技術共有：ブロックチェーン技術の「ガベージインとガベージアウト」
副題
以前、「ブロックチェーン技術がさまざまな種類のデータにもたらす価値」、つまり、さまざまなデータの出所、不変性、信頼性を保証するブロックチェーンの機能を紹介する記事を書きました。この記事では、(意図的に) 無視されがちなもう 1 つの質問、つまりデータがブロックチェーンとどのように相互作用するかについて引き続き答えていきます。他の多くのシステムと同様、ブロックチェーン技術も「ゴミが入ったらゴミが出てくる」（GIGO）という問題に悩まされています。
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ブロックチェーンに嘘をつく以前に投稿されたデータに関する記事
この調査では、ブロックチェーン システムでは、ブロックチェーン ネイティブ以外で生成され、非公開で利用可能なデータの信頼性を保証できないことがわかりました。残念ながら、世界中のデータの大部分はこのようなデータです。したがって、誰か (何らかのデバイス) がブロックチェーンに不正なデータを送信した場合、その信頼性をまったく確認することができず、その結果、ブロックチェーンの履歴に偽のデータを送信し続けることになります。つまり、チェーンにゴミを置くと、ブロックチェーンがゴミを返します。
現在、この問題を無視しているアプリケーションが数多くあると報告されており、通常、データの正確性を保証するためにいくつかの技術レイヤーを追加しています。分散型データ市場: トークンを使用して企業にデータのリスト化と販売を奨励する——
購入したデータが本物であることはどのようにしてわかりますか?プライバシー保護クエリ: このサービスは、ゼロ知識範囲証明を通じて銀行内の富裕層の数をカウントするため、銀行が顧客データを提出しなくても数字を収集できます。
では、銀行が顧客データベース全体を改ざんしていないことをどうやって確認するのでしょうか?
公開されているデータの場合、Chainlink が設計したのと同じように、バンクロールを危険にさらしているプレーヤーが他のプレーヤーのデータの信頼性に挑戦するゲームを設計できます。しかし、前に述べたように、世界のデータの大部分は公開されていません。ソースでデータを保護します。
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データソースのセキュリティを確保する
ソースからデータを取得せず、第三者または仲介者を通じてデータを取得した場合、その仲介者を信頼できなければ、データの信頼性はもはや信頼できなくなります。データ管理に関与する仲介者が多ければ多いほど、それを信じなければなりませんが、仲介者の数が十分に多い場合、データは乱数発生器によって生成される可能性があります。
したがって、私たちの目標は、できるだけソースに近いデータを取得することです。例えば：
小売業者のデータベースから販売データを取得するのではなく、POS ハードウェアから始めます。
Web サイトで天気予報を購読するのではなく、データを収集する気象センサーに注目したほうがよいでしょう。
橋梁管理者からの PDF レポートを見るよりも、橋本体に設置されたカメラやセンサーなどから生データを取得する方がよいでしょう。
しかし、ソースからのデータのセキュリティをどのように確保するのでしょうか?世界中のデータのほとんどはデバイスによって生成またはキャプチャされるため、ここではこの問題をデバイスによって生成されたデータを保護する方法として説明することもできます。現在、次の 3 つの潜在的な障害点に直面しています。身元：
どのデバイスがデータを生成しているかをどうやって知ることができますか?それはあなたが期待していた温度センサーですか？それとも加害者のための乱数生成器でしょうか？処理と送信:
データのソースが本物で識別可能であるとしても、このデータがデバイスによる処理中や送信中 (センサーから通信モジュールへなど) に変更、破損、または直接置き換えられていないことをどのようにして知ることができるのでしょうか?デジタル/アナログインターフェース:
これらの問題を一つずつ解決していきましょう。
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実践的なアプローチ
身元：
データを生成するデバイスのアイデンティティが確実に保護されるように、デバイスに公開鍵と秘密鍵のセットを埋め込み、公開鍵に知らせて、現場で実際のデバイスの出力を確認することができます。ハードウェアのアイデンティティに問題がないことを確認するための実用的な方法です。 —もちろん、これは比較的簡単なステップです。
難しいのは、この ID が盗まれないこと、またはデバイスのみに知られていないことをどのようにして確認するかということです。ここでは、「Secure Element」（Secure Element、SE）と呼ばれるハードウェアモジュールを使用できます。これは、チップ上で公開鍵と秘密鍵のペアを生成でき、耐改ざん性に優れています。通常、このセキュリティ モジュールはメッセージに署名するという 1 つのことだけを行います。 - これは身元証明を提供する優れた方法です。クレジット カードを所有したことがある場合、または最新のスマートフォンを使用したことがある場合は、このセキュリティ要素の利点をすでに享受しているでしょう。
処理と送信:
データ処理および送信ロジックを保護するために、セキュア ブート プログラム (SB) を備えたマイクロコントローラー (MCU) を採用しています。ここでのマイクロコントローラーは、非常に単純なコンピューターと考えることができます。
SB は、正しい秘密キーを持つエンティティのみがアプリケーションを MCU にロードできることを保証します。代わりに、アプリケーション ロジックと関連する検証を事前に関係者と共有し (または直接オープンソース化して)、ロード後に検証できるようにすることができます。
次に、より重要なことは、アプリケーションを徹底的にテストした後、アプリケーションと MCU に対するすべての変更を無効にする必要があることです。これは、アプリケーションのロジックが今後、メーカーであっても完全に不変であることを保証するためです。
この解決策には、後でアプリケーションを更新できないなど、いくつかの明らかな欠点もあります。しかし、対照的に、私たちは外部干渉なしに真のデバイス独立性 (SE と組み合わせて) を獲得しており、信頼できるのに十分な完全な決定性と不変性を備えています。
デジタル/アナログインターフェース
この問題はさらに難しく、データ収集および中継装置に組み込まれたハードウェアでは解決できません。多くの場合、インターフェイスが中断されないように革新的なメカニズムを考案する必要がありますが、これは各アプリケーションによって異なります。例を挙げてみましょう。
コールド チェーンの物流会社にサービスを提供する冷蔵トラックがあり、毎日の仕事が地元のスーパーマーケットに新鮮な魚を配達することであるとします。魚の鮮度を保つためには、一定の温度範囲内で保存する必要があります。温度が高すぎると魚の品質が低下し、温度が低すぎると魚の味や肉質が低下します。物流会社が契約温度範囲を遵守していることを確認するため、スーパーマーケットではトラックに温度センサーを設置しています。
しかし、トラックの運転手が電気代を節約するために冷凍ユニットの温度を上げ、センサーを取り外して車両の前部のクーラーに設置した場合はどうなるでしょうか?センサーは移動されたことを決して認識しませんが、契約された温度範囲内で一定のデータを収集し、報告し続けます。つまり、センサーが騙されてしまうのです。
このリスクを軽減する 1 つの方法は、センサーを冷却ユニットにも配線し、取り外しをほぼ不可能にすることです。ただし、この対策は、トラックの残りの部分がまだ温度よりも高いときに、センサーの周りに氷の袋を巻き付けるなど、何らかの方法で回避することができます。
おそらくより良い (そして少し高価な) 別の解決策は、魚の各パックに不正開封防止シールを貼り、各パックに温度センサーを取り付けることです。この方法では、ドライバーが温度センサーを分解したい場合はシールを剥がす必要があり、これは契約の重要な条項に違反していることが簡単に判明します。
