Enclave Light Client (ELC)

ELCは、LCP Enclave内に実装されるLight Clientである。その主な役割は次の2つである

ICS-02を実装するLight Clientを管理する
Light Client verficationの結果を示すCommitmentおよびProofの生成

ELCは、Appを通じて初期化された後にUpstreamのHeaderによる状態更新、およびCommitment Proofを検証する。ELCはそれらの検証の結果として、それぞれ対応する2つのcommitmentを生成する。それが、UpdateClient CommitmentとState Commitmentである。また、これらのcommitmentにEnclave Keyで署名をしたものをproofとする。これらのcommitmentはpublic Enclave Keyを持つLCP Clientにより検証が可能である。

UpdateClient Commitment

UpdateClient Commitmentは、initializeClientとupdateClientによるELCのClientの状態遷移を示すcommitmentである。DownstreamはLCP Clientを用いてこのcommitmentを検証することでUpstreamの状態を追跡する。

UpdateClient Commitmentは、ELCのClientのHeaderを検証した時の状態とHeaderを適用した後の状態から主に構成される。Clientの各状態は後述するStateIDで表現される。commitmentの定義は次のようになる:

pub struct UpdateClientCommitment {
   pub prev_state_id: Option<StateID>,
   pub new_state_id: StateID,
   pub new_state: Option<Vec<u8>>,
   pub prev_height: Option<Height>,
   pub new_height: Height,
   pub timestamp: u128,
   pub validation_context: ValidationContext,
}

prev_state_idは、ELCの参照した状態を示すStateIDである。これは、update_client時のみ含まれる。
new_state_idは、ELCの更新後の状態を示すStateIDである。
new_stateは、new_state_idに対応するELCの更新後の状態である。これは、Light Clientの更新仕様ごとに含まれる。
prev_heightおよびnew_heightはそれぞれELCの事前、事後の高さである。
timestampはnew_heightに対応するupstream headerのtimestampである。
validation_contextは後述するELCの検証時のコンテキストを示す。これはValidation-Contextで後述する。

StateID

StateIDは、ある高さにおけるELCのClientの状態を一意に示す識別子である。ICS-02に従うClientの場合、StateIDはClientStateとConsensusStateをconcatしたバイト列のHash値である。

通常、各ClientのClientStateは検証に関するパラメータとともに初期化され、以後検証に関する情報は不変である。また、ConsensusStateは高さごとに存在し、対象ChainのHeader情報から生成される状態である。ここで多くのLight Clientには作成者による独自のパラメータが存在することに注意する。これにより、同一のClient定義であっても構成次第で異なる検証結果が得られる場合がある。

そのため、ELCはUpdateClient Commitmentに更新前(つまり検証時)と更新後の両方のStateIDを含む。(なお、initializeClientのcommitmentは、更新前状態は空とする。) これにより初期commitmentに含まれる更新後StateIDに基づき、あるUpdateClient Commitmentに至るまでの更新の連鎖が一意に定まることを保証する。つまり、検証者はproofの検証に加え、このcommitmentの連鎖を検証することにより、特定のLight Clientにより生成された検証パラメータが一貫したcommitmentのみで更新されることを保証することができるようになる。

Validation Context

Validation Contextは、ELCのClientによるHeader検証時のコンテキストを示す。これは検証者の現在時間を含む。

通常、Light ClientはHeader検証時には次の2つを確認する:

ある状態のValidatorSetを元にHeaderに含まれる署名が十分に集まっていることの検証
検証するClientの状態が現在有効であることの確認

1.については、ECDSAを始めとする署名アルゴリズムにより得られた署名の検証である。これはELCによりEnclave内で行われる。一方、2.については、現在時刻とその状態が関連づくtimestampを入力とし真偽値を返す、妥当性を確認する述語として定義されることが多い。例えば、Cosmosにおけるtrusting periodを用いた検証がこれに該当する。しかし、一般的にTEEにおいて信頼できるtimestampは存在しないため、TEE内での現在時刻を参照する検証は信頼できない。

そこで、ELCはUpdateClient commitmentに、現在時刻を入力として有効性の真偽値を返す述語を含める。そのため、commitmentの検証者は、public Enclave Keyを用いたCommitment Proofの署名検証に加え、検証者の現在時刻を用いてこの述語を評価する必要がある。例えば、検証者がOn-chainのLCP Clientの場合、現在時刻としてLatest Block Timestampを参照する必要がある。

State Commitment

ELCは、Upstreamのstateに対するcommitmentに加え、ELCによるそのcommitmentの検証時の自身の状態を含めたState Commitmentを生成する。

StateCommitmentの定義は次の通りである:

pub struct StateCommitment {
   pub prefix: CommitmentPrefix,
   pub path: Path,
   pub value: Vec<u8>,
   pub height: Height,
   pub state_id: StateID,
}

prefixはストアでの接頭辞で、検証時にpathに適用される。 pathは、Upstreamのcommitment pathであり、valueはpathに対応する値である。 heightはUpstreamのcommitmentと対応する高さであり、state_idは検証に用いたELCの状態を示すStateIDである。

UpdateClient Commitment​

StateID​

Validation Context​

State Commitment​

UpdateClient Commitment

StateID

Validation Context

State Commitment