Informatics Study on Ultra-Scalable Blockchain Technology

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01103
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Kasahara Shoji 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20263139)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹部 昌弘 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (10379109) ; 川原 純 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20572473) ; 原 崇徳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70907881) ; 中畑 裕 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50942067) ; 張 元玉 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (90804013)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ブロック・チェーン / DSSトリレンマ / インセンティブ・メカニズム / セキュリティ / IoTアクセス制御

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we aimed to mathematically and experimentally investigate the security mechanisms of blockchain from the perspectives of network technologies and consensus mechanisms. We also proposed a characteristic feature for directed acyclic graphs (DAGs), a data structure of distributed ledgers that has gained attention in recent years, and clarified their theoretical properties. Furthermore, we proposed attribute-based and capability-based access control methods for large-scale IoT networks based on blockchain and confirmed the effectiveness of our proposed approach through empirical experiments.

Free Research Field

情報ネットワーク

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ブロック・チェーン技術では，分散性・安全性・拡張性の三点が重要な性質であるが，どのような種類のブロック・チェーンでも高々二つの性質しか満足できないトリレンマ問題が知られている．本研究課題では，参加者のインセンティブ，合意形成メカニズム，トランザクション処理性能の観点からトリレンマ問題の特徴を分析するとともに，ブロック・チェーン技術のIoT応用の上で重要な高度なセキュリティ保証と低コスト化を実現する方法論を検討したものであり，ブロック・チェーン技術の今後の発展に寄与する点は少なくない．