[論文レビュー] A Blockchain-based Educational Record Repository

Bessa, Emanuel E., Martins, Joberto S B|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 2019

Open Education and E-Learning被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、eディプロマやe証明書などの学術的資格を安全に、改ざん不可能に、世界中でアクセス可能な形で格納・検証できる、共同ブロックチェーンベースの教育記録リポジトリBcER2を提案する。Hyperledger Composerを基盤として構築されたこのシステムは、暗号ハッシュ化と合意形成メカニズムにより真正性を保証し、プロトタイプ実装により、複数のユーザーを対象に10件の教育記録の作成、配布、検証が成功裏に実施された。同時に、アクセス制御を実装し、不正アクセスに対して耐性を持つことを確認した。

ABSTRACT

The Blockchain technology was initially adopted to implement various cryptocurrencies. Currently, Blockchain is foreseen as a general purpose technology with a huge potential in many areas. Blockchain-based applications have inherent characteristics like authenticity, immutability and consensus. Beyond that, records stored on Blockchain ledger can be accessed any time and from any location. Blockchain has a great potential for managing and maintaining educational records. This paper presents a Blockchain-based Educational Record Repository (BcER2) that manages and distributes educational assets for academic and industry professionals. The BcER2 system allows educational records like e-diplomas and e-certicates to be securely and seamless transferred, shared and distributed by parties.

研究の動機と目的

• 標準化されておらず、グローバルにアクセスできない、従来の中央集権的かつ信頼性の低い教育記録システムの限界を解消すること。
• ブロックチェーンの改ざん不可能性と分散化の特性を活用し、eディプロマやe証明書などの学術的資格のセキュリティ、真正性、信頼性を向上させること。
• 大学、雇用者、個人の間で、シームレスで効率的かつグローバルにアクセス可能な教育記録の共有を可能にすること。
• ブロックチェーン技術を活用した、標準的で安全かつスケーラブルなデジタル教育資産管理フレームワークを構築すること。
• 実際の大学環境において、学術的資格の認証および配布をブロックチェーンベースのシステムで実現する可能性とセキュリティを評価すること。

提案手法

• 承認済みの主体（例：大学）が記録を発行できる共同ブロックチェーンアーキテクチャを採用し、公開による検証を可能にする。
• 資産（例：e証明書）、参加者（例：学生、管理者）、取引（例：発行、検証）をモデル化するため、基盤フレームワークにHyperledger Composerを採用する。
• 各ブロックが前のブロックと暗号的にリンクされることで、データの整合性と改ざん不可能性を確保するため、暗号ハッシュ化を採用する。
• 作成、読取、更新、削除の各操作に対するロールベースの権限を定義するため、アクセス制御リスト（ACL）を実装する。
• 資格の発行や検証といったビジネスロジックを自動化するため、JavaScriptベースのトランザクションプロセッサを活用する。
• ローカルサーバー（Ubuntu 16.04、Docker、Node.js 8.12）にシステムをデプロイし、ブラウザ経由でのユーザーインタラクションを可能にするWebインターフェースを提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーンベースのシステムは、eディプロマやe証明書などの学術的資格の真正性と改ざん不可能性を効果的に確保できるか？
• RQ2 共同ブロックチェーンモデルは、中央集権的機関に依存せずに、安全でスケーラブルかつグローバルにアクセス可能な教育記録管理をどのように実現できるか？
• RQ3 提案されたBcER2システムは、教育記録への不正アクセスや改ざんをどの程度効果的に防止できるか？
• RQ4 Hyperledger Composerの統合は、ブロックチェーンベースの教育記録リポジトリの効率的開発およびデプロイをどのように可能にするか？
• RQ5 このようなシステムを実際の学術的および職業的環境に導入するにあたり、実用的意義と制限要因は何か？

主な発見

• BcER2システムは、ブロックチェーン上に10件の異なる教育記録（e証明書）を正常に作成・格納し、デジタル資格の発行の実現可能性を示した。
• 複数のユーザーが安全に公開して資格を検証できることを確認し、記録が世界中のどこからでもアクセス可能で検証可能であることを裏付けた。
• 不正アクセス試行がシステムのアクセス制御メカニズムによって正常にブロックされたことから、実装のセキュリティが確認された。
• プロトタイプ実装により、教育記録の文脈において、改ざん不可能性、合意形成による検証、暗号的整合性といったブロックチェーンの基本的特性が正当に検証された。
• トランザクション処理とロールベースのアクセス制御が円滑に動作し、UNIFACSの管理者（協会）が記録を発行でき、ユーザーが個人証明書で検証できることが確認された。
• スケーラビリティはこの実装では評価されておらず、大規模な展開下でのパフォーマンスに関する今後の研究の必要性が示された。