JP7304398B2 - ブロックチェーンにより実装される方法及びシステム - Google Patents
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Description
少なくとも1つのデータソースの各々について、
複数の中の公開鍵を、データソースの可能な状態に関連付けるステップ。
上述の任意の方法のステップを実行するよう構成される少なくとも1つのコンピュータに基づくリソースと、
ブロックチェーン又は他の種類の電子台帳、又はビットコイン台帳の変形と、
を有するシステムを提供し得る。これは分散型台帳であって良い。
トランザクションをブロックチェーン・ネットワーク(これは、ビットコインネットワークであって良く又はそうでなくて良い、これは、任意の種類の分散台帳であって良い)に提出し、及び/又は、
トランザクションを生成し、及び/又は、
ロックスクリプトにデジタル方式で署名し、及び/又は、
公開/秘密暗号鍵を生成する、よう構成されて良い。
・センサ又は他の種類の信号/インプット生成器に対してエージェントを生成する能力。ここで、エージェントは、ブロックチェーンから直接制御され、動作するために他のネットワークアクセスを必要としない;
・複数の署名により保証されるトランザクションに対して、どの公開鍵がトランザクション署名プロセスで関与したかを決定する能力;
・Redeemスクリプト内の動作(例えば、コードがどのように実行するか)を決定するために使用可能な署名鍵の中に、限定された別個の範囲のペイロード値を埋め込む能力。
提案される発明は、以下の利点を提供する:
・設計により本来セキュアである(ビットコインプロトコルは信頼できるパーティを必要としない);
・分散型である。したがって、大規模の単一の障害発生点を回避し、攻撃に対して脆弱ではない;
・管理及び維持が容易であり、ビットコインネットワークは使用するのに分かり易い;
・高価でない(通常、ビットコインプロトコルの下で少ないトランザクション料金が期待されるだけである);
・グローバルであり、インターネットへのアクセスを有する誰もがいつでも使用できる;
・透過的である;
・データがブロックチェーンに書き込まれると、誰でもそれを見ることができる;
・不変であり、データがブロックチェーンに書き込まれると、誰もそれを変更できない;
・プライバシーが維持され、個人特定情報が関与しない。
本発明の一実施形態は、図2に示すように、この論理ゲートトランザクションにインプットを提供するために外部環境の監視を実行するよう構成される多数の独立(計算)エージェントの使用を含む。したがって、計算エージェントは、何らかの条件を監視するよう設計される。インプットは、この目的のためにセンサから受信されて良い。例えば、エージェントは、「温度が摂氏零度より低いか」のような条件、又は任意の他の種類の検査可能な条件を監視して良い。したがって、エージェントは、その観測された条件の状態を監視するよう構成されて良い。
上述の実施形態は、エージェントが非常に厳しく定義された動作を有することを可能にし、それらの基本点において、それらは単一条件を検出し及び該条件に必要に応じて応答しているセンサである。以下の表は、これらのエージェントの動作パターンを例示する。
トランザクション内のRedeemスクリプトは、次に、自立エージェントにより埋め込まれた値の効率的な事実上の抽出を可能にする。しかしながら、これは、可能な値の範囲が予め分かっている場合にのみ機能する。ここで、エージェントA及びBが「真」/「偽」値を提供する例が使用されるが、より広い範囲の値も本方法を使用することができる(例えば、1、2、3、4、5)。肝心なのは、各可能な値又は状態を表現するためにユニークな鍵が使用され、したがって、Redeemスクリプトが、何の値に基づき鍵がアンロックスクリプトに署名するために使用されたかを決定できることである。しかしながら、Redeemスクリプト内で提供されるロジックはこの分析を実行するよう構成されなければならないので、方法は、無限範囲の可能な値をサポートしない。
例示的なトランザクションでは、トランザクション・アウトプット(TxO)1はトランザクション・アウトプット2とのNORゲートを実装し、制御部に払い戻す。トランザクションは図4に示される。
ロックスクリプトは、標準的なPay-to-Script-Hashモデルである。
OP_HASH160 <Redeem Script Hash> OP_EQUAL
所要のアンロックスクリプトは次の通りである:
<Sig-Controller> <Sig-A-Used> <Sig-B-Used> <RS Block 1>
ここで、
<Sig-A-Used>は以下のいずれかである:
<Sig-A-True>;又は、
<Sig-A-False>
<Sig-B-Used>は以下のいずれかである:
<Sig-B-True>;又は、
<Sig-B-False>
上述の説明は論理ゲートを表す未署名トランザクション・アウトプット(UTXO)が、ゲート条件が真であると評価された場合にのみ使用できるようにした。多くの状況において、回路の実際の出力に関係なく、(異なる受信側アドレスにもかかわらず)アウトプットを使用することが有利である場合がある。
埋め込みゲートロジックが真を返し、且つ所望の出力が真である場合、Redeemスクリプトは真と評価し、UTXOを使用できる;
埋め込みゲートロジックが真を返し、且つ所望の出力が真である場合、Redeemスクリプトは偽と評価し、UTXOを使用できない;
埋め込みゲートロジックが偽を返し、且つ所望の出力が真である場合、Redeemスクリプトは偽と評価し、UTXOを使用できない。
完全なRedeemスクリプトが以下に示される。これは、次に、読者の便宜のために論理コンポーネントに分解される。最初の実施形態からの追加が反転文字で示される(削除は取消線で示される)。
ロックスクリプトは、標準的なPay-to-Script-Hashモデルである。
OP_HASH160 <Redeem Script Hash> OP_EQUAL
このパターンの論理ゲートのためのアンロックスクリプトは、次の通りである:
<Sig-A-Used>は、<Sig-A-True>又は<Sig-A-False>であり、
<Sig-B-Used>は、<Sig-B-True>又は<Sig-B-False>であり、
<Signal-Required>は真又は偽(1又は0)である。
変形1は、真又は偽条件がスクリプトからシグナリングされたか否かが(Redeemスクリプトから)公知であるという軽微な欠点を有する。所望の信号を制御部からの署名の中に埋め込むことは、この問題を回避する。変形2では、制御部は、図5に示されるような自身の1次鍵から導出される2個の公開鍵を有する。
ロックスクリプトは、標準的なPay-to-Script-Hashモデルである。
OP_HASH160 <Redeem Script Hash> OP_EQUAL
このパターンの論理ゲートのためのアンロックスクリプトは、次の通りである:
<Sig-A-Used>は、<Sig-A-True>又は<Sig-A-False>であり、
<Sig-B-Used>は、<Sig-B-True>又は<Sig-B-False>であり、
<Sig-Control-Desire>は、<Sig-Control-Desire-True>又は<Sig-Control-Desire-False>である。
これらのゲートを、古い(alt)スタックを使用しないで、単一スタックを用いて実装することが可能である。
ロックスクリプトは、標準的なPay-to-Script-Hashモデルである。
OP_HASH160 <Redeem Script Hash> OP_EQUAL
このパターンの論理ゲートのためのアンロックスクリプトは次の通りである(署名ブロックの異なる順序に留意する):
<Sig-B-Used> <Sig-A-Used> <Sig-Controller> <RS Block 1>
ここで、
<Sig-A-Used>は、<Sig-A-True>又は<Sig-A-False>であり、
<Sig-B-Used>は、<Sig-B-True>又は<Sig-B-False>である。
NORゲートを利用する上述の実施形態の単純な例は、強盗警報の設定である。
以下の技術は、図5~9を参照して記載される。
登録の方法100、200の一例が以下に記載される。ここで、方法100は第1ノード3により実行され、方法200は第2ノード7により実行される。これは、それぞれ第1ノード3及び第2ノード7のために第1及び第2非対称暗号対を確立するステップを含む。非対称暗号対は、公開鍵暗号化で使用されるような、関連付けられた秘密鍵及び公開鍵を含む。本例では、非対称暗号対は、楕円曲線暗号システム(Elliptic Curve Cryptography:ECC)及び楕円曲線演算の特性を用いて生成される。
P1C=V1C×G (式1)
V1C:第1ノードにより秘密に保持される第1ノードマスタ秘密鍵。
P1C:公に知らされる第1ノードマスタ公開鍵。
P1S=V1S×G (式2)
V1S:第2ノードにより秘密に保持される第2ノードマスタ秘密鍵。
P1S:公に知らされる第2ノードマスタ公開鍵。
共通シークレット(CS)を決定する一例が以下に記載される。共通シークレット(CS)は、第1ノード3と第2ノード7との間の特定のセッション、時間、トランザクション、又は他の目的のために使用されて良く、同じ共通シークレット(CS)を使用することが望ましい又はセキュアでなくて良い。したがって、共通シークレット(CS)は、異なるセッション、時間、トランザクション、等の間で変更されて良い。
本例では、第1ノード3により実行される方法300は、メッセージ(M)を生成するステップ310を含む。メッセージ(M)は、ランダム、疑似ランダム、又はユーザ定義であって良い。一例では、メッセージ(M)は、Unix時間又はノンス(及び任意の値)に基づく。例えば、メッセージ(M)は次のように与えられ得る。
メッセージ(M)=Unix時間+ノンス (式3)
方法300は、メッセージ(M)に基づき生成器値(Generator Value:GV)を決定するステップ320を更に含む。本例では、これは、メッセージの暗号ハッシュを決定するステップを含む。暗号ハッシュアルゴリズムの一例は、256ビット発生器値(GV)を生成するためにSHA-256を含む。つまり、
GV=SHA-256(M) (式4)
方法300は、次に、第2ノードマスタ秘密鍵(V1C)及び生成器値(GV)に基づき、第1ノード第2秘密鍵(V2C)を決定するステップ330を含む。これは、次式に従い第1ノードマスタ秘密鍵(V1C)及び生成器値(GV)のスカラ加算に基づき得る。
V2C=V1C+GV (式5)
P2C=V2C×G (式6.1)
P2C=(V1C+GV)×G (式7)
P2C=V1C×G+GV×G (式8)
P2C=P1C+GV×G (式9.1)
P2C=P1C+SHA-256(M)×G (式9.2)
方法300は、メッセージ(M)及び決定した第1ノード第2秘密鍵(V2C)に基づき、第1署名メッセージ(SM1)を生成するステップ350を更に含む。署名メッセージを生成するステップは、メッセージ(M)にデジタル方式で署名するために、デジタル署名アルゴリズムを適用するステップを含む。一例では、これは、第1署名メッセージ(SM1)を得るために、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm:ECDSA)の中でメッセージに第1ノード第2秘密鍵(V2C)を適用するステップを含む。ECDSAの例は、secp256k1、secp256r1、secp384r1、se3cp521r1を有するECCシステムに基づくものを含む。
第1ノード3は、次に、第2ノード第2公開鍵(P2S)を決定して良い370。上述のように、第2ノード第2公開鍵(P2S)は、少なくとも第2ノードマスタ公開鍵(P1S)及び生成器値(GV)に基づいて良い。本例では、公開鍵は、基点(G)との楕円曲線点乗算により秘密鍵として決定されるので370’、第2ノード第2公開鍵(P2S)は、式6と同様に次のように表すことができる。
P2S=V2S×G (式10.1)
P2S=P1S+GV×G (式10.2)
第1ノード3は、次に、第1ノード第2秘密鍵(V2C)及び決定した第2ノード第2公開鍵(P2S)に基づき、共通シークレット(CS)を決定して良い380。共通シークレット(CS)は、第1ノード3により次式により決定されて良い。
S=V2C×P2S (式11)
第2ノード7において実行される対応する方法400が、ここで説明される。理解されるべきことに、これらのステップのうちの幾つかは、第1ノード3により実行された上述のステップと同様である。
P2C=V2C×G (式12.1)
P2C=P1C+GV×G (式12.2)
方法400は、未確認第1ノード3が第1ノード3であることを認証するために、第2ノード7により実行されるステップを含んで良い。上述のように、これは、第1ノード3から第1署名メッセージ(SM1)を受信するステップ440を含む。第2ノード7は、次に、ステップ430で決定された第1ノード第2公開鍵(P2C)により第1署名メッセージ(SM1)の署名を検証して良い450。
方法400は、第2ノード7が、第2ノードマスタ秘密鍵(V1S)及び生成器値(GV)に基づき、第2ノード第2秘密鍵(V2S)を決定するステップ470を更に含んで良い。第1ノード3により実行されるステップ330と同様に、第2ノード第2秘密鍵(V2S)は、次式に従い、第2ノードマスタ秘密鍵(V1S)及び生成器値(GV)のスカラ加算に基づき得る。
V2S=V1S+GV (式13.1)
V2S=V1S+SHA-256(M) (式13.2)
S=V2S×P2C (式14)
第1ノード3により決定された共通シークレット(CS)は、第2ノード7において決定された共通シークレット(CS)と同じである。式11及び式14が同じ共通シークレット(CS)を提供することの数学的証明が、ここで記載される。
S=V2C×P2S (式11)
S=V2C×(V2S×G)
S=(V2C×V2S)×G (式15)
S=V2S×P2C (式14)
S=V2S×(V2C×G)
S=(V2S×V2C)×G (式16)
S=(V2C×V2S)×G=(V2S×V2C)×G (式17)
共通シークレット(CS)は、ここで、第1ノード3と第2ノード7との間のセキュアな通信のために、対称鍵アルゴリズムにおいて、秘密鍵として又は秘密鍵の基礎として、使用できる。
5 ネットワーク
7 第2ノード
Claims (16)
- コンピュータにより実施される制御方法であって、
アウトプットに対するRedeemスクリプトを有するブロックチェーン・トランザクションを提供するステップであって、前記Redeemスクリプトは、
i)複数の公開鍵を指定し、複数の公開鍵の各々は対応する秘密鍵に関連付けられ、各公開鍵は、入力信号を生成する及び/又は計算リソース又はエージェントへ送信することができる少なくとも1つのデータソースの可能な状態にユニークに関連付けられ、各データソースについて少なくとも2つの可能な状態があり、各可能な状態は、前記複数の公開鍵の中の公開鍵に関連付けられ又はそれにより表され、
ii)前記複数の関連付けられた秘密鍵のうちのどれがアンロックスクリプトに署名するために使用されるかに基づき結果を提供するよう構成されたロジックを有する、ステップ、を有し、
最小数の前記秘密鍵が、前記アウトプットを使用するために、更なるブロックチェーン・トランザクションのアンロックスクリプトに署名するために使用されなければならない、方法。 - 前記ロジックは、論理ゲートの機能を実装するよう構成される、請求項1に記載の方法。
- 前記論理ゲートは、NOT、AND、OR、NOR、XOR、IMPLY、NAND、NONIMPLY、又はXNORゲートである、請求項2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのデータソースの前記状態は、計算エージェントにより決定される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記計算エージェントは、制御計算エージェントと通信する、請求項4に記載の方法。
- 前記結果はブール結果である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも2つのデータソースが存在する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのデータソースの各々について、
複数のうちの1つの公開鍵を前記データソースの可能な状態に関連付けるステップであって、前記データソースの全部の可能な状態がそれぞれの公開鍵により表現されるようにする、ステップ、を有する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのデータソースは、センサ又は信号生成コンポーネントを有する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法。
- 各公開鍵は、前記少なくとも1つのデータソースの可能な状態を示すブール値を表現する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の鍵のうちの1又は複数は、基本鍵から生成され又は導出されて良い、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法。
- 鍵生成は、確定的鍵生成技術を用いて実行される、請求項11に記載の方法。
- コンピュータにより実装されるシステムであって、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載のステップを実行するよう構成される少なくとも1つのコンピュータに基づくリソースと、
ブロックチェーンと、
を有するシステム。 - 前記少なくとも1つのコンピュータに基づくリソースは、
ブロックチェーン・ネットワークにトランザクションを提出し、
トランザクションを生成し、
ロックスクリプトにデジタル方式で署名し、及び/又は、
公開/秘密暗号鍵を生成する、
よう構成される、請求項13に記載のコンピュータにより実装されるシステム。 - 前記結果は、プロセス又は機器の実行又は動作を制御する又は影響を与えるために使用される、請求項13又は14に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのコンピュータに基づくリソースにインプットを提供するよう配置され構成される少なくとも1つのセンサ又は信号生成コンポーネントを更に有する請求項13乃至15のいずれか一項に記載のシステム。
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