[論文レビュー] A new Privacy Preserving and Scalable Revocation Method for Self Sovereign Identity -- The Perfect Revocation Method does not exist yet

Andreas Freitag|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 2022

Cryptography and Data Security被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、自己主権型アイデンティティ（SSI）システムにおけるプライバシー保護型でスケーラブルな無効化手法として、リンクされた有効性を検証可能な資格証明（LVVC）を提案する。LVVCは、発行者に問い合わせることなく検証者が資格証明を検証可能にし、暗号技術により完全なプライバシーを維持し、定数サイズの資格証明により高いスケーラビリティを達成しており、既存手法に比べプライバシーと実用的導入の成熟度において優れている。

ABSTRACT

Digital Identities are playing an essential role in our digital lives. Today, used Digital Identities are based on central architectures. Central Digital Identity providers control and know our data and, thereby, our Identity. Self Sovereign Identities (SSI) are based on a decentralized data storage and data exchange architecture, where the user is in sole control of his data and identity. Most of the issued credentials need the possibility of revocation. For a Central Digital Identity, revocation is easy. In decentral architectures, revocation is more challenging. Revocation can be done with different methods e.g. lists, compressed lists and cryptographic accumulators. A revocation method must be privacy preserving and must scale. This paper gives an overview about the available revocation methods, include a survey to define requirements, assess different revocation groups against the requirements, highlights shortcomings of the methods and introduce a new revocation method called Linked Validity Verifiable Credentials.

研究の動機と目的

• 自己主権型アイデンティティ（SSI）システムにおける、プライバシー保護型かつスケーラブルな無効化の重要な課題に取り組む。
• コミュニティからのフィードバックを基に、SSI無効化のためのプライバシー、スケーラビリティ、成熟度の要件を特定・形式化する。
• リストベース、圧縮リスト、暗号的アキュムレータ、資格証明の更新といった既存の無効化手法を、これらの要件に基づいて評価する。
• 現在のアプローチの制限を克服する新しい無効化メカニズム、すなわちリンクされた有効性を検証可能な資格証明（LVVC）を提案・定義する。
• 既存手法が最小限の相互作用、強力なプライバシー、および高いスケーラビリティの理想の組み合わせを完全に満たしていないことが示され、LVVCが生産的SSIシステムに最も適したソリューションであることが判明する。

提案手法

• 各資格証明にグローバルかつ不変の無効化状態への暗号的リンクを含める、新しい無効化メカニズム「リンクされた有効性を検証可能な資格証明（LVVC）」を設計する。
• BBS+署名を用いて、発行者に依存せず、非無効化の検証可能で暗号的に安全な証明を資格証明に束縛する。
• 無効化状態を分散型で追加可能なレジストリまたは分散データベースに格納し、監査可能性と不変性を保証する。
• 検証者が、追加情報の漏洩を一切行わずに非無効化を確認するゼロ知識証明を用いて、資格証明の無効化状態を検証可能にする。
• JSONベースのBBS+署名において1100バイト未満の定数サイズの資格証明を維持することで、100万件規模の資格証明でも高いスケーラビリティを実現する。
• 無効化状態の確認を発行者から分離し、検証段階でのリアルタイムの発行者とのやり取りの必要性を排除することで、プライバシーとパフォーマンスを向上させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コミュニティ実務から導かれる、自己主権型アイデンティティシステムにおける無効化手法に求められる、基本的なプライバシー、スケーラビリティ、成熟度の要件は何か？
• RQ2 リストベース、圧縮リスト、暗号的アキュムレータ、資格証明の更新といった既存の無効化手法が、これらの要件をどの程度満たしているか？
• RQ3 スケーラビリティと実世界での導入の観点から、現在の暗号的アキュムレータベースの無効化手法にどのような主な制限があるか？
• RQ4 発行者側の状態依存性やリアルタイムクエリに依存せずに、完全なプライバシー、最小限の相互作用、および高いスケーラビリティを達成できる新しい無効化メカニズムを設計可能か？
• RQ5 LVVC手法は、SSI導入におけるプライバシー、スケーラビリティ、成熟度の観点で、既存手法をどの程度上回っているか？

主な発見

• 暗号的アキュムレータは、完全なプライバシーを提供するが、スケーラビリティに劣る。RSAベースのアキュムレータでは、32,768件の資格証明に対して8.4MBの証明ファイルが必要であり、iPhone 12でも7秒の証明生成時間がかかった。
• リストベースおよび圧縮リスト手法は、高い成熟度とスケーラビリティを備えているが、繰り返しのクエリによって検証者と保有者との間の相関が可能になるため、強いプライバシーを提供しない。
• LVVC手法は、定数サイズの資格証明（JSONベースのBBS+署名で1100バイト未満）を維持し、発行者とのやり取りなしに検証可能であり、100万件規模の資格証明でも高いスケーラビリティを達成する。
• LVVCは、検証者が発行者に問い合わせる必要がなく、資格証明の使用パターンを漏洩しないことで、完全なプライバシーを実現する。これは、リストベース手法とは対照的である。
• JSONおよびJSON Web Tokenの標準に依存し、BBS+署名と互換性があることから、成熟度が非常に高いと評価される。
• 既存の無効化手法のうち、最小限の相互作用、完全なプライバシー、および高いスケーラビリティをすべて満たすものは存在しない。LVVCは、すべての主要な次元でバランスの取れたパフォーマンスを発揮するため、実世界のSSI導入に最も適したソリューションと特定される。