區塊鏈在商業用途上的課題

專為記錄虛擬貨幣比特幣交易所發明的區塊鏈^※1技術，作為產業界共享安全訊息的方式而備受矚目，因此，世界各地也如火如荼展開金融交易、貿易交易、能源交易、供應鏈、公文書管理等各種事業用途的驗證實驗。

NEC以設於歐洲的自家研究中心成員為中心，從區塊鏈的草創期開始便持續投入於技術研究。除了發表多篇加強此領域安全性為重點的論文之外，也將研究成果封裝於區塊鏈OSS^※2 Linux Foundation的Hyperledger上。

在區塊鏈中作為確保安全手段上，為避免參加者在記錄新資料時，惡意登錄不適當的資料，於是便在參與進行交易記錄的各節點間，採取類似「多數決」方式形成共識。

現階段的課題為，在此過程所使用之共識演算法中，記錄速度和參與節點數的有極限性。在任何人皆可自由參與節點的比特幣區塊鏈中，面臨到每秒只能載入7筆的性能極限。此外，在預設應用於商業用途的參與節點限定型區塊鏈中，當參與節點數超過數十個節點時，性能就會極端惡化。

難以完全擔保隱私這點，也是區塊鏈的一大課題。目前雖嘗試藉由資料加密以確保隱私，但會形成所有使用者皆可掌握，參加者當中的例如“A公司與B先生之間正在發生某些交換”的事實結構。

※1  在網際網路上，可低成本實現資料記錄與共享架構。生成具有「區塊」之稱的交易資料的集合體後，像鍊子一樣連結起來，以保管資料的分散型總帳。其特徵在於，即便未透過可信賴的組織或中央伺服器，可擔保共享不受竄改的資料。

透過研發新技術，為推廣安全、安心、公平之商業生態系帶來貢獻

在記錄性能和安全面上仍有改善餘地的區塊鏈現狀中，NEC及歐洲NEC研究中心在參與節點數達200節點左右的大規模連接環境下，於2017年成功開發每秒達成10萬筆以上記錄性能的全球最快速^※3共識演算法。

針對確保隱私問題研發出，透過只有交易當事人形成個別區塊鏈，讓特定群組或非關係人無法掌握資料的軟體。可透過高速性和安全性，實現全球最頂級的性能。同時也將即將到來的物聯網（IoT）時代納入視野後，已確立可從IoT設備確實參照區塊鏈資料的方式。

藉由這些技術，先前曾因記錄性能和節點數的限制、對安全有所疑慮等理由，而放棄導入區塊鏈的事業案件，也能夠運用區塊鏈。

NEC希望今後，不限於金融交易，更能同時著手進行國際貿易、能源交易等應用方式的高階研發，為建構安全、安心、公平的商業生態系做出貢獻。

※3  依據NEC調查（至2017年12月1日為止）。

透過善用「可信硬體（Trusted Hardware）」和獨創演算法，實現世界第一的高速和安全性

以下將解說區塊鏈的記錄速度和突破參與節點數極限的新技術。

參與具某些惡意的區塊鏈節點、或故障或感染病毒的節點，即便欲追加未依照事先訂定規則的未經授權資料，也會依參與交易的諸多節點，執行同於「多數決」的共識，因而將在整體區塊鏈上不影響資料管理的系統稱為「拜占庭（Byzantine）容錯」。

目前，用於預防追加未經授權資料的是，以「PBFT^※」為名的共識演算法。要利用此演算法實現拜占庭（Byzantine）容錯時，對於有惡意的節點f台，則需具備（3f+1）台的節點。其原因在於，當傳送的訊息相當複雜，參與節點數超過數十個節點時，就會造成處理性能極端惡化。

NEC及歐洲NEC研究中心鎖定內建於目前運作PC中的「可信硬體」設備。此項設備作用在於，正確輸出已輸入資料、及擔保外來攻撃的安全性。此時，則將實現拜占庭（Byzantine）容錯的所需節點數，減少到（2f+1）台。

透過將此功能運用到極限之下，成功大幅減少傳送訊息次數。具體而言，就是研發在傳送和記錄資料前，事先執行共享秘密處理的演算法。相較於以往的相同方式，透過實施這項事前處理，成功利用相同安全性，將傳送訊息次數減少到例如f=6時，約為9分之1。即便參與節點數在200個左右，也可達成高速處理每秒10萬筆的共識。

NEC藉由上述方式，得以讓獨創的區塊鏈技術，在高速與安全性雙方面擁有世界第一的性能。（日文版原文發表日期：2018年3月）

※Practical Byzantine Fault Tolerance

研究者簡介

佐古和惠 NEC安全性研究中心技術主任／日本學術會議合作會員

Dr. Ghassan Karame 歐洲NEC研究中心首席科學家