウンドの数に基づいて間接トークン・トランザクションの集合を生成するステップであって、前記集合内の間接トークン・トランザクションすべての実行の結果、前記送信者ノードからそれぞれの受信者ノードへの前記それぞれの量のトークンの正味の移転がなされ、間接トークン・トランザクションの前記集合は、送信者ノードおよび受信者ノードのランダム化されたペア形成を含み、ペアにおける各ノードは特定の間接トークン・トランザクションのための入力ノードまたは出力ノードでありうる、ステップと;
前記送信者ノードおよび受信者ノードのそれぞれについて、間接トークン・トランザクションの前記集合の部分集合をそのノードに送信するステップであって、該部分集合は、そのノードが前記入力ノードまたは前記出力ノードのいずれかであるトランザクションを含む、ステップとを実行させるものであり、
間接トークン・トランザクションの前記集合を生成することは、参加ノードによってランダムに選択される開始者U 0 によって実装され、
一つまたは複数の参加ノードは、以下、すなわち:
・プロトコルのラウンド数rおよびラウンド当たりのトランザクション数q;
・
・参加ノードが置かれる最終状態
初期状態および最終状態は、ベクトルの形で記憶され;
前記開始者ノードは、参加ノードの一つまたは複数によって設定されたプロトコルのパラメータ(r、q、m(0)、およびm(T r ))を受け取り、受け取ったパラメータに基づいて、参加ノードの複数の異なるペア間の間接トークン・トランザクションの集合を生成し、間接トークン・トランザクションの前記集合を生成することは第一フェーズおよび第二フェーズを含み、
前記第一フェーズは:
t=1,…,r-1について:
a.前記開始者ノードがq個のペア(i,j)をランダムに選択することであって、i≠jである、ことと;
b.U i に対応するトークン量m i が、0<Δ i ≦min(m i (t),m j (t))という条件で、確率分布Φ i からのランダムな増分Δ i によって増大させられることと;
c.U j がΔ j =Δ i だけ減少させられることと;
d.各ステップで、ベクトルm(t)=(m 1 (t),…,m n (t))が更新されることとを含み;
前記第一フェーズでは、前記開始者ノードは、参加ノードの複数ペア間でのトークンの移転につながる複数のまたは第一のグループのランダム・トランザクションを生成し、プロトコルの各ラウンドについて、q対の参加ノードがランダムに選択され、q対のそれぞれが、ペア間でのトークンの間接トークン量Δ i の移転につながるトランザクションに従事し;
各ラウンド後、各参加ノードに割り当てられたトークンの量は、それらq個の間接トークン・トランザクションを反映するよう更新され;
前記q個のペアの各ペアの間でラウンドにおいて移転されるトークンの量Δ i は、条件0<Δ i ≦min(m i (t),m j (t))によって、規定された範囲内に制限され、前記Δ i の値は、確率分布から選択され;
前記第二フェーズは:
前記第一フェーズの最終ラウンドt=rについては、到達すべき送信者‐受信者ペア間の所望されるトークン移転を反映する最終条件を強制する一連のまたは第二のグループの最終トランザクションが生成され;
プロトコルを完了するために必要な最終トランザクションのシーケンスを生成するために、前記開始者ノードは:
a.差
b.ベクトルDの最小要素と最大要素を取り合わせ、関連する参加ノード間の第一のトランザクションを構築するこであって、max(D)=D 1 、min(D)=D 4 、D 4 <0であるとすると、ノード1がノード4に量Aを移転し、ここで、
c.ベクトルDが更新される、すなわち、D'=(D 1 -A,D 2 ,…,D 4 +A,…,D n )となることと;
上記のプロセスを、D=0、すなわち、すべての参加ノードが所望される最終段階に到達するまで、繰り返すこととを含む、
方法。 - 間接トークン・トランザクションの前記集合は、ランダムに生成されたトランザクションの第一のグループを含み、前記第一のグループにおける各トランザクションは、ランダムに選択された一対の参加ノード間の移転のためにそれぞれの間接トークン量を指定する、請求項1記載の方法。
- 前記間接トークン量はランダムに選択される、請求項2記載の方法。
- 前記間接トークン量は確率分布から決定される、請求項3記載の方法。
- 前記間接トークン量は閾値量以下である、請求項2記載の方法。
- 間接トークン・トランザクションの前記集合は、さらに、前記第一のグループのトランザクションから帰結する正味のトークン移転を、前記送信者ノードと前記受信者ノードとの間の前記第一の量のトークンの正味の移転と調和させるための第二のグループのトランザクションを含む、請求項2記載の方法。
- 前記参加ノードに前記部分集合を送信することは、前記参加ノードに前記部分集合を含む暗号化されたメッセージを送信することを含み、前記メッセージは、前記参加ノードに関連する公開鍵を使って暗号化される、請求項1記載の方法。
- 間接トークン・トランザクションの前記集合は、ラウンド当たりのトランザクションの数(q)に基づいて生成される、請求項1記載の方法。
- 複数の参加ノードを含むトークン移転プロセスを開始するためのコンピューティング装置であって、当該コンピューティング装置は:
プロセッサに請求項1ないし8のうちいずれか一項記載の方法を実行させるためのコンピュータ・プログラムを記憶しているメモリと;
ネットワーク接続性を提供するためのネットワーク・インターフェースと;
前記コンピュータ・プログラムを実行するよう構成された、前記メモリに結合されたプロセッサとを有する、
コンピューティング装置。 - 複数の参加ノードを含むトークン移転プロセスを開始するためのプロセッサ実行可能命令を記憶している非一時的プロセッサ読取り可能媒体であって、前記プロセッサ実行可能命令は、プロセッサによって実行されると、該プロセッサに、請求項1ないし8のうちいずれか一項記載の方法を実行させるものである、媒体。
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