Blockchain engineer night_2019#3

IBM Blockchain / © 2018 IBM Corporation
Blockchain
Engineer Night
2019 #3

Blockchain Engineer Night
ブロックチェーン（主にHyperledger Fabric）の
最新動向を勉強する、ブロックチェーン技術者向けのコミュニティ
n 技術解説
n ブロックチェーンアプリケーション紹介

3
本⽇の内容
n Hyperledgerプロジェクト最新動向
n Hyperledger Fabric概要
n Hyperledger Fabric最新動向（v1.4.x/v2.x）
n QA、フリーディスカッション、ネットワーキング

4
⾃⼰紹介
〜2017 メインフレームLinux技術者
メインフレームLinux（IBM Z/Linux）の提案活動・構築
2017〜 Blockchain 技術者
Blockchainシステムの技術⽀援、提案活動
Blockchain Meetupの開催
趣味︓ゴルフ、ロードバイク、釣り、キャンプ
⽇本IBM
Blockchain Service
栗村彰吾（Shogo Kurimura）

5
本⽇の内容

6IBM Blockchain / © 2019 IBM Corporation
Hyperledgerプロジェクト⼀覧
サプライチェーン
分散ID管理
Ethereum
スマートコントラクト
実⾏基盤
可視化ツール
Inter Ledger Protocol
暗号化ライブラリ
相互運⽤ツール
スマートコントラク
トエンジン
Ethereum
クライアント汎⽤型汎⽤型汎⽤型
ベントマークツールデプロイメントツール

IBM Blockchain / © 2019 IBM Corporation 7
Distributed Ledger
l Javaのethereumクライアント
トランザクション実⾏環境/台帳/P2P通信/API
l Ethereumテストネット(rinkeby/ropsten/Görli)で
実⾏可能
l コンソーシアム環境での使⽤に特化して設計
l PoW、PoA、IBFTなどのコンセンサスアルゴリズムを選択
可能
l Truffle、Remix、web3jをサポート
https://besu.hyperledger.org/en/latest/Concepts/ArchitectureOverview/

Burrow Plugin （Hyperledger Fabric）
アーキテクチャー
Peer
実⾏
EVMCC
Ethereum
スマートコントラクト
実⾏
Hyperledger
Fabric Client
Web3
Proxy
クライアントアプリ
Web3
Client
Hyperledger
Fabric
Web3 Proxy
EthereumのJavaScript
API
EVMCC
Ethereumスマートコントラクトを
実⾏するためのチェンコード
l Ethereumスマートコントラクトに対応した基盤
l Ethereumに⽐べ軽量で⾼速なトランザクション処理
（Tendermint）
l トランザクションのファイナリティがある
l Hyperledger Fabric/Sawtoothへのプラグイン
Distributed Ledger

公的機関
第三者機関
個⼈
企業・団体
ウォレット
Hyperledger Indy ネットワーク
証明書
登録
証明書
参照
アクセス権
付与発⾏
情報を管理
l 分散ID管理ブロックチェーン
l ⾃⼰主権型アイデンティティ管理の実現
“self-sovereign Identity”
l W3CのDIDsへの対応
Distributed Ledger

Domain-Specific
l ブロックチェーン×サプライチェーン⽤のフレームワーク
l サプライチェーンに関するデータモデル、
スマートコントラクトロジックを提供
l Hyperledger Sawtoothのトランザクション処理
モデルを活⽤

Today we are excited to announce our newest project, Hyperledger Transact. Transact represents the continued
evolution at Hyperledger towards greater componentization to allow rapid responsible adoption of new blockchain
technologies. Transact provides a platform-agnostic library for executing transactions with smart contracts. It allows
us to more rapidly integrate a variety of smart contract technologies such as WebAssembly across the Hyperledger
family of projects. Transact is informed from experiences and design in multiple Hyperledger frameworks including
Hyperledger Sawtooth and Hyperledger Fabric.
Smart contracts are a fundamental building block of distributed ledgers. In distributed ledger frameworks, a
transaction represents an intended change that is submitted by a user. Transactions are interpreted by smart
contracts, which update the current state of the system as a result.
Existing solutions for smart contract execution are generally tied to a specific distributed ledger implementation,
which limits the code’s reusability. Hyperledger Transact will reduce the development effort for distributed ledger
solutions by providing a standard interface for executing smart contracts that is separate from the distributed ledger
implementation.
https://www.hyperledger.org/blog/2019/06/27/introducing-hyperledger-transact
Libraries

https://www.hyperledger.org/blog/2018/12/04/welcome-hyperledger-ursa
https://github.com/hyperledger/ursa
l 共通の暗号ライブラリを提供
l LibUrsa
単純なデジタル署名、暗号化⽅式、および鍵交換などの暗号化を提供するライブラリ
l LibZmix
ゼロ知識証明（SNARKs）を提供するライブラリ
Libraries

l ブロックチェーンクライアント⽤の暗号化されたwalletや
ブロックチェーンとのインターフェイス（リゾルバ）を提供
l セキュアな秘密鍵の管理（wallet）に、Hyperledger
Ursaのライブラリをサポート
l Hyperledger Indyのインターフェイスを実装
l Hyperledger Fabric、Ethereumへの対応（予定）
Libraries

What is Hyperledger Quilt?
Hyperledger Quilt offers interoperability between ledger systems by implementing ILP, which is primarily a payments protocol and is designed
to transfer value across systems – both distributed ledgers and non-distributed ledgers. It is a simple protocol that establishes a global
namespace for accounts, as well as, a protocol for synchronized atomic swaps between different systems.
Why Quilt?
Ledger systems today are siloed and disconnected. Transfers of value are relatively easy within one country, or if the sender and recipient
have accounts on the same network or ledger. But sending value to someone on a different network or ledger is complex and often
impractical. Where connections between ledgers do exist, they are manual, slow or expensive.
The Interledger protocol is based on concepts dating back to the 1970s and 1980s, but it took the advent of Bitcoin and the global blockchain
movement to make the world realize that money and value transfers could be reinvented with Internet based technologies.
Internet protocols enable information to be packetized, routed and delivered over communication networks. With ILP, money and other
forms of value can be packetized, routed and delivered over payment networks and ledgers. Hyperledger Quilt is an enterprise grade
implementation of the protocol, developed in Java, and providing libraries and reference implementations of the core Interledger
components and in time ledger integrations for other Hyperledger projects.
By implementing the Interledger protocol, Quilt provides:
・A set of rules for enabling ledger interoperability with basic escrow semantics
・A standard for a ledger-independent address format and data packet format that will enable connectors to route payments
・A framework for designing higher level use-case-specific protocols
https://www.hyperledger.org/blog/2017/10/16/hyperledger-gets-cozy-with-quilt
Libraries

Interledger Protcol
https://interledger.org/interledger.pdf

Tools
l ブロックチェーンネットワークのViewer
l ブロックの⾼さ/トランザクション/
ノードのステータス/etc…を可視化

l ブロックチェーンネットワークのデプロイメントツール
l ネットワークのライフサイクル（構築/開始/停⽌/
削除）管理機能を提供
l Docker、Kubernetesをサポート
Tools

l ブロックチェーンのベンチマーク測定ツール
l TPSやレイテンシー、リソースの使⽤量の測定
l 測定結果のレポーティングを
Tools

19
本⽇の内容

20
⾃⼰紹介
ü ⽒名
⻄下慧（にししたさとし)
ü 経歴
2016年⽇本総合研究所に⼊社、銀⾏の社内システム
担当としてプロジェクトに参画
2018年⽇本アイ・ビー・エム社に出向し、ブロック
チェーン技術者になるべく、修⾏中

21
Hyperledger Fabricのコンポーネント
n Peer
クライアントから送付されたトランザクションおん検証や実⾏、ブロックへの書き込みを⾏う
スマートコントラクトとブロックチェーン台帳を保持するノード
n Orderer
トランザクションの順序付けをし、ブロックチェーンネットワーク内のPeerに送信する。
n CA
ブロックチェーンネットワーク内のユーザとノードの情報の登録、証明書の発⾏を⾏う
Peer
CA
Peer
CA
組織1 組織2
Orderer
CA
<ネットワークの構成例>
Peerは各組織1台以上
Ordererはネットワークで1台以上
CAは各組織1台以上
ブロックチェーンネットワーク

22
Hyperledger Fabricのシステム構成
ユーザ
CA
アプリケーション Orderer
Tx ︓トランザクション
CC︓チェーンコード※
Peer
台帳CC
Peer
台帳CC
Peer
台帳CC
共有
②証明書の発⾏①証明書の申請
④Txの検証,
レスポンス
③Txの発信 ⑥Txをブロードキャスト
⑤Txの送信
ID情報を管理
※契約上の条件やルールをビジネスロジックとしてプログラムで実装したもの

23
Hyperledger Fabricの分散台帳の構成要素
台帳の構成要素説明
ブロック
• ブロックをハッシュ値でつないだ、過去の記録の改ざんができない構造
を持つデータ。
• トランザクション（スマート・コントラクトの処理呼び出し）がログの
ように記録される
ワールドステート
• トランザクションを実⾏した結果得られる、「最新の状態」を記録。
• すべての検証ノードで同⼀の内容をもち、整合性をとるためにハッシュ
値がブロックチェーンに記録されるKVS
以下2種類の構成要素から成ります。

24
分散台帳とスマートコントラクトの関係
ワールドステート
（最新の状態を管理）ブロックチェーン
ブロック（取引履歴を管理）
…
呼び出し開発
開発
各起動毎に記録
アプリケーション
台帳
読み込み/書き込み
txn
D
ブロックチェーン
開発者
スマート
コント
ラクト
txn txn txn
Peerは以下のような
役割を持ちます。
・アプリケーションとの接続
・台帳の保持
・スマート・コントラクトを実⾏
Peer
イベント
出⼒
出⼒

25
チェーンコードとは
Hyperledger Fabricではチェーンコードと呼びます。ブロックチェーンネットワーク上にどういうデータを
参照/書込するのか、ブロックチェーン上でどのようなビジネスプロセスを実⾏するかをプログラミングコー
ドで記述します。同じネットワークに参加するPeerはそれぞれ同じチェーンコードを保持しており、どの
Peerで実⾏しても同じ結果になるよう管理されています。
Aさん
（クライアント）
トランザクションを発⾏
（= 所有権移転処理の呼び出し）
トランザクション
AからBに
資産xyz123を移転
Hyperledger
Fabricネットワーク
AさんのPeer
チェーンコード
処理（プログラム）:
• 作成 …........
• 所有権移転 …......
• 属性変更 ….......
資産ID:xyz123
・所有者︓A-san
・タイプ: ⾃動⾞
・登録情報: xxxxxx
CさんのPeer2
• 作成 …........
• 所有権移転 …......
• 属性変更 ….......
資産ID:xyz123
BさんのPeer3
• 作成 …........
• 所有権移転 …......
• 属性変更 ….......
資産ID:xyz123
プログラム⾔語はGo、JavaScript、Java
に対応
Bさん
（クライアント）
Orderer
CA(認証局)

26
Hyperledger Fabricのプライバシー保護機能
チャネル１（全員）
チャネル２（A社、C社、D社のみ）
台帳X 台帳X 台帳X 台帳X
台帳Y 台帳Y 台帳Y
チェーン
コードX
チェーン
コードX
チェーン
コードX
チェーン
コードX
チェーン
コードY
チェーン
コードY
チェーン
コードY
A社
Peer
B社
Peer
C社
Peer
D社
Peer
Hyperledger Fabricは台帳の共有範囲を設定することができ、データのプライバシーを強化することがで
きます。
従来の分散台帳
（Hyperledger Fabric v0.6まで）
懸念点
データを暗号化して保護したとしても、
ノードのシステム管理者が悪意を持って⾏動
すると、データのプライバシーを守れない
Hyperledger Fabric v1.0以降
ブロックチェーン
ビジネスネットワーク
A社
Peer
台帳
B社
Peer
台帳
D社
Peer
台帳
C社
Peer
台帳
チェーン
コード
チェーン
コード
チェーン
コード
チェーン
コード
⼀部の参加者によるプライベートなデータ共有が可能
台帳Z
チェーン
コードZ
チャネル3（B社、C社、D社のみ）
台帳Z
チェーン
コードZ 台帳Z
チェーン
コードZ

27
Hyperledger Fabricのアプリ開発ツール
VSCodeのプラグインに”IBM Blockchain Platform”が追加。
チェーンコードの開発、テスト、デプロイが可能。2019年9⽉時点でv1.0.10
（https://github.com/horeaporutiu/VSCodeTutorial）
機能
チェーンコードの開発
- JavaScript、TypeScript、Go、Javaに対応
- チェーンコードのデプロイ、初期化、アップグレードを数クリックで実施可能
テスト環境
- ボタン⼀つでローカル環境にFabricネットワークを構築（v1.4.x）
- ユーザ作成、クライアントSDKからトランザクションのテストが可能
サンプルコード
- GitHubに公開済（上記リンク）
チェーンコード(JS)、クライアントコード(JS)

28
Hyperledger Fabricのサンプルコード
n 初⼼者向け︓VSCodeのサンプルコード
VSCodeのアドオンを使ってプロジェクトを作成するとサンプルプログラムが⾃動で作成される。
n 初⼼者向け︓Fabcar
https://github.com/hyperledger/fabric-samples/tree/release/fabcar
https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.4/write_first_app.html
n 中級者向け︓commercial paper
https://github.com/hyperledger/fabric-samples/tree/release-1.4/commercial-paper
https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.4/tutorial/commercial_paper.html
Javascriptのサンプルが特に充実しており、APIもハイレベルなものが提供されている。

29
本⽇の内容

30
Hyperledger Fabric ロードマップと主なアップデート項⽬
2019/01 2019/04 2019/07 2019/08
2019/04
v1.4.x
V2.0.x
・Fabric Operation Service
・Private Data Collection Update
・Long Term Support
v1.4.0 v1.4.1 v1.4.2 v1.4.3
v2.0-alpha
・Raft-Ordering
・Additional Operation Service
・Kafka-Raft migration
・Channel rollback
・Orderer endpoints
・Bug-fix
・Improve Chaincode Lifecycle
・Fab-token
・Docker Image with Alpine
future
v2.1.0
future
v2.0.0

31
Hyperledger Fabric Operation Service v1.4.0~
PeerやOrdererの状態の監視を⾏えるようになった。PrometheusもしくはStatsDによって収集し、
Grafana等のツールによって可視化する。
・ヘルスチェック機能
動的にPeerやOrdererのヘルスチェックを⾏う
・PeerやOedererのメトリクスを動的に取得し、
可視化
・PeerやOrdererのログレベルを動的に変更可能

32
Update Private Data Collection v1.4.0~
ブロックチェーンネットワークに後から参加した組織が参加前のPrivate Data Collectionのデータを同期
できるようになった。
=Private Data Collectionの本格的な利⽤が可能になった
mychannel
<Private Data Collectionとは>
チャネル内で限られたPeerノード間でP2P通信により、データ連携を⾏うことができるプライバシー保護
機能。
Org1 Peer Org2 Peer Org3 Peer
Public ledger Public ledger Public ledger
Private ledger Private ledger
共通データ共通データ
機密データ

33
Raft Ordering Service v1.4.1~
Ordering ServiceのコンセンサスアルゴリズムとしてRaftが追加され、運⽤不可の軽減、
分散配置が可能になった。
Kafka(v1.0~) RAFT(v1.4.1~)
K K K K
Z Z Z
O O O
O O O
Ordering Service⽐較
K︓Kafka
Z︓Zookeeper
O︓Orderer
・ノード数の削減による運⽤負担軽減
・複数データセンターでの分散配置
RAFTの仕組み
L
F
F
■データの複製・ヘルスチェック
LeaderからHeartbeatを定期的に送信
(データのレプリケーション含)
L︓Leader
F︓Follower
C︓Candidate
L
F
F
■リーダー選挙
LeaderからのHeartbeatが⼀定時間⾒
受信、もしくは⼀定時間経過
C
Ordering ServiceOrdering Service
LeaderからFollowerへデータを複製する。
Leaderは定期的にHeartbeatを送信する。Leaderからの
メッセージを⼀定期間受信しない場合、新たなLeaderを
決める投票が⾏われる。この時、FollowerがCandidateに
なり、過半数ノードの投票を得るとLeaderになる。

34
KafkaからRaftへの移⾏ v1.4.2~
n 移⾏の際の注意事項
• ⼀度移⾏を実施するとKafkaへは戻すことができない
• 移⾏中はOrdererを停⽌する必要があるため、サービス停⽌を伴う
• 移⾏が失敗した場合、データロストする可能性があるため、バックアップを取得すること
• チャネル単位で移⾏はできず、すべてのチャネルを⼀度に移⾏する必要がある
• Ordererノードの追加や削除は移⾏完了後に⾏う
n 移⾏⼿順
1. アプリケーションからのトランザクッション送信を停⽌する（メンテナンスモードへ切替）
2. Orderer、Kafka、Zookeeperノードのバックアップ取得
3. チャネルの構成情報(ConsensusTypeやMetadata)を修正する
4. ネットワークを再起動し、Raftへ移⾏できたかどうか確認する
5. アプリケーションからのトランザクション送信を再開する(通常モードへ切替)

35
Fab-token v2.0-alpha~
Hyperledger Fabricのチャネル上でUTXO(Unspent Transaction Output)モデルのトークンを利⽤して有
形/無形の資産を表現できるようになった。
<主な提供機能>
専⽤のSDKもしくはCLIから実⾏
・Issued︓トークンの発⾏が可能。発⾏はIssuing Policyで許可されたユーザのみ発⾏可能。
・Transferred︓トークンの所有者の移転が可能。
・Reddemed︓トークンの削除を⾏う。削除はトークンの所有者のみ⾏うことができる。
<トークンのデータモデル>
・Owner︓Tokenの所有者
・Type︓Tokenの情報(USD、EUR等)
・Quantity︓所有しているTokenの数(USDの場合、100等)
<今後のアップデート>
・Chaincodeとの相互運⽤性(チェーンコード上のロジックにトークンの取引を実装、トークンにメタ情
報を付与等)
・⾮分離トークンの実装(分割、結合できないトークンを実装。チケット取引等のユースケースを想定)

36
Chaincode Lifecycle Update v2.0-alpha
チェーンコードの分散型ガバナンスの導⼊により、複数組織での本格運⽤を意識したデザインへ変更
<主な変更ポイント>
・チェーンコードのパラメータの設定に複数組織の同意を得る⽅法を追加
Endorsement Policyやチェーンコード名、バージョン等のパラメータを複数組織の同意を得て設定する⽅法と
従来の1組織が設定する⽅法の両⽅を選択することができるようになった。
・チェーンコードアップグレードプロセスの改善
チェーンコードアップグレード時に複数組織の事前承認を得てからアップグレードをする必要がある。
他組織が更新されたチェーンコードをインストールする前にアップグレードされることを防ぐことができる。
・Endorsement Policyのアップデートの簡易化
チェーンコードのアップグレードをしなくてもEndorsement Policyの変更が可能になった。
また、チャネル参加者の過半数の承認が必要なPolicyがデフォルトで設定され、同Policyは
チャネル上の参加者の⼊出を⾃動で反映する。
・検証可能なチェーンコードパッケージ
tarファイルでパッケージ化することで簡単に解凍して中⾝を確認することができ、複数組織間での
チェーンコードのインストールの調整がより簡単になった。(これまではcdsファイル)
・チェーンコードのインスタンス化時の機能追加
1つのインストールしたチェーンコードから複数のチェーンコードを異なるチェーンコード名で
インスタンス化することができるようになった。

37
Peer node rollback v1.4.2~
Peer nodeコマンドの追加
https://docs.google.com/document/d/1_-e4Bu42E9vfdttrYBmiSUeOdanH2SiSnuhM1oOn1TA/edit
n peer node rollback
指定したチャネルのブロックのロールバックを⾏う。
オプションでブロック番号を指定するとそのブロック番号までロールバックする。
<オプション>
-c チャネル名
-b ブロック番号
※プライベートデータはロールバックの対象外となるため注意が必要
n peer node reset
すべてのチャネルのブロックをジェネシスブロックまでリセットし、起動時に他のPeerからデータを
同期する。対象のPeerは停⽌した状態で実⾏する必要がある。
<実⾏結果>
2019-08-07 07:01:24.129 UTC [kvledger] ResetAllKVLedgers -> INFO 00a All channel ledgers
have been successfully reset to the genesis block

38
Hyperledger Fabricの最新動向
<実装予定機能>
台帳のアーカイブ化、チェックポイント機能の追加 (v2.1.0で予定※1)
• チェックポイント機能
ジェネシスブロックではなくチェックポイントからチャネルに参加可能
• Peerが新しくチャネルに参加する際の時間を削減
• チャネルに参加する際のストレージ容量を削減
Hyperledger Fabricの動向はJiraで確認することができます。
https://jira.hyperledger.org/projects/FAB/issues/FAB-7559?filter=allopenissues
不要になったトランザクションをアーカイブ化し、必要になった時に再度アクセスできるようにすること
でパフォーマンスの向上、ストレージ容量の削減することができる。
アクセスする際はトランザクションIDを利⽤
※1対応バージョンや実装内容は変わる可能性があります。

39
Hyperledger Fabricの最新動向
Hyperledger Fabricの動向はJiraで確認することができます。
<実装予定機能>
スマートコントラクトの実⾏環境のnodeのバージョンアップv8.x→v10.x(Fabric実装バージョン未定)※1
node v8.xが2019年12⽉でEOLになるため、スマートコントラクの実⾏環境のバージョンをv8.xから
nodeの安定版のv10.xにバージョンアップするもの。
※2クライアントコードについては既にv10.xに対応済
※1対応バージョンや実装内容は変わる可能性があります。

40
関連リンク
Hyperledger Fabric ⼊⾨(⽇本語)
https://www.ibm.com/developerworks/jp/cloud/library/cl-hyperledger-fabric-basic-1/index.html
Hyperledger Fabric read the docs
https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.4/
Hypreledger jira

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