この記事で学べること

CordaとエンタープライズEVM（本記事ではHyperledger BESUを使用します）でアトミックスワップを実現する方法

目次

• はじめに
• アトミックスワップとは
• 実現方式
• 参照実装
• 前提
• NW全体像
• 登場人物
• オフチェーンで合意する内容
• DvP全体像
• Flow
• ハンズオン
• 環境準備
• BESUテストネットワークセットアップ
• Corda テストネットワークのセットアップ
• 取引開始
• 取引結果の確認
• おわりに

はじめに

この記事では，Hyperledger Labs Harmoniaに基づいてCorda-EVMでアトミックスワップを実現する方法について説明します．Harmoniaについてはまた別の記事で詳しく説明したいと思いますが，Harmoniaの目的を一言で説明するならば次のようになるでしょう：

「Hyperledger CactiやYUI，Enterprise Ethereum Allianceなどのプロジェクトが一般的な相互運用性の標準化を主導していますが，金融規制下のユニークな環境では追加の要件が必要となります．Harmoniaはこのギャップを埋め，アプローチの調和と明確化を図ろうとしています．Harmoniaは新しい相互運用性フレームワークや標準を定義するものではなく，むしろ原則，要件，設計，コードサンプルを共有し，業界全体での議論と協力を促進することを目的としています．」

つまり，既存の技術では対応できない規制金融市場におけるIOPの一助になろうということです．

この考えを念頭に置いていただいてから，以降の説明を読んでいただけると幸いです．

参照：https://github.com/hyperledger-labs/harmonia

アトミックスワップとは

この記事をご覧の方には釈迦に説法かと存じますが，念のために一般的なブロックチェーンにおけるアトミックスワップ一般について説明させていただきます．

一言で言うとアトミックスワップは異なるブロックチェーン間での資産の直接交換を可能にする技術です．

特徴としては：

• 信頼できる第三者（仲介者）を必要としない
• 取引は全く行われないか，完全に完了するかのどちらかである（取引が非対称で終わらない）

といったことが挙げられます．

ユースケースとしては，通貨と通貨を交換するPvP(Payment VS Payment)やデジタルアセットとデジタル通貨の交換(Deliverly VS Payment)が挙げられます．

実現方式

アトミックスワップを実現するためには，実装方法によって多少の違いはあると思いますが，基本的に以下の流れは共通していると思います．

このプロセスにより，仲介者を必要とせずに異なるブロックチェーン間で安全に資産を交換することができます．

後に紹介するR3の参照実装が上記と異なる点は，Harmoniaは時限による取引の不成立を良しとしないので，ハッシュタイムロックではなく，単なるハッシュロックを使用していると言う点です．

参照実装

HarmoniaのGitHubリポジトリに上がっている参照実装のうち，R3が実装したものについてご紹介します．

前提

• 取引方式：アトミックスワップ
• 対応基盤：
• Corda：4.9.8
• EVM：BESU
• 対応トークン：
• Corda：OwnableStateを実装した任意のState．
• EVM：ERC20, ERC721, ERC1155準拠トークン.
• ID：取引当事者がCordaとEVMにそれぞれにIDを持つ（Cordaの場合はノード，EVMの場合はEOA）
• IDのマッピング：Corda（オフチェーン）
• 証明検証：オンチェーン検証
• バリデータ：
• Corda：Oracleノード
• EVM：CordaのOracleノードのEOA

NW全体像

登場人物

• Alice：Cordaデジタルアセットの買い手（EVMのデジタル通貨の支払い手）
• Bob：Cordaデジタルアセット売り手主体（EVMのデジタル通貨の受け取り手）
• バリデータ：Corda/EVMトランザクションの検証と署名を行うCorda上のOracleノード（EOAを持つ）

オフチェーンで合意する内容

• 取引するデジタルアセットと支払いデジタル通貨
• 取引の期間
• バリデータの選定
• トランザクションを正当とみなすバリデータ署名数の閾値
• 互いのチェーンでのトランザクションの検証方法
• チェーン間でのIDのマッピング
• チェーン間のエンドポイント

など

DvP全体像

Flow

1. オフレッジャーで取引を合意する（合意内容は前述の通り）．

2. Bob@CordaがDraft TX（ファイナライズ前のTXで，署名なし．）を作成し，Alice@Cordaに送付する．

3. Alice@CordaはDraft TXを受領し，オフレッジャーで合意した内容と相違ないか検証する．
4. Alice@EVMはデジタル通貨をスワップコントラクトにコミットする．パラメータはDraft TXID（この取引のIDとなる），トークンコントラクトアドレス，数量，Bob@EVMのEOAアドレス，バリデータ@EVMのEOAアドレスとその署名数の閾値m (< n)，取引内容のハッシュ．

5. Bob@Cordaはコミットのトランザクションレシートを検証し，事前に合意した内容と相違なければDraft TXに署名しファイナライズ，さらにバリデータ@Cordaに署名してもらう（Notaryの署名も入る）．ここでCordaのデジタルアセットがロックされる．

6. Alice@CordaはNotarizeされたDraft TXを検証し，事前に合意した内容と相違なければ，Alice@EVMはBob@EVMに支払いを行う．（Cordaのデジタルアセットのロックの証明を提出することで，Bob@EVMからでもEVM上のデジタル通貨の移転は可能．これにより取引の非対称終了を回避）

7. Bob@CordaはEVMでの支払いのトランザクションレシートを検証し，事前に合意した内容と相違なければ，バリデータにEVMでのトランザクションの証明を作成してもらう．（Alice@Cordaからも可能）
8. Bob@Cordaは上記で作成してもらった証明をパラメータに，ロックされていたCordaアセットのロックを解除し，Alice@Corda宛にアセットを移転する．（EVM上でのデジタル通貨の支払いの証明を提出することでAlice@CordaからでもCordaのデジタルアセットは可能．これにより取引の非対称終了を回避）

ハンズオン

文章による説明だけではイメージが湧きにくいと思いますので，ここからは実際にローカル環境でアプリを動かしていこうと思います．

環境準備

デモ用アプリは以下の環境で動作確認してます．

BESUテストネットワークセットアップ

1. quickstartのソース一式を取得します

次のコマンドでソース一式を取得します。

以降、ガイドに沿ってオプションを選択します。

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npx quorum-dev-quickstart



上記の画面が表示されます．

今回は全てデフォルトの設定で問題ないため，全ての質問にENTERキーを押してください．

すると：

1. ネットワーク：Hyperledger BESU
2. private transaction　あり
3. ロギング：Loki
4. Chainlens なし
5. Blockscount なし
6. ソースの保存先：./quorum-test-network

となります．

インストールが完了したらディレクトリに入ってrun.shを実行します。

上記の画面が表示されれば，BESUテストネットワークの記号が完了です．

2. スマートコントラクトのデプロイ

続いて，アトミックスワップに必要なスマートコントラクトをデプロイしていきます．

以下のコマンドを実行し，GitHubからソースをクローンしてきます．

オリジナルのソースはhttps://github.com/hyperledger-labs/harmonia/tree/main/src/r3/atomic-swapにあるのですが，諸事情により手を加えないと動作しないので，SBI R3 Japanで一部改変した以下のプロジェクトを使用していきます．

Copy

git clone https://github.com/sbir3japan/harmonia-hands-on

./harmonia-hands-on/evmに移動します．

hardhat.config.jsのnetwork.besu.accountsにハードコーディングされている秘密鍵を，今回BESUで使用するEOAの秘密鍵に書き換えます．

Copy

    besu: {
      url: "http://localhost:8545",
      accounts: [
        "0x8bbbb1b345af56b560a5b20bd4b0ed1cd8cc9958a16262bc75118453cb546df7",
        "0x4762e04d10832808a0aebdaa79c12de54afbe006bfffd228b3abcc494fe986f9",
        "0x61dced5af778942996880120b303fc11ee28cc8e5036d2fdff619b5675ded3f0",
      ],
    },

以下のコマンドを実行し，コントラクトをデプロイします．

Copy

npx hardhat run deploy.js --network besu

デプロイに成功すると以下の文字列が出力されます:

USD Tethered (USD) Token deployed to: 0x00fFD3548725459255f1e78A61A07f1539Db0271（デプロイ時に割り当てられるアドレス．環境によって異なります．）

GBP Tethered (GBP) Token deployed to: 0x899CE22c2142f60ecA9574c3781A076136D46373（デプロイ時に割り当てられるアドレス．環境によって異なります．）

SwapVault deployed to: 0x695Baaf717370fcBb42aB45CD83C531C27D79eF1（デプロイ時に割り当てられるアドレス．環境によって異なります．）

これらのアドレスはCorda側でFlowを実行する際に必要となりますので，メモしておいてください．

Corda テストネットワークのセットアップ

1. Cordappのビルド

harmonia-hands-on/cordaに移動します．

以下のコマンドを実行します．

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./gradlew deployNodes

ビルドに成功すると以下の画面が表示されます．



テストネットワークの起動

1. Alice, Bob, Charlie, Notary ディレクトリが corda/build/nodes 配下に作成されるので，以下のコマンド実行し，DB migration を行います．
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java -jar corda.jar run-migration-scripts --core-schemas --app-schemas

2. migration が終了したら以下のコマンドを実行し，Corda ノードを起動します．
Copy

java -jar corda.jar

3. Alice, Bob, Charlie ノードでそれぞれ以下のコマンドを実行し，EVM ネットワークとの接続設定をします．
• Alice
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start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.DemoNetworkSetUpFlow privateKey: "0x8bbbb1b345af56b560a5b20bd4b0ed1cd8cc9958a16262bc75118453cb546df7", protocolAddress: "0x695Baaf717370fcBb42aB45CD83C531C27D79eF1", evmDeployerAddress: "0x0fBDc686b912d7722dc86510934589E0AAf3b55A"

• Bob
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.DemoNetworkSetUpFlow privateKey: "0x4762e04d10832808a0aebdaa79c12de54afbe006bfffd228b3abcc494fe986f9", protocolAddress: "0x695Baaf717370fcBb42aB45CD83C531C27D79eF1", evmDeployerAddress: "0x0fBDc686b912d7722dc86510934589E0AAf3b55A"

• Charlie
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.DemoNetworkSetUpFlow privateKey: "0xe6181caaffff94a09d7e332fc8da9884d99902c7874eb74354bdcadf411929f1", protocolAddress: "0x695Baaf717370fcBb42aB45CD83C531C27D79eF1", evmDeployerAddress: "0x0fBDc686b912d7722dc86510934589E0AAf3b55A"

取引開始

• Bob@CordaでRWAトークンを発行する
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.IssueGenericAssetFlow assetName: "RWA"

• Bob@CordaでDraft TXを作成し，Alice@Cordaに共有する
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start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.DemoBuildAndProposeDraftTransactionFlow transactionId: "{txid}", outputIndex: 0, buyerAddress: "0xf0E2Db6C8dC6c681bB5D6aD121A107f300e9B2b5", buyerCordaName: "Alice", sellerAddress: "0xcA843569e3427144cEad5e4d5999a3D0cCF92B8e", tokenAddress: "0x00fFD3548725459255f1e78A61A07f1539Db0271", protocolAddress: "0x695Baaf717370fcBb42aB45CD83C531C27D79eF1", amount: 100

• Alice＠Cordaはスワップコントラクトにデジタル通貨をコミットする
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.swap.CommitWithTokenFlow transactionId: "{txid}", tokenAddress: "0x00fFD3548725459255f1e78A61A07f1539Db0271", amount: 100, recipient: "0xcA843569e3427144cEad5e4d5999a3D0cCF92B8e", signaturesThreshold: 1, signers: ["0xcA843569e3427144cEad5e4d5999a3D0cCF92B8e", "0xf0E2Db6C8dC6c681bB5D6aD121A107f300e9B2b5"]

• Bob@EVMはデジタル通貨のコミットが確認できたら，Draft TXに署名する．
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.DemoSignDraftTransaction transactionId: "{txid}"

• Bob@Cordaはバリデータに署名依頼する．
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.NotarizationSignaturesCollectorFlow$CollectNotarizationSignaturesFlow transactionId: "{txid}", blocking: true

• Bob@Cordaはスワップコントラクトコミットされたトークンを引き出す
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.DemoClaimCommitment transactionId: "{txid}"

• Alice@CordaはEVMにおける支払いの証明を作成する
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.BlockSignaturesCollectorFlow$CollectBlockSignaturesFlow transactionId: "{txid}", blockNumber: 151, blocking: true

• Alice@Cordaは上記で作成した支払い証明を以って，デジタルアセットを引き出す
Copy

start com.r3.corda.evminterop.workflows.demo.DemoUnlockAssetFlow transactionId: "{txid}", blockNumber: 151, transactionIndex: 0

以上の操作を行うことでCorda上のデジタルアセットのBob→Aliceへの移転，EVM上のデジタル通貨のAlice→Bobへの支払いがアトミックに完了しているはずです．

取引結果の確認

実際に資産及び通貨が移動しているかは以下のコマンドで確認できます．

• Cordaデジタルアセットの確認（Aliceノードで実行）

run vaultQuery contractStateType: com.r3.corda.evminterop.workflows.GenericAssetState

• Alice@EVMのデジタル通貨の残高確認

curl -X POST http://localhost:8545 \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
  "jsonrpc":"2.0",
  "method":"eth_call",
  "params":[
    {
      "to": "0x00fFD3548725459255f1e78A61A07f1539Db0271",
      "data": "70a08231000000000000000000000000f0E2Db6C8dC6c681bB5D6aD121A107f300e9B2b5"
    },
    "latest"
  ],
  "id":1
}'

• Bob@EVMのデジタル通貨の残高確認

curl -X POST http://localhost:8545 \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
  "jsonrpc":"2.0",
  "method":"eth_call",
  "params":[
    {
      "to": "0x00fFD3548725459255f1e78A61A07f1539Db0271",
      "data": "70a08231000000000000000000000000cA843569e3427144cEad5e4d5999a3D0cCF92B8e"
    },
    "latest"
  ],
  "id":1
}'

お疲れ様でした．

おわりに

この記事ではHarmoniのR3参照実装に基づくCorda-EVMのアトミックスワップについて説明しました．

ここまでの説明を受けて，「こんなことをしなくてもトランザクションマネージャによる２層コミットで十分ではないか」と思った方もいると思います．まさにその通りで，やりたいことの要件が2層コミットで満たせるのならそれに越したことはありません．ミッションクリティカルでない限定的なユースケースのIOPでしたらトランザクションマネージャによる２層コミットでも十分だと思います．

ただ，次の要件がある場合はアトミックスワップする価値があると思います．

• オペレーションミスが許されない規制金融市場のユースケースである
• ステークホルダーを完全には信用できない
• 仲介者を不在にしたい（プライバシー担保，単一障害点回避，コスト削減，運営座組の簡素化）
• 将来的にグローバルなデジタル流動性プールへの接続を視野に入れている

本記事があなたのクロスチェーンIOPを実現する一助となれれば幸いです．

✍️

Written by 新井 (ARAI)

SBI R3 Japan エンジニアリング部

アプリケーションアーキテクト/PoC支援

刃牙シリーズが好きです

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