Cyberprotection-magazineが、ブロックチェーン技術企業IOHKのチーフサイエンティストであるAggelos Kiayias教授に、ブロックチェーンのセキュリティと未来についてインタビューしている記事をご紹介します。
ここでは、IOHKのチーフサイエンティストであるAggelos Kiayias教授が、ブロックチェーンの相互運用性、エネルギー消費、セキュリティについて語り、特にBitcoin、Dogecoin、Cardano、量子暗号について議論しましています。
この内容は”Cyber Protection Magazine”による「C-suiteやビジネスリーダーが理解できる言葉で」論じている出版物であるサイバーセキュリティについてのインタビュー記事「Interview: the security and future of blockchain technology」の中で語られたものです。
以下はcyberprotection-magazine.comに掲載された記事「Interview: the security and future of blockchain technology」を翻訳したものです。
インタビュー：ブロックチェーン技術の安全性と未来について
by cyberprotection-magazine.com 編集部デスク 他1名 2021年6月4日
まだ比較的若い技術でありながら、ブロックチェーンは大きな発展を見せています。産業全体にとっての救世主から、エネルギー消費量の増加による気候変動対策まで、ブロックチェーンは技術界を大きく左右するようです。ブロックチェーンとその最も有名なアプリケーションである暗号通貨Bitcoinは、非常に安全な仕組みであると考えられています。しかし、それは本当に正しいのでしょうか？ブロックチェーン技術企業IOHKのチーフサイエンティストであるAggelos Kiayias教授に、ブロックチェーンのセキュリティと未来についてお話を伺いました。
Cyberprotection-magazine：しかし、FC21でのプレゼンテーションでは、既存のブロックチェーンのセキュリティ上の問題点を強調していますが、それらについて詳しく説明してください。また、ブロックチェーンの安全性を高めるためには何が必要でしょうか？
Kiayias教授：まず、機能的なシステムが完全に安全であることはあり得ないということを理解しておきましょう。設計上のトレードオフがあるため、特定のユースケースではセキュリティがちょうどよくても、他のケースではそうはいかないのです。例えば、イーロン・マスク氏はDogecoinのスピードアップについて語っていますが、サイバー通貨のブロックプロダクションをどれだけ速くすれば、もろくなりすぎるのでしょうか。
私たちが最近の研究で示したように、ネットワークが一定の長さの時間で生成するブロック数は、各ブロックが予測可能な時間でネットワークを移動し、敵対者は確立されたプロトコルに従うマイナーによって食い止めることができます。しかし、プロトコルの設計に根本的な変更を加えることなく、マスク氏が提案するように、その移動時間をあえて一桁増やすと、それに伴って敵からの防御力が低下します。
Cyberprotection-magazine：少なくとも私が理解している問題のひとつは、ブロックチェーンが時間の経過とともにかなり巨大化して遅くなるということです。ブロックチェーンアプリケーションの将来のバージョンで、これを克服する方法はありますか？
Kiayias教授：ビットコインのエネルギー使用量は、2017年の最後のピークの開始時から4倍以上になっており、現在、オランダよりも大きな電力消費量を占めています。ビットコインにはエネルギーの非効率性が組み込まれており、価格が上昇すればするほど悪化していきます。通貨の競争が激しくなればなるほど、エネルギー消費量は増加します。これは、ビットコインのセキュリティが、エネルギーを大量に消費する「プルーフ・オブ・ワーク」プロセスに基づいているためです。
プルーフ・オブ・ワークとは、ビットコインの採掘者が自分のコンピューティングパワーを使って、ランダムで複雑な暗号パズルを解こうと競い合い、最初にパズルを解いた人が、ビットコイン台帳の次のブロックのデータを採掘する権利を得るというものです。これは、非常に多くのエネルギーを消費する処理能力の軍拡競争であり、使用された電力のほとんどは単に「捨てられた」ものです。
この問題を解決するために、私たちはエネルギー効率の高い「プルーフ・オブ・ステーク」プロトコルを開発しました。また、このようなシステムを正式に提案し、主要な暗号会議で発表することを認められたのは私たちが初めてです。ウロボロス・Ouroborosは、2017年8月21日にInternational Association for Cryptologic Research flagship conference – Crypto 2017の一部として登場しました。
Ouroborosプロトコルでは、グローバルなブロックチェーンネットワーク全体の電力を、わずか一戸建ての家のエネルギー使用量で賄っています。これは、ビットコインの400万分の1の電力に相当します。
Cyberprotection-magazine：FC21で発表された論文の中に、ブロックチェーン間の相互運用性に関するものがありましたね。ブロックチェーンの概念が生まれたときに考えられていたはずのことのように思えますが、なぜこの機能が欠けているのか、そしてどのように変えようとしているのでしょうか。
Kiayias教授：歴史的に見ても、ブロックチェーンの分野では、コラボレーションよりも競争が多いですね。しかし、ゼロサム・ゲームである必要はありません。それよりも、インターネットで異なるネットワーク間をパケットが自由に行き来するように、異なるブロックチェーンネットワーク間で資産が自由に行き来できるようにして、業界全体を成長させることが目的です。そのためには、ブロックチェーン企業が連携可能なソリューションを構築する必要があります。カルダノの特徴は、相互運用性を念頭に置いて構築されていることです。また、私たちの仕事の多くは、相互運用性に関する仕事を通じて、ブロックチェーンシステムを互いに連携させることに焦点を当てています。
その一環として、学術研究に力を入れ、IEEE Symposium on Security and Privacy、TCC、ACM Conference on Computer and Communications Securityなどの世界有数の暗号会議で研究論文を提出し、査読を受けることで実現しています。
現在までに102本の研究論文を支援、執筆、共同執筆しており、そのうち81本が査読を経て、15本がまだ査読中です。
Cyberprotection-magazine：過去のいくつかの記事では、量子暗号について語ってきました。ブロックチェーン（例として少なくともビットコイン）は、「通常の」暗号技術で構築されています。実用的な量子コンピュータが構築されたら、私のビットコインはすべてハッキングされてしまうのではないかと恐れる必要があるのでしょうか？
Kiayias教授：グーグルが量子力学の「聖杯」を解き明かしたと主張したことで、量子コンピューティングによって従来のセキュリティプロトコルやブロックチェーンまでもが量子攻撃に対して脆弱になるのではないかという懸念が広まりました。一部の人は、防衛手段として量子ソリューションを採用するだけで、火には火をもって戦うことができると、誤った見方をしています。しかし、量子コンピューターはすべての計算問題を効率的に解決することはできません。実際、彼らには登りきれない計算課題があるのです。
しかし、テキサスA&M大学やエジンバラ大学の研究者との共同研究により、ビットコインの設計がポスト量子回復力に適応できることをすでに示しており、今後の研究では、これらの結果をOuroborosのようなプルーフ・オブ・ステーク（Proof of Stake）プロトコルのより困難な設定に拡張していく予定です。
新登場の量子技術は、ブロックチェーンの脆弱性を高めるのではなく、むしろ安全性を高めることができます。例えば、最近の研究では、ニューヨーク市立大学、プリンストン大学、エジンバラ大学、NTTリサーチの研究者と共同で、古典暗号と量子暗号のハイブリッド技術を利用することで、これまでにないセキュリティと性能を備えた分散型台帳を開発できることを明らかにしています。
詳しくは、量子ノークローニングと高度な量子安全古典暗号を利用して、「ワンショット署名」を作成しました。ワンショット署名とは、自己破壊可能な単一の秘密の量子秘密鍵を持ち、メッセージの署名に使用できますが、古典的に検証されます。
重要なのは、この量子プリミティブを利用することで、ブロックチェーンなどの古典計算システムのサイバーセキュリティを向上させることができるということです。このように、このシステムは、量子力学の利点を利用して古典的なコンピュータのトランザクションを保護する方法を示しています。
Aggelos Kiayias
IOHKチーフサイエンティスト
Aggelos Kiayias FRSE教授は、エジンバラ大学のサイバーセキュリティとプライバシーの講座を担当し、ブロックチェーン技術研究所の所長を務めています。また、ブロックチェーン技術企業であるIOHKのチーフサイエンティストであり、アテネ大学の暗号学とセキュリティの准教授でもあります。研究テーマは、コンピュータセキュリティ、情報セキュリティ、応用暗号、暗号の基礎で、特にブロックチェーン技術と分散システム、電子投票と安全なマルチパーティプロトコル、プライバシーとID管理に重点を置いています。
