WO2019207804A1 - 改ざん検出システム及び改ざん検出方法 - Google Patents

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WO2019207804A1
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浩太郎 遠藤
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株式会社東芝
東芝デジタルソリューションズ株式会社
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a falsification detection system and a falsification detection method.
  • Cryptocurrency represented by Bitcoin has been put into practical use.
  • Cryptocurrency remittance records are stored in an electronic ledger called a blockchain.
  • it is difficult to tamper with the blockchain due to the adoption of a method called Proof of Work.
  • Proof of Work is the basis of bitcoin safety.
  • An electronic contract technology called smart contract has also been put into practical use as a blockchain.
  • a method of maintaining the consistency of blockchain among multiple peers has been put into practical use by a general consensus algorithm that does not use Proof of Work. Such a block chain is called a permissioned block chain.
  • the tampering detection system is a tampering detection system including one or more first terminals connectable to one or more of one or more peers and a detection device, and the first terminal is connected to the peer from the peers.
  • a first signature target data including an acquisition unit that acquires a block hash included in a block chain, the block hash and data based on transaction contents of the first terminal, and the first signature target data.
  • the electronic signature included in the transaction record is not valid, or the same block hash as the block hash included in the first transaction record included in the block. If the hash is not included in the block chain, and a detector for detecting a tampering of said block chain.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a falsification detection system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a data structure of a block chain according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation example of the terminal according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation example of the peer according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example of the detection unit according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a block hash calculation method according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a data structure of a block chain according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation example of the detection unit according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the terminal, the peer, and the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a falsification detection system 100 according to the embodiment.
  • the tampering detection system 100 includes a terminal 10, a peer 20, and a detection device 30.
  • the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 are connected via a network such as the Internet.
  • the terminal 10 is, for example, a smart device or a personal computer used by a user.
  • the peer 20 is a computer that stores a block chain.
  • a blockchain is an electronic ledger that includes one or more transaction records.
  • the detection device 30 is a device that detects falsification of the block chain stored in the peer 20.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the data structure of the block chain according to the embodiment.
  • the structure of the block chain is a chain shape will be described.
  • the structure of the block chain is not limited to a chain shape.
  • An example where the structure of the block chain is not a chain will be described later in Modification 1 of the embodiment.
  • n indicates data related to the nth block.
  • the block 50n indicates the nth block
  • the block 50n-3 indicates the n-3th block.
  • the block hash 51n indicates the block hash of the nth block 50n
  • the block hash 51n-1 indicates the block hash of the n-1th block 50n-1
  • the block hash 51n-3 indicates n ⁇ .
  • a block hash of the third block 50n-3 is shown
  • a block hash 51n-4 is a block hash of the n-4th block 50n-4. In the following description, when n is not distinguished, n is omitted.
  • the block chain of the embodiment is created by adding a block 50 in which a plurality of transaction records 53 are collected in time series. Each block 50 is given a block number 52 in ascending order of time series. The block number 52 is used to specify the block 50 included in the block chain.
  • Block 50n includes a block hash 51n, a block hash 51n-1 of the previous block 50n-1, a transaction record 53n of 0 or more, and a block number 52n of the block 50n.
  • the block hash 51n is a hash value calculated from the block hash 51n-1 of the previous block 50n-1, the transaction record 53n of 0 or more, and the block number 52n of the block 50n.
  • the hash value is a value calculated by a hash function (for example, SHA-256 or the like) that is difficult to reversely calculate an input value from an output value (hash value) and has a very low probability of hash collision.
  • the block hash 51n is calculated when the block 50n is generated.
  • block number 52n-3 included in the transaction record 53n is not essential. If the transaction record 53n includes the block number 52n-3, the process of specifying the target block hash 51n-3 included in the block chain can be made faster.
  • the set of transaction records 53 to be calculated by the block hash 51 includes all transaction records 53 before the block 50 including the transaction record 53. It is believed that there is. Therefore, for example, when a falsification that deletes the past transaction record 53 is performed, all the block hashes 51 after the block 50 including the transaction record 53 that has been falsified change.
  • the tampering detection system 100 of the embodiment is a system that makes it easier to detect tampering when a legitimate blockchain is tampered later after being stored in the peer 20.
  • the block hash 51 can be theoretically recalculated from a set of all transaction records 53. However, for the purpose of improving processing efficiency, the block hash 51 is transferred to the peer 20 together with the transaction records 53 for each block 50.
  • the block hash 51 is transferred to the peer 20 together with the transaction records 53 for each block 50.
  • calculation method of the block hash 51 may be arbitrary.
  • the calculation method of the block hash 51 of the embodiment is assumed to be a calculation method with fewer restrictions than the Proof of Work method, but may be the Proof of Work method.
  • the details of the operation of the terminal 10 will be described next.
  • the case where there is one terminal 10 is described, but there may be a plurality of terminals 10. That is, the number of terminals 10 communicating with the peer 20 may be arbitrary.
  • the terminal 10 includes a reception unit 11, an acquisition unit 12, a generation unit 13, and a transmission unit 14. Details of operations of the reception unit 11, the acquisition unit 12, the generation unit 13, and the transmission unit 14 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation example of the terminal 10 according to the embodiment.
  • the receiving unit 11 when the receiving unit 11 receives an input of data indicating the transaction content 54n from the user (step S1), the receiving unit 11 inputs the data to the generating unit 13.
  • the transaction content 54n may be arbitrary.
  • the transaction content 54n indicates, for example, remittance of cryptocurrency.
  • the acquiring unit 12 acquires the block hash 51n-k included in the block chain and the block number 52n-k of the block 50n-k including the block hash 51n-k from the peer 20 (step S2). .
  • k 3.
  • the acquisition unit 12 may acquire the block hash 51n-k and the block number 52n-k when the generation unit 13 receives the acquisition request from the generation unit 13 when generating the transaction record 53. .
  • the acquisition unit 12 may passively acquire the block hash 51n-k and the block number 52n-k from the peer 20 when the peer 20 transmits the block hash 51n-k and the block number 52n-k. .
  • the acquisition unit 12 may acquire a newer block hash 51n-k based on the time when the block hash 51 is generated among the block hashes 51 included in the block chain.
  • the acquiring unit 12 may replace the block hash 51 included in the block chain with the block hash 51 in which more transaction records 53 already stored in the block chain are used for the hash calculation, as a newer block hash 51n ⁇ . You may acquire as k.
  • the acquisition unit 12 inputs the acquired block hash 51n-k and block number 52n-k to the generation unit 13.
  • the generation unit 13 receives data indicating the transaction content 54n from the reception unit 11, and receives the block hash 51n-k and the block number 52n-k from the acquisition unit 12.
  • the generation unit 13 generates the electronic signature 55n of the block hash 51n-k, the block number 52n-k, and the transaction content 54n using the secret key of the terminal 10.
  • the generation unit 13 generates a transaction record 53n (first transaction record) including the block hash 51n-k, the block number 52n-k, the transaction content 54n, and the electronic signature 55n (step S3), and the transaction record 53n Is input to the transmitter 14.
  • the transmission unit 14 transmits the transaction record 53n to the peer 20 (step S4).
  • the details of the operation of the peer 20 will be described next.
  • the case where there is one peer 20 is described, but there may be a plurality of peers 20.
  • a plurality of peer administrators may operate one or more peers 20 each.
  • the peer 20 includes a transmission unit 21, a reception unit 22, a storage control unit 23, and a storage unit 24. Details of operations of the transmission unit 21, the reception unit 22, the storage control unit 23, and the storage unit 24 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation example of the peer 20 according to the embodiment.
  • the storage control unit 23 determines whether or not the electronic signature 55n included in the transaction record 53n is valid (step S12). When the electronic signature 55n is not valid (No at Step S12), that is, when the transaction record 53n has already been tampered with, the storage control unit 23 discards the transaction record 53n (Step S14).
  • step S12 If the electronic signature is valid (step S12, Yes), the storage control unit 23 uses the block number 52n-k included in the transaction record 53n to identify the block hash 51n-k stored in the block chain. Then, it is determined whether or not the identified block hash 51n-k matches the block hash 51n-k included in the transaction record 53n (step S13). If they do not match (No at Step S13), the storage control unit 23 discards the transaction record 53n (Step S14). The processing of steps S12 and S13 ensures that the transaction record 53n received by the processing of step S11 has not been tampered with when stored in the peer 20.
  • the storage control unit 23 determines whether to generate the block 50n (step S15).
  • the transaction record 53n included in the block 50n is not limited to one, and may be plural. Therefore, for example, when a predetermined number of transaction records 53n are accumulated, the storage control unit 23 generates a block 50n including the predetermined number of transaction records 53n.
  • the storage control unit 23 When the block 50n is not generated (No at Step S15), the storage control unit 23 accumulates the transaction record 53n received by the process at Step S11 in a buffer or the like of the storage control unit 23 (Step S16).
  • the storage control unit 23 When the block 50n is generated (step S15, Yes), the storage control unit 23 includes the transaction record 53n accumulated in the buffer or the like of the storage control unit 23 and the transaction record 53n received by the process of step S11. A block 50n is generated, and the block 50n is stored in the block chain of the storage unit 24 (step S17).
  • the transmission unit 21 transmits the block number 52n of the block 50n generated by the process of step S17 and the block hash 51n included in the block 50n to the terminal 10 (step S18).
  • the block hash 51n and the block number 52n transmitted in step S18 are used in the transaction record 53 included in the (n + 1) th and subsequent blocks.
  • the process of step S18 may be omitted.
  • the acquisition unit 12 of the terminal 10 autonomously acquires the block hash 51n + 1-k and the block number 52n + 1-k when generating the transaction record 53 included in the (n + 1) th and subsequent blocks, in step S18 Processing is omitted.
  • the details of the operation of the detection device 30 will be described next.
  • the case where there is one detection device 30 is described, but there may be a plurality of detection devices 30.
  • the detection device 30 includes a reception unit 31 and a detection unit 32.
  • a reception unit 31 and a detection unit 32.
  • the detection device 30 by providing the detection device 30 outside the peer 20, it is possible to detect alteration of the block chain stored in the peer 20 by an auditor independent of the administrator of the peer 20.
  • the detecting unit 32 detects each block 50 of the block chain to detect tampering of the block chain.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example of the detection unit 32 according to the embodiment.
  • tx of FIG. 5 represents the transaction record 53 (transaction).
  • the detection unit 32 recalculates the block hashes 51 included in all the blocks 50 and determines whether or not the hash value obtained by the recalculation matches the block hashes 51 included in the blocks 50. (FIG. 5, 1st to 5th lines). When the hash value obtained by recalculation does not match the block hash 51 included in the block 50, the detection unit 32 detects tampering of the block chain.
  • the detection unit 32 determines whether or not the electronic signature 55 included in the transaction record 53 included in all the blocks 50 of the block chain is valid (FIG. 5, line 8). When the electronic signature 55 included in the transaction record 53 included in the block of the block chain is not valid, the detection unit 32 detects tampering of the block chain.
  • the detection unit 32 detects tampering of the block chain. Specifically, the detection unit 32 determines whether or not the block hash 51 of the block 50 identified from the block chain using the block number 52 included in the transaction record 53 matches the block hash 51 included in the transaction record. Is determined (FIG. 5, lines 9 to 12). If the block hash 51 of the identified block 50 does not match the block hash 51 included in the transaction record, the detection unit 32 detects block chain tampering.
  • the order of processing for detecting falsification shown in FIG. 5 is an example, and the order of processing for detecting falsification may be arbitrary.
  • the falsification detection system 100 includes one or more terminals 10 (first terminals) that can be connected to any one or more of the peers 20 and the detection device 30.
  • the acquisition unit 12 acquires the block hash 51 included in the block chain from the peer 20.
  • the transmission unit 14 includes signature target data (first signature target data) including the block hash 51 and data based on the transaction content 54 of the terminal 10 (in the embodiment, the transaction content 54 itself), and signature target data.
  • the transaction record 53 (first transaction record) including the electronic signature 55 is transmitted to the peer 20.
  • the reception unit 31 receives a block chain from the peer 20.
  • the detection unit 32 determines that the electronic signature 55 included in the transaction record 53 included in the block 50 of the block chain is not valid, or the same block hash 51 as the block hash 51 included in the transaction record 53 included in the block 50 exists. If it is not included in the blockchain, tampering with the blockchain is detected.
  • falsification detection system 100 of the embodiment falsification of the block chain can be detected more easily.
  • the block hash 51 is uniquely determined with a probability that the composition of the transaction record 53 to be calculated can be regarded as almost 100%. That is, if the transaction record 53 is added, deleted, or changed in order, the block hash 51 included in the transaction record 53 of the embodiment is included in the block chain with a probability that it can be regarded as almost 100%. It does not match the block hash 51.
  • the transaction log 53 of the bona fide user can be expected not to have been falsified if the validity of the electronic signature 55 is confirmed. Because a bona fide user needs to digitally sign the altered data).
  • the block chain in which tampering is not detected by the detection unit 32 of the embodiment includes the transaction record 53 of a bona fide user, and the block chain is tampered regardless of the trust of the peer administrator. Expected not to have been.
  • the embodiment it is possible to verify that the block chain has not been falsified as the number of bona fide users using the block chain increases regardless of the trust of the peer administrator.
  • a typical example of a bona fide user is the auditor himself trying to verify.
  • the block chain structure is generalized. For example, if the Proof of Work system is not used, the block chain structure does not need to be a chain and the block number 52 is not necessary. It is essential that the block hash can be calculated from the previous transaction record 53 included in the block chain, and there is a degree of freedom in the calculation method and the selection method of the transaction record 53 used for the calculation.
  • Modification 1 describes a case where a hash value (block hash 51) is calculated from the previous transaction record 53 by calculating a tree structure called a hash tree (Mercle Tree).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a calculation method of the block hash 51 according to the first modification of the embodiment.
  • the example of FIG. 6 shows a case where a hash tree including hash values 101a to 101f, 201a to 201c, and 301a is used.
  • the storage control unit 23 calculates the block hash 51 using the hash values 201 c and 301 a as the block hash 51 based on the previous transaction record 53.
  • the obtained block hash 51 is connected to the hash tree, and the hash tree is updated.
  • the detection unit 32 searches the hash tree (block hash 51) included in the transaction record 53 of each block 50, and whether the hash value is included in the hash tree. Determine whether or not.
  • hash trees are used for hash calculation in blocks, but the blocks have a chain structure.
  • a hash tree is also used for connecting blocks. Since the block connection relationship has a hash tree structure, for example, it is possible to shorten the time for verifying that a specific transaction record 53 (specific block hash 51) is included in the block chain.
  • the transaction record 53 includes a transaction content 54, an electronic signature 55, a transaction record number 56, a time 57, an execution result 58, a hash value 59, and a hash value 201a.
  • the signature target data of the electronic signature 55 is a hash value 59 and a hash value 201a.
  • the hash value 101b connected to the hash tree is calculated from the transaction record number 56, time 57, execution result 58, hash value 59, and hash value 201a.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the data structure of the block chain according to the first modification of the embodiment.
  • the block chain has a tree structure (see FIG. 6).
  • x and y indicate data relating to a specific block included in the hash tree. In the following description, when the blocks are not distinguished, x and y are omitted.
  • the block chain of Modification 1 is created by adding a block 50 in which a plurality of transaction records 53 are collected to a hash tree.
  • the block 50y includes a block hash 51y, a hash value 201z, a hash value 301w, and one or more transaction records 53y.
  • the hash values 201z and 301w are hash values included in the hash tree (a block hash 51 calculated based on the past transaction record 53).
  • the block hash 51y is a hash value calculated from the hash value 201z, the hash value 301w, and one or more transaction records 53y.
  • the block hash 51y is calculated when the block 50y is generated.
  • the transaction record 53y includes a block hash 51x, an electronic signature 55y, a transaction record number 56y, a time 57y, an execution result 58y, and a hash value 59y.
  • the hash value 59y is a hash value calculated from the transaction content 54y.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation example of the detection unit 32 according to the first modification of the embodiment. Note that tx in FIG. 8 represents a transaction record 53 (transaction).
  • the detection unit 32 recalculates the block hash 51 stored in the hash tree, and whether or not the hash value obtained by the recalculation matches the block hash 51 stored in the hash tree. (FIG. 8, 1st to 5th lines). When the hash value obtained by recalculation does not match the block hash 51 stored in the hash tree, the detection unit 32 detects tampering of the block chain.
  • the detection unit 32 determines whether or not the electronic signature 55 included in the transaction record 53 of the block 50 connected in a tree structure is valid (line 7 in FIG. 5). When the electronic signature 55 included in the transaction record 53 is not valid, the detection unit 32 detects tampering with the block chain.
  • the detection unit 32 detects tampering of the block chain (FIGS. 5 and 8). Eyes-10th line).
  • the block chain can be verified without disclosing the transaction content 54 itself.
  • an operation when the terminal 10 (first terminal) of the embodiment and a terminal (second terminal) that generates a transaction record that does not include the block hash 51 and the block number 52 are mixed will be described. Specifically, for example, an operation in a system transition period in which a terminal that generates a transaction record that does not include the block hash 51 and the block number 52 is sequentially transferred to the terminal 10 (first terminal) of the embodiment will be described. .
  • the first terminal transmits the first transaction record (the transaction record 53n including the block hash 51n-k, the block number 52n-k, the transaction content 54n, and the electronic signature 55n) to the peer 20.
  • the first transaction record (the transaction record 53n including the block hash 51n-k, the block number 52n-k, the transaction content 54n, and the electronic signature 55n) to the peer 20.
  • the second terminal receives the signature target data (second signature target data) including the transaction content of the second terminal, and the transaction record (second transaction record) including the electronic signature of the signature target data. 20 to send.
  • the storage control unit 23 of the peer 20 stores a block including at least one of the first and second transaction records in the block chain.
  • the storage control unit 23 executes the process of step S13 described above for the first transaction record, and does not execute the process of step S13 described above for the second transaction record.
  • a bona fide user when the bona fide user registers the first transaction record at a certain frequency or more, the same effect as the embodiment is maintained.
  • a bona fide user is a user who gives an electronic signature to a transaction record, is independent of a peer administrator, and is a person who does not gain profit by falsifying a block chain.
  • the detection unit 32 can detect tampering even when the transaction record 53 of a specific user is not regularly stored in the block chain. For example, when a malicious user falsifies the transaction record 53 and a part or all of the transaction record 53 that should be stored in the block chain is not stored, the block chain is falsified. Is discovered.
  • alteration detection system 100 may be operated in the form of the above-described modification 2 by causing only a specific user to use the terminal 10 of the embodiment. In this case, detection of alteration of the block chain is performed. Will rely entirely on the trust of a particular user.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 according to the embodiment.
  • the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 include a control device 401, a main storage device 402, an auxiliary storage device 403, a display device 404, an input device 405, and a communication device 406.
  • the control device 401, main storage device 402, auxiliary storage device 403, display device 404, input device 405, and communication device 406 are connected via a bus 410.
  • the control device 401 executes the program read from the auxiliary storage device 403 to the main storage device 402.
  • the main storage device 402 is a memory such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • the auxiliary storage device 403 is an HDD (Hard Disk Drive), a memory card, or the like.
  • the display device 404 displays information.
  • the display device 404 is, for example, a liquid crystal display.
  • the input device 405 is an interface that accepts input.
  • the input device 405 is, for example, a keyboard and a mouse.
  • the display device 404 and the input device 405 may be a touch panel having a display function and an input function.
  • the communication device 406 is an interface for communicating with other devices.
  • the program executed by the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 according to the embodiment is an installable or executable file and can be read by a computer such as a CD-ROM, a memory card, a CD-R, and a DVD. It is recorded on a storage medium and provided as a computer program product.
  • the program executed by the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 of the embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by being downloaded via the network. .
  • programs of the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 of the embodiment may be configured to be provided by being incorporated in advance in a ROM or the like.
  • the program executed by the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 of the embodiment has a module configuration including functional blocks that can be realized by the program among the functional blocks of FIG. 1 described above.
  • the functional blocks are loaded onto the main storage device 402 when the control device 401 reads out and executes the program from the storage medium. That is, each functional block is generated on the main storage device 402.
  • each processor may realize one of the functions, or may realize two or more of the functions.
  • the operation modes of the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 of the embodiment may be arbitrary.
  • the terminal 10, the peer 20, and the detection device 30 according to the embodiment may be operated as devices constituting a cloud system on a network.
  • the data structure used in the calculation of the hash value is not limited to the chain structure and the tree structure.
  • the hash value calculation method can be variously modified such as calculation by various topologies, combinations of these calculations, and recursive use of the calculation results.

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Abstract

実施形態の改ざん検出システムは、１以上のピアのいずれかに接続可能な１以上の第１の端末と、前記１以上の検出装置とを備える改ざん検出システムであって、前記第１の端末は、前記ピアから、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュを取得する取得部と、前記ブロックハッシュと前記第１の端末の取引内容に基づくデータとを含む第１の署名対象データ、及び、前記第１の署名対象データの電子署名を含む第１の取引記録を、前記ピアに送信する送信部とを備え、前記検出装置は、前記ピアから前記ブロックチェーンを受信する受信部と、前記ブロックチェーンのブロックに含まれる第１の取引記録に含まれる前記電子署名が有効でない、または、前記ブロックに含まれる前記第１の取引記録に含まれる前記ブロックハッシュと同じブロックハッシュが前記ブロックチェーンに含まれていない場合、前記ブロックチェーンの改ざんを検出する検出部と、を備える。

Description

改ざん検出システム及び改ざん検出方法
　本発明の実施形態は改ざん検出システム及び改ざん検出方法に関する。
　ビットコイン（Ｂｉｔｃｏｉｎ）に代表される暗号通貨が実用化されている。暗号通貨の送金記録は、ブロックチェーンと呼ばれる電子台帳に保管される。ビットコインの場合、Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋとよばれる方式の採用により、ブロックチェーンの改ざんは困難となっている。Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋはビットコインの安全性の基礎となっている。一方で、ブロックチェーンの応用として、送金に限らない一般の取引（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ）を電子台帳に記録することが始まっている。またスマートコントラクトと呼ばれる電子契約技術もブロックチェーンとして実用化されている。ブロックチェーンの応用においては、Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋを使わない一般的なコンセンサス・アルゴリズムにより、複数のピア間でのブロックチェーンの一貫性を維持する方式も実用化されている。このようなブロックチェーンは許可型（Ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎｅｄ）ブロックチェーンと呼ばれている。
特開２０１７－２０７９７９号公報
　しかしながら、従来の技術では、ブロックチェーンの改ざんを検出することが難しかった。特に、許可型ブロックチェーンでは、ピア管理者に結託された場合、ブロックチェーンの改ざんを検出することが難しかった。
　実施形態の改ざん検出システムは、１以上のピアのいずれかに接続可能な１以上の第１の端末と、検出装置とを備える改ざん検出システムであって、前記第１の端末は、前記ピアから、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュを取得する取得部と、前記ブロックハッシュと前記第１の端末の取引内容に基づくデータとを含む第１の署名対象データ、及び、前記第１の署名対象データの電子署名を含む第１の取引記録を、前記ピアに送信する送信部とを備え、前記検出装置は、前記ピアから前記ブロックチェーンを受信する受信部と、前記ブロックチェーンのブロックに含まれる第１の取引記録に含まれる前記電子署名が有効でない、または、前記ブロックに含まれる前記第１の取引記録に含まれる前記ブロックハッシュと同じブロックハッシュが前記ブロックチェーンに含まれていない場合、前記ブロックチェーンの改ざんを検出する検出部と、を備える。
図１は実施形態の改ざん検出システムの機能構成の例を示す図である。 図２は実施形態のブロックチェーンのデータ構造の例を示す図である。 図３は実施形態の端末の動作例を示すフローチャートである。 図４は実施形態のピアの動作例を示すフローチャートである。 図５は実施形態の検出部の動作例を示す図である。 図６は実施形態の変形例１のブロックハッシュの計算方法の例を示す図である。 図７は実施形態の変形例１のブロックチェーンのデータ構造の例を示す図である。 図８は実施形態の変形例１の検出部の動作例を示す図である。 図９は実施形態の端末、ピア及び検出装置のハードウェア構成の例を示す図である。
　以下に添付図面を参照して、改ざん検出システム及び改ざん検出方法の実施形態を詳細に説明する。
［機能構成の例］
　図１は実施形態の改ざん検出システム１００の機能構成の例を示す図である。実施形態の改ざん検出システム１００は、端末１０、ピア２０及び検出装置３０を備える。端末１０、ピア２０及び検出装置３０は、インターネット等のネットワークを介して接続されている。
　端末１０は、例えばユーザにより使用されるスマートデバイス及びパーソナルコンピュータ等である。ピア２０は、ブロックチェーンを記憶するコンピュータである。ブロックチェーンは、１以上の取引記録を含む電子台帳である。検出装置３０は、ピア２０に記憶されたブロックチェーンの改ざんを検出する装置である。
　まず、実施形態のピア２０に記憶されるブロックチェーンのデータ構造の例について説明する。
　図２は実施形態のブロックチェーンのデータ構造の例を示す図である。実施形態では、ブロックチェーンの構造が、鎖状である場合について説明する。なお、ブロックチェーンの構造は、鎖状に限られない。ブロックチェーンの構造が、鎖状でない場合の例は、実施形態の変形例１で後述する。
　図２では、ｎは、ｎ番目のブロックに関するデータであることを示す。例えば、ブロック５０ｎは、ｎ番目のブロックを示し、ブロック５０ｎ－３は、ｎ－３番目のブロックを示す。また例えば、ブロックハッシュ５１ｎは、ｎ番目のブロック５０ｎのブロックハッシュを示し、ブロックハッシュ５１ｎ－１は、ｎ－１番目のブロック５０ｎ－１のブロックハッシュを示し、ブロックハッシュ５１ｎ－３は、ｎ－３番目のブロック５０ｎ－３のブロックハッシュを示し、ブロックハッシュ５１ｎ－４は、ｎ－４番目のブロック５０ｎ－４のブロックハッシュを示す。以下の説明では、ｎを区別しない場合、ｎを省略して説明する。
　実施形態のブロックチェーンは、複数の取引記録５３がまとめられたブロック５０が時系列に追加されることにより作成される。それぞれのブロック５０には、時系列の昇順でブロック番号５２が付与される。ブロック番号５２は、ブロックチェーンに含まれるブロック５０の特定に使用される。
　ブロック５０ｎは、ブロックハッシュ５１ｎ、前のブロック５０ｎ－１のブロックハッシュ５１ｎ－１、０以上の取引記録５３ｎ、及び、ブロック５０ｎのブロック番号５２ｎを含む。
　ブロックハッシュ５１ｎは、前のブロック５０ｎ－１のブロックハッシュ５１ｎ－１、０以上の取引記録５３ｎ、及び、ブロック５０ｎのブロック番号５２ｎから計算されたハッシュ値である。ハッシュ値は、出力値（ハッシュ値）から入力値を計算する逆計算が困難で、ハッシュ衝突の確率が非常に低いハッシュ関数（例えば、ＳＨＡ－２５６等）によって計算された値である。ブロックハッシュ５１ｎは、ブロック５０ｎが生成されるときに、計算される。
　ここで、取引記録５３ｎは、ブロック番号５２ｎ－３、ブロックハッシュ５１ｎ－３及び取引内容５４ｎを含む署名対象データと、当該署名対象データの電子署名５５ｎとを含む。すなわち、ｎ番目の取引記録５３ｎには、以前のブロック５０ｎ－ｋのブロックハッシュ５１ｎ－ｋ（図２の例では、ｋ＝３）が含まれている。
　なお、取引記録５３ｎに含まれるブロック番号５２ｎ－３は、必須ではない。取引記録５３ｎにブロック番号５２ｎ－３が含まれていれば、ブロックチェーンに含まれる対象のブロックハッシュ５１ｎ－３を特定する処理をより高速にすることができる。
　各ブロック５０に含まれるブロックハッシュ５１は再帰的に計算されているため、ブロックハッシュ５１の計算対象となる取引記録５３の集合は、当該取引記録５３を含むブロック５０以前のすべての取引記録５３であると考えられる。したがって、例えば、過去の取引記録５３を削除する改ざんが行われた場合、改ざんが行われた取引記録５３を含むブロック５０以降のブロックハッシュ５１がすべて変化する。
　ここで、ブロックチェーンの改ざんの例について説明する。具体的な方法としては、例えば目的の取引記録５３を削除した後、その取引記録５３を計算対象として含んでいたブロックハッシュ５１をすべて再計算し、新しいブロックハッシュ５１を正当なものとしてブロックチェーンに上書きすればよい。なお、Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋ方式の場合には、全ブロックハッシュ５１の再計算に莫大な時間がかかるため、この再計算する方法は事実上不可能であった。しかしながら、Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋ方式の場合であっても、情報理論的安全性は満たしていない。そのため、例えばＰｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋ方式を採用する暗号通貨では、悪意のユーザ（または悪意のユーザのグループ）が有する計算能力が、他の善意のユーザが有する計算能力を上回った場合、従来の技術では、今後、ブロックチェーンの改ざんの検出が困難になる可能性がある。
　実施形態の改ざん検出システム１００は、ピア２０に記憶された時点では、正当なブロックチェーンが、後から改ざんされた場合の改ざんの検出をより容易にできるようにするシステムである。
　なお、実施形態では、ブロックハッシュ５１は、すべての取引記録５３の集合から理論上再計算することができるが、処理の効率化の目的で、ブロック５０ごとに取引記録５３と合わせてピア２０に記憶される。
　また、ブロックハッシュ５１の計算方式は任意でよい。実施形態のブロックハッシュ５１の計算方式は、Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋ方式よりも制約の少ない計算方式を想定しているが、Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋ方式でもよい。
　図１に戻り、次に、端末１０の動作の詳細について説明する。なお、図１の改ざん検出システム１００の例では、端末１０が１つの場合を記載しているが、端末１０は複数あってもよい。すなわち、ピア２０と通信する端末１０の数は任意でよい。
　端末１０は、受付部１１、取得部１２、生成部１３及び送信部１４を備える。図３のフローチャートも参照しながら、受付部１１、取得部１２、生成部１３及び送信部１４の動作の詳細について説明する。
＜端末の動作例＞
　図３は実施形態の端末１０の動作例を示すフローチャートである。
　はじめに、受付部１１は、ユーザから、取引内容５４ｎを示すデータの入力を受け付けると（ステップＳ１）、当該データを生成部１３に入力する。なお、取引内容５４ｎは任意でよい。取引内容５４ｎは、例えば暗号通貨の送金を示す。
　次に、取得部１２は、ピア２０から、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュ５１ｎ－ｋと、当該ブロックハッシュ５１ｎ－ｋを含むブロック５０ｎ－ｋのブロック番号５２ｎ－ｋとを取得する（ステップＳ２）。なお、上述の図２の例ではｋ＝３である。ｋは、より小さいことが好ましいが、最新（ｋ＝１）である必要はない。
　そのため、ブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋの取得タイミングは任意でよい。例えば、取得部１２は、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋを定期的（例えば、１分、１時間又は１日ごと等）に取得する。そして、取得部１２は、新たなブロックハッシュ５１ｎ－ｋ２及びブロック番号５２ｎ－ｋ２が取得された場合、当該ブロックハッシュ５１ｎ－ｋ２及びブロック番号５２ｎ－ｋ２を取得する前に取得されていたブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋを破棄する。
　また例えば、取得部１２は、生成部１３が取引記録５３を生成するときに、生成部１３から取得要求を受け付けた場合に、ブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋを取得してもよい。
　また例えば、取得部１２は、ピア２０によるブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋの送信契機で、ブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋをピア２０から受動的に取得してもよい。
　また、取得対象のブロックハッシュ５１ｎ－ｋを選択する方法は任意でよい。例えば、取得部１２は、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュ５１のうち、ブロック番号５２に基づいて、より新しいブロックハッシュ５１ｎ－ｋを取得してもよい。実施形態では、ブロック番号がより大きいブロック５０ｎ－ｋのブロックハッシュ５１ｎ－ｋが取得対象となる。
　また例えば、取得部１２は、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュ５１のうち、ブロックハッシュ５１が生成された時刻に基づいて、より新しいブロックハッシュ５１ｎ－ｋを取得してもよい。
　また例えば、取得部１２は、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュ５１のうち、ブロックチェーンに既に記憶された取引記録５３がより多くハッシュ計算に使用されているブロックハッシュ５１を、より新しいブロックハッシュ５１ｎ－ｋとして取得してもよい。
　取得部１２は、取得されたブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋを生成部１３に入力する。
　次に、生成部１３は、受付部１１から取引内容５４ｎを示すデータを受け付け、取得部１２からブロックハッシュ５１ｎ－ｋ及びブロック番号５２ｎ－ｋを受け付ける。生成部１３は、端末１０の秘密鍵を使用して、ブロックハッシュ５１ｎ－ｋ、ブロック番号５２ｎ－ｋ及び取引内容５４ｎの電子署名５５ｎを生成する。そして、生成部１３は、ブロックハッシュ５１ｎ－ｋ、ブロック番号５２ｎ－ｋ、取引内容５４ｎ及び電子署名５５ｎを含む取引記録５３ｎ（第１の取引記録）を生成し（ステップＳ３）、当該取引記録５３ｎを送信部１４に入力する。
　次に、送信部１４は、生成部１３から取引記録５３ｎを受け付けると、当該取引記録５３ｎをピア２０に送信する（ステップＳ４）。
　図１に戻り、次に、ピア２０の動作の詳細について説明する。なお、図１の改ざん検出システム１００の例では、ピア２０が１つの場合を記載しているが、ピア２０は複数あってもよい。例えば、複数のピア管理者が、それぞれ１以上のピア２０を動作させてもよい。
　ピア２０は、送信部２１、受信部２２、記憶制御部２３及び記憶部２４を備える。図４のフローチャートも参照しながら、送信部２１、受信部２２、記憶制御部２３及び記憶部２４の動作の詳細について説明する。
＜ピアの動作例＞
　図４は実施形態のピア２０の動作例を示すフローチャートである。
　はじめに、受信部２２は、端末１０（送信部１４）から、取引記録５３ｎを受信すると（ステップＳ１１）、当該取引記録５３ｎを記憶制御部２３に入力する。
　記憶制御部２３は、受信部２２から取引記録５３ｎを受け付けると、当該取引記録５３ｎに含まれる電子署名５５ｎが有効であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。電子署名５５ｎが有効でない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、すなわち、取引記録５３ｎが既に改ざんされている場合、記憶制御部２３は、当該取引記録５３ｎを破棄する（ステップＳ１４）。
　電子署名が有効である場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、記憶制御部２３は、取引記録５３ｎに含まれるブロック番号５２ｎ－ｋを使用して、ブロックチェーンに記憶されたブロックハッシュ５１ｎ－ｋを特定し、特定されたブロックハッシュ５１ｎ－ｋと、当該取引記録５３ｎに含まれるブロックハッシュ５１ｎ－ｋが一致するか否かを判定する（ステップＳ１３）。一致しない場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、記憶制御部２３は、当該取引記録５３ｎを破棄する（ステップＳ１４）。ステップＳ１２及びＳ１３の処理により、ステップＳ１１の処理により受信された取引記録５３ｎがピア２０に記憶される時点では、改ざんされていないことが保証される。
　一致する場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、記憶制御部２３は、ブロック５０ｎを生成するか否かを判定する（ステップＳ１５）。ブロック５０ｎに含まれる取引記録５３ｎは、１つに限られず、複数でもよい。そのため、記憶制御部２３は、例えば所定の数の取引記録５３ｎが蓄積された場合、当該所定の数の取引記録５３ｎを含むブロック５０ｎを生成する。
　ブロック５０ｎを生成しない場合（ステップＳ１５，Ｎｏ）、記憶制御部２３は、ステップＳ１１の処理により受信された取引記録５３ｎを、記憶制御部２３のバッファ等に蓄積する（ステップＳ１６）。
　ブロック５０ｎを生成する場合（ステップＳ１５，Ｙｅｓ）、記憶制御部２３は、記憶制御部２３のバッファ等に蓄積されていた取引記録５３ｎと、ステップＳ１１の処理により受信された取引記録５３ｎとを含むブロック５０ｎを生成し、当該ブロック５０ｎを記憶部２４のブロックチェーンに記憶する（ステップＳ１７）。
　次に、送信部２１が、ステップＳ１７の処理により生成されたブロック５０ｎのブロック番号５２ｎと、当該ブロック５０ｎに含まれるブロックハッシュ５１ｎとを端末１０に送信する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８で送信されたブロックハッシュ５１ｎ及びブロック番号５２ｎは、ｎ＋１番目以降のブロックに含まれる取引記録５３で使用される。なお、ステップＳ１８の処理は省略されてもよい。例えば、端末１０の取得部１２が、ｎ＋１番目以降のブロックに含まれる取引記録５３を生成する際に、自律的にブロックハッシュ５１ｎ＋１－ｋ及びブロック番号５２ｎ＋１―ｋを取得する場合は、ステップＳ１８の処理は省略される。
　図１に戻り、次に、検出装置３０の動作の詳細について説明する。なお、図１の改ざん検出システム１００の例では、検出装置３０が１つの場合を記載しているが、検出装置３０は複数あってもよい。
　検出装置３０は、受信部３１及び検出部３２を備える。図１の例では、検出装置３０をピア２０の外部に設けることにより、ピア２０の管理者とは独立した監査人によって、ピア２０に記憶されているブロックチェーンの改ざんを検出可能にしている。
　受信部３１は、ピア２０（送信部２１）からブロックチェーンを受信すると、当該ブロックチェーンを検出部３２に入力する。
　検出部３２は、ブロックチェーンの各ブロック５０を判定することにより、当該ブロックチェーンの改ざんを検出する。
　図５は実施形態の検出部３２の動作例を示す図である。なお、図５のｔｘは、取引記録５３（ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ）を表す。
　まず、検出部３２は、すべてのブロック５０に含まれるブロックハッシュ５１を再計算し、再計算することにより得られたハッシュ値が、ブロック５０に含まれるブロックハッシュ５１と一致するか否かを判定する（図５、１行目～５行目）。検出部３２は、再計算することにより得られたハッシュ値が、ブロック５０に含まれるブロックハッシュ５１と一致しない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する。
　次に、検出部３２は、ブロックチェーンのすべてのブロック５０に含まれる取引記録５３に含まれる電子署名５５が有効であるか否かを判定する（図５、８行目）。検出部３２は、ブロックチェーンのブロックに含まれる取引記録５３に含まれる電子署名５５が有効でない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する。
　次に、検出部３２は、ブロック５０に含まれる取引記録５３に含まれるブロックハッシュ５１と同じブロックハッシュ５１がブロックチェーンに含まれていない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する。具体的には、検出部３２は、取引記録５３に含まれるブロック番号５２を使用してブロックチェーンから特定されたブロック５０のブロックハッシュ５１が、取引記録に含まれるブロックハッシュ５１と一致するか否かを判定する（図５、９行目～１２行目）。検出部３２は、特定されたブロック５０のブロックハッシュ５１が、取引記録に含まれるブロックハッシュ５１と一致しない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する。
　なお、図５に示す改ざんを検出する処理の順序は、一例であり、改ざんを検出する処理の順序は任意でよい。
＜実施形態の効果＞
　以上説明したように、実施形態の改ざん検出システム１００は、１以上のピア２０のいずれかに接続可能な１以上の端末１０（第１の端末）と、検出装置３０とを備える。１以上の端末１０では、取得部１２が、ピア２０から、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュ５１を取得する。そして、送信部１４が、ブロックハッシュ５１と端末１０の取引内容５４に基づくデータ（実施形態では、取引内容５４そのもの）とを含む署名対象データ（第１の署名対象データ）、及び、署名対象データの電子署名５５を含む取引記録５３（第１の取引記録）を、ピア２０に送信する。また、検出装置３０では、受信部３１が、ピア２０からブロックチェーンを受信する。そして、検出部３２が、ブロックチェーンのブロック５０に含まれる取引記録５３に含まれる電子署名５５が有効でない、または、ブロック５０に含まれる取引記録５３に含まれるブロックハッシュ５１と同じブロックハッシュ５１がブロックチェーンに含まれていない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する。
　これにより実施形態の改ざん検出システム１００によれば、ブロックチェーンの改ざんをより容易に検出することができる。特に、許可型ブロックチェーンのピア管理者に結託された場合であっても、ブロックチェーンの改ざんをより容易に検出することができる。
　より具体的に説明すると、従来は、取引記録の追加、削除、及び、順序の入れ替え等の改ざんは、取引記録自体を改ざんするわけではないので、従来の取引記録自身の電子署名の検証では検出することができなかった。また、すべてのピアの管理者が結託して、取引記録の追加、削除、及び、順序の入れ替え等の改ざんを行った場合、ピア間でもブロックチェーンの内容が一致するので、ピア間の比較による改ざんの検出は困難だった。
　ブロックハッシュ５１は、その計算対象となる取引記録５３の組成を、ほぼ１００％とみなせる確率で一意に確定する。つまり、取引記録５３の追加、削除、及び、順序の入れ替え等の改ざんが行われれば、実施形態の取引記録５３に含まれるブロックハッシュ５１が、ほぼ１００％とみなせる確率で、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュ５１と一致しない。
　善意のユーザは改ざんに協力する理由がないので、善意のユーザの取引記録５３は、電子署名５５の有効性が確認されれば、改ざんされていないことが期待できる（これを改ざんするには、善意のユーザが改ざん後のデータに電子署名することが必要だから）。
　したがって、その取引記録５３に含まれるブロックハッシュ５１は改ざんされていないことが期待でき、結果として、その計算対象となる取引記録５３は改ざんされていないことが期待できる（ハッシュ関数の逆演算が困難で、偶然に衝突が起きる確率はほぼ０％とみなせるから）。
　よって、実施形態の検出部３２によって、改ざんが検出されなかったブロックチェーンは、善意のユーザの取引記録５３が多く含まれているほど、ピア管理者の信用とは無関係に、当該ブロックチェーンが改ざんされていないことが期待される。
　逆に、ピア管理者がブロックチェーンを改ざんするためには、改ざん目的の取引記録５３から計算されるブロックハッシュ５１を含むすべての取引記録５３について、削除するか、または、そのユーザに改ざん後のブロックハッシュ５１を使って再度の電子署名を依頼するしかない（後者は改ざんへの協力依頼である）。善意のユーザの取引記録５３が多いほど、削除される取引記録５３が多数になり、この改ざんの影響は大規模になり、別の視点から改ざんが発覚する可能性が高い。
　このように、実施形態によれば、ブロックチェーンを利用する善意のユーザが多いほど、ピア管理者の信用とは無関係に、ブロックチェーンが改ざんされていないことが検証可能になる。善意のユーザの典型例は、検証しようとしている監査人自身である。なお、善意のユーザが特定できない場合でも、利害の独立したユーザが多いほど、善意のユーザが相当数居ることを合理的に推定することができ、実施形態の効果が期待できる。
（実施形態の変形例１）
　次に実施形態の変形例１について説明する。変形例１の説明では、上述の実施形態と同様の説明については省略し、上述の実施形態と異なる箇所について説明する。
　変形例１では、ブロックチェーンの構造を一般化する。例えば、Ｐｒｏｏｆ　ｏｆ　Ｗｏｒｋ方式でない場合、ブロックチェーンの構造は鎖状である必要はなく、またブロック番号５２も必要ない。ブロックチェーンに含まれる以前の取引記録５３からブロックハッシュを計算できることが本質であり、その計算方法、及び、計算に使用される取引記録５３の選択方法には自由度がある。
　変形例１では、ハッシュ木（Ｍｅｒｋｌｅ　Ｔｒｅｅ）と呼ばれる木構造の計算によって、以前の取引記録５３からハッシュ値（ブロックハッシュ５１）を計算する場合について説明する。
　図６は実施形態の変形例１のブロックハッシュ５１の計算方法の例を示す図である。図６の例は、ハッシュ値１０１ａ～１０１ｆ、２０１ａ～２０１ｃ及び３０１ａを含むハッシュ木を使用する場合を示す。例えば、記憶制御部２３は、新たなブロック５０を生成するときに、以前の取引記録５３に基づくブロックハッシュ５１として、ハッシュ値２０１ｃ及び３０１ａを使用して、ブロックハッシュ５１を計算する。得られたブロックハッシュ５１は、ハッシュ木に接続され、ハッシュ木が更新される。また、検出部３２は、ブロックチェーンを検証するときに、各ブロック５０の取引記録５３に含まれるハッシュ値（ブロックハッシュ５１）でハッシュ木を検索し、当該ハッシュ値がハッシュ木に含まれているか否かを判定する。
　なお、ビットコインでは、ブロック内のハッシュ計算にハッシュ木が使われているが、ブロック間は鎖状構造となっている。この変形例１では、ブロックの接続にも、ハッシュ木が使われる。ブロックの接続関係がハッシュ木の構造を有することにより、例えば特定の取引記録５３（特定のブロックハッシュ５１）がブロックチェーンに含まれていることを検証するための時間をより短くすることができる。
　また、図６の例では、取引記録５３は、取引内容５４、電子署名５５、取引記録番号５６、時刻５７、実行結果５８、ハッシュ値５９及びハッシュ値２０１ａを含む。電子署名５５の署名対象データは、ハッシュ値５９及びハッシュ値２０１ａである。
　ハッシュ木に接続されるハッシュ値１０１ｂは、取引記録番号５６、時刻５７、実行結果５８、ハッシュ値５９及びハッシュ値２０１ａから計算される。
　取引記録番号５６は、取引内容５４を特定する番号を示す。時刻５７は、取引内容５４の取引が行われた時刻を示す。実行結果５８は、スマートコントラクト等の処理の実行結果を示す。ハッシュ値５９は、取引内容５４から計算されたハッシュ値である。ハッシュ値１０１ｂ（ブロックハッシュ５１）の計算時に、取引内容５４のかわりに、取引内容５４に基づくハッシュ値５９が使用されることにより、取引内容５４自体が開示されることなく、ブロックチェーンの検証（改ざんの検出）が可能になる。
　図７は実施形態の変形例１のブロックチェーンのデータ構造の例を示す図である。変形例１では、ブロックチェーンの構造は、木構造である（図６参照）。
　図７では、ｘ，ｙは、ハッシュ木に含まれる特定のブロックに関するデータであることを示す。以下の説明では、ブロックを区別しない場合、ｘ，ｙを省略して説明する。
　変形例１のブロックチェーンは、複数の取引記録５３がまとめられたブロック５０がハッシュ木に追加されることにより作成される。
　ブロック５０ｙは、ブロックハッシュ５１ｙ、ハッシュ値２０１ｚ、ハッシュ値３０１ｗ、及び、１以上の取引記録５３ｙを含む。ハッシュ値２０１ｚ及び３０１ｗは、ハッシュ木に含まれるハッシュ値（過去の取引記録５３に基づいて計算されたブロックハッシュ５１）である。
　ブロックハッシュ５１ｙは、ハッシュ値２０１ｚ、ハッシュ値３０１ｗ、及び、１以上の取引記録５３ｙから計算されたハッシュ値である。ブロックハッシュ５１ｙは、ブロック５０ｙが生成されるときに、計算される。
　ここで、取引記録５３ｙは、ブロックハッシュ５１ｘ、電子署名５５ｙ、取引記録番号５６ｙ、時刻５７ｙ、実行結果５８ｙ及びハッシュ値５９ｙを含む。ハッシュ値５９ｙは、取引内容５４ｙから計算されるハッシュ値である。
　ブロックハッシュ５１ｘは、木構造で記憶されているブロック５０のうち、いずれかのブロック５０ｘに含まれるブロックハッシュである。電子署名５５ｙの署名対象データは、ブロックハッシュ５１ｘ及びハッシュ値５９ｙである。
　図８は実施形態の変形例１の検出部３２の動作例を示す図である。なお、図８のｔｘは、取引記録５３（ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ）を表す。
　まず、検出部３２は、ハッシュ木に記憶されているブロックハッシュ５１を再計算し、再計算することにより得られたハッシュ値が、ハッシュ木に記憶されているブロックハッシュ５１と一致するか否かを判定する（図８、１行目～５行目）。検出部３２は、再計算することにより得られたハッシュ値が、ハッシュ木に記憶されているブロックハッシュ５１と一致しない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する。
　次に、検出部３２は、木構造で接続されたブロック５０の取引記録５３に含まれる電子署名５５が有効であるか否かを判定する（図５、７行目）。検出部３２は、取引記録５３に含まれる電子署名５５が有効でない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する。
　次に、検出部３２は、ブロック５０に含まれる取引記録５３に含まれるブロックハッシュ５１と同じブロックハッシュ５１がブロックチェーンに含まれていない場合、ブロックチェーンの改ざんを検出する（図５、８行目～１０行目）。
　以上説明したように、実施形態の変形例１によれば、ブロックチェーンの構造が、木構造である場合であっても、ブロックチェーンの改ざんをより容易に検出することができる。また、取引内容５４のかわりに、取引内容５４に基づくハッシュ値５９が使用されることにより、取引内容５４自体が開示されることなく、ブロックチェーンの検証が可能になる。
（実施形態の変形例２）
　次に実施形態の変形例２について説明する。変形例２の説明では、上述の実施形態と同様の説明については省略し、上述の実施形態と異なる箇所について説明する。
　変形例２では、実施形態の端末１０（第１の端末）と、ブロックハッシュ５１及びブロック番号５２を含まない取引記録を生成する端末（第２の端末）とが混在する場合の動作について説明する。具体的には、例えばブロックハッシュ５１及びブロック番号５２を含まない取引記録を生成する端末を、実施形態の端末１０（第１の端末）に順次、移行するシステム移行期などでの動作について説明する。
　第１の端末は、上述の第１の取引記録（ブロックハッシュ５１ｎ－ｋ、ブロック番号５２ｎ－ｋ、取引内容５４ｎ及び電子署名５５ｎを含む取引記録５３ｎ）をピア２０に送信する。
　第２の端末は、第２の端末の取引内容を含む署名対象データ（第２の署名対象データ）、及び、当該署名対象データの電子署名を含む取引記録（第２の取引記録）を、ピア２０に送信する。
　ピア２０の記憶制御部２３は、第１及び第２の取引記録の少なくとも一方を含むブロックをブロックチェーンに記憶する。記憶制御部２３は、第１の取引記録については、上述のステップＳ１３の処理を実行し、第２の取引記録については、上述のステップＳ１３の処理を実行しない。
　変形例２の構成でも、善意のユーザが一定以上の頻度で、第１の取引記録を登録する場合には、実施形態と同様の効果は保たれる。ここで、善意のユーザとは、取引記録に電子署名を付与するユーザであって、ピア管理者とは独立しており、ブロックチェーンの改ざんによって利益を得ない者である。
（実施形態の変形例３）
　次に実施形態の変形例３について説明する。変形例３の説明では、上述の実施形態と同様の説明については省略し、上述の実施形態と異なる箇所について説明する。
　変形例３では、善意のユーザとして、特定のユーザが、端末１０を介して、定期的にブロックチェーンに、取引記録５３を記憶する場合について説明する。ここで、特定のユーザとは、例えば第三者的な立場で広く信用のおける組織を想定する。当該特定のユーザにより使用される端末１０が、取引内容５４として「定期的な第三者によるアクセス」を記録する。取引自体の記録は目的ではなく、定期的に取引記録５３をブロックチェーンに記憶することに目的がある。取引記録５３にはブロックハッシュ５１が含まれており、特定のユーザは信用できるから、そのブロックハッシュ５１の計算対象となる取引記録５３は改ざんされていないことが検証できる。
　また、検出部３２は、特定のユーザの取引記録５３が定期的に、ブロックチェーンに記憶されていない場合にも、改ざんを検出できる。例えば、悪意のあるユーザが、取引記録５３を削除する改ざんをし、ブロックチェーンに定期的に記憶されているはずの取引記録５３の一部又は全部が記憶されていない場合、当該ブロックチェーンの改ざんが発覚する。
　なお、実施形態の端末１０を特定のユーザにのみ使用させることにより、改ざん検出システム１００を上述の変形例２の形態で運用してもよいが、この場合には、ブロックチェーンの改ざんの検出は、特定のユーザの信用に全面的に依存することになる。
　最後に、実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０のハードウェア構成の例について説明する。
［ハードウェア構成の例］
　図９は実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０のハードウェア構成の例を示す図である。端末１０、ピア２０及び検出装置３０は、制御装置４０１、主記憶装置４０２、補助記憶装置４０３、表示装置４０４、入力装置４０５及び通信装置４０６を備える。制御装置４０１、主記憶装置４０２、補助記憶装置４０３、表示装置４０４、入力装置４０５及び通信装置４０６は、バス４１０を介して接続されている。
　制御装置４０１は、補助記憶装置４０３から主記憶装置４０２に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置４０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリである。補助記憶装置４０３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）及びメモリカード等である。
　表示装置４０４は情報を表示する。表示装置４０４は、例えば液晶ディスプレイ等である。入力装置４０５は、入力を受け付けるインタフェースである。入力装置４０５は、例えばキーボード及びマウス等である。表示装置４０４及び入力装置４０５は、表示機能と入力機能とを有するタッチパネル等でもよい。通信装置４０６は、他の装置と通信するためのインタフェースである。
　実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ－Ｒ及びＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されてコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供される。
　また実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０で実行されるプログラムをダウンロードさせずにインターネット等のネットワーク経由で提供するように構成してもよい。
　また実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
　実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０で実行されるプログラムは、上述した図１の機能ブロックのうち、プログラムによっても実現可能な機能ブロックを含むモジュール構成となっている。当該各機能ブロックは、実際のハードウェアとしては、制御装置４０１が記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、上記各機能ブロックが主記憶装置４０２上にロードされる。すなわち上記各機能ブロックは主記憶装置４０２上に生成される。
　なお上述した図１の各機能ブロックの一部又は全部をソフトウェアにより実現せずに、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよい。
　また複数のプロセッサを用いて各機能を実現する場合、各プロセッサは、各機能のうち１つを実現してもよいし、各機能のうち２以上を実現してもよい。
　また実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０の動作形態は任意でよい。実施形態の端末１０、ピア２０及び検出装置３０を、例えばネットワーク上のクラウドシステムを構成する装置として動作させてもよい。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　例えば、当業者が容易に成し得る変形も、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。具体的には、例えば上述のハッシュ値の計算で使用されるデータ構造は、鎖状構造及び木構造に限られない。ハッシュ値の計算方法は、さまざまなトポロジーによる計算、それらの計算の組み合わせ、及び、計算結果の再帰的な利用など、さまざま変形が可能である。

Claims (11)

  1. 　１以上のピアのいずれかに接続可能な１以上の第１の端末と、１以上の検出装置とを備える改ざん検出システムであって、
    　前記第１の端末は、
    　前記ピアから、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュを取得する取得部と、
    　前記ブロックハッシュと前記第１の端末の取引内容に基づくデータとを含む第１の署名対象データ、及び、前記第１の署名対象データの電子署名を含む第１の取引記録を、前記ピアに送信する送信部とを備え、
    　前記検出装置は、
    　前記ピアから前記ブロックチェーンを受信する受信部と、
    　前記ブロックチェーンのブロックに含まれる第１の取引記録に含まれる前記電子署名が有効でない、または、前記ブロックに含まれる前記第１の取引記録に含まれる前記ブロックハッシュと同じブロックハッシュが前記ブロックチェーンに含まれていない場合、前記ブロックチェーンの改ざんを検出する検出部と、
    　を備える改ざん検出システム。
  2. 　前記第１の端末の取引内容に基づくデータは、前記第１の端末の取引内容、又は、前記第１の端末の取引内容のハッシュ値のいずれか一方である、
    　請求項１に記載の改ざん検出システム。
  3. 　前記第１の署名対象データは、前記ブロックハッシュに対応するブロックのブロック番号を更に含み、
    　前記検出部は、前記第１の取引記録に含まれる前記電子署名が有効であり、かつ、前記第１の取引記録に含まれるブロック番号を使用して前記ブロックチェーンから特定されたブロックのブロックハッシュが、前記第１の取引記録に含まれるブロックハッシュと一致する場合、前記第１の取引記録を含むブロックを前記ブロックチェーンに記憶する、
    　請求項１に記載の改ざん検出システム。
  4. 　前記取得部は、前記ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュのうち、前記ブロック番号に基づいて、より新しいブロックハッシュを取得する、
    　請求項３に記載の改ざん検出システム。
  5. 　前記取得部は、前記ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュのうち、前記ブロックハッシュが生成された時刻に基づいて、より新しいブロックハッシュを取得する、
    　請求項１に記載の改ざん検出システム。
  6. 　前記取得部は、前記ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュのうち、前記ブロックチェーンに既に記憶された第１の取引記録がより多くハッシュ計算に使用されているブロックハッシュを、より新しいブロックハッシュとして取得する、
    　請求項１に記載の改ざん検出システム。
  7. 　前記取得部は、前記ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュを定期的に取得し、新たなブロックハッシュが取得された場合、前記新たなブロックハッシュを取得する前に取得されていたブロックハッシュを破棄する、
    　請求項１に記載の改ざん検出システム。
  8. 　前記改ざん検出システムは、前記１以上のピアを更に備え、
    　前記ピアは、前記第１の取引記録に含まれる前記電子署名が有効であり、かつ、前記第１の取引記録に含まれる前記ブロックハッシュと同じブロックハッシュが前記ブロックチェーンに含まれている場合、前記第１の取引記録を含むブロックを前記ブロックチェーンに記憶する記憶制御部、
    　を備える請求項１に記載の改ざん検出システム。
  9. 　前記改ざん検出システムは、１以上の第２の端末を更に備え、
    　前記第２の端末は、前記第２の端末の取引内容を含む第２の署名対象データ、及び、前記第２の署名対象データの電子署名を含む第２の取引記録を、前記ピアに送信し、
    　前記記憶制御部は、前記第１及び第２の取引記録の少なくとも一方を含むブロックを前記ブロックチェーンに記憶する、
    　請求項８に記載の改ざん検出システム。
  10. 　前記１以上の端末には、特定のユーザが定期的に前記第１の取引記録を送信する端末が含まれ、
    　前記検出部は、更に、前記特定のユーザから定期的に送信された前記第１の取引記録が、前記ブロックチェーンに含まれているか否かを判定し、前記特定のユーザから定期的に送信された前記第１の取引記録の一部又は全部が、前記ブロックチェーンに含まれていない場合、前記ブロックチェーンの改ざんを検出する、
    　請求項１に記載の改ざん検出システム。
  11. 　１以上のピアのいずれかに接続可能な１以上の端末と、１以上の検出装置とを備える改ざん検出システムの改ざん検出方法であって、
    　第１の端末が、前記ピアから、ブロックチェーンに含まれるブロックハッシュを取得するステップと、
    　第１の端末が、前記ブロックハッシュと前記第１の端末の取引内容に基づくデータとを含む第１の署名対象データ、及び、前記第１の署名対象データの電子署名を含む第１の取引記録を、前記ピアに送信するステップと、
    　検出装置が、前記ピアから前記ブロックチェーンを受信するステップと、
    　検出装置が、前記ブロックチェーンのブロックに含まれる第１の取引記録に含まれる前記電子署名が有効でない、または、前記ブロックに含まれる前記第１の取引記録に含まれる前記ブロックハッシュと同じブロックハッシュが前記ブロックチェーンに含まれていない場合、前記ブロックチェーンの改ざんを検出するステップと、
    　を含む改ざん検出方法。
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