[論文レビュー] A Survey on Blockchain for Big Data: Approaches, Opportunities, and Future Directions

N. Deepa, Quoc‐Viet Pham+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 2, 2020

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 59

ひとこと要約

ブロックチェーンが安全な取得、保管、分析、プライバシーを通じてビッグデータを強化する方法の包括的な調査であり、スマートシティ、ヘルスケア、交通、スマートグリッドなどのアプリケーションと今後の方向性を含む。

ABSTRACT

Big data has generated strong interest in various scientific and engineering domains over the last few years. Despite many advantages and applications, there are many challenges in big data to be tackled for better quality of service, e.g., big data analytics, big data management, and big data privacy and security. Blockchain with its decentralization and security nature has the great potential to improve big data services and applications. In this article, we provide a comprehensive survey on blockchain for big data, focusing on up-to-date approaches, opportunities, and future directions. First, we present a brief overview of blockchain and big data as well as the motivation behind their integration. Next, we survey various blockchain services for big data, including blockchain for secure big data acquisition, data storage, data analytics, and data privacy preservation. Then, we review the state-of-the-art studies on the use of blockchain for big data applications in different vertical domains such as smart city, smart healthcare, smart transportation, and smart grid. For a better understanding, some representative blockchain-big data projects are also presented and analyzed. Finally, challenges and future directions are discussed to further drive research in this promising area.

研究の動機と目的

• ブロックチェーンとビッグデータを統合する動機を導入し、セキュリティ、プライバシー、完全性、および共有の課題に対処する。
• セキュアなデータ取得、セキュアな保管、分析、プライバシー保護を含むビッグデータのためのブロックチェーンサービスを調査する。
• 垂直統合アプリケーション（スマートシティ、スマートヘルスケア、スマート交通、スマートグリッド）と代表的なブロックチェーン・ビッグデータプロジェクトをレビューする。
• ブロックチェーン・フォー・ビッグデータ研究の前進のための課題を強調し、今後の研究方向を提案する。

提案手法

• ビッグデータのためのブロックチェーンソリューションに関する既存文献を合成し、分類する。
• ブロックチェーンの特徴（不可変性、分散性、セキュリティ、コンセンサス）とそれらがビッグデータの課題にどう対処するかを説明する。
• アプリケーションを垂直ドメインにマッピングし、代表的なプロジェクトとフレームワークを分析する。
• オープンな課題と今後の研究を指針とする機会を特定する。
• コンセンサス機構、スマートコントラクト、暗号技術などのアーキテクチャ的・方法論的アプローチについて論じる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーン技術はビッグデータシステムのセキュリティ、プライバシー、完全性、データ共有をどのように改善できるか？
• RQ2 ビッグデータのためのブロックチェーンベースのサービス（取得、保管、分析、プライバシー保護）とそれらの有効性は何か？
• RQ3 スマートシティ、ヘルスケア、交通、スマートグリッドなどの垂直分野でブロックチェーン・フォー・ビッグデータソリューションはどのように適用されているか？
• RQ4 ブロックチェーンとビッグデータの統合における主要な課題と今後の方向性は何か？

主な発見

• ブロックチェーンはビッグデータシステムのデータセキュリティ、完全性、リアルタイム分析の潜在的改善を提供する。
• ビッグデータのためのブロックチェーンベースのサービスには、安全なデータ収集、安全な送信/共有、安全なファイルシステム、安全なデータベース、および分析/プライバシー保護機構が含まれる。
• 垂直ドメインの議論には、スマートヘルスケア、交通とロジスティクス、スマートグリッド、スマートシティのアプリケーションと代表的なプロジェクトが含まれる。
• この調査は、ブロックチェーン・ビッグデータ分野の今後の研究を推進するための課題と今後の研究方向を特定している。
• 代表的なプロジェクトとアーキテクチャが、実装の実例を示すために議論されている（この要約には具体的な数値結果は含まれていない）。