[論文レビュー] An experiment in distributed Internet address management using blockchains

Stefano Angieri, Alberto García-Martínez+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2018

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、Ethereum上で動作するブロックチェーンベースの分散型自律組織（DAO）であるInBlockを提案する。IPv6アドレスの割り当てを管理するもので、暗号通貨手数料を用いて在庫積み上げを防ぎ、公平性を確保する。このシステムは中央集権的管理を排除し、信頼不要で検閲に強いアドレス割り当てを実現する。現在のRIRベースのガバナンスとは異なり、管轄権に依存しない代替手段を提供するが、追跡可能性と執行力に妥協を伴う。

ABSTRACT

The current system to manage the global pool of IP addresses is centralized in five transnational organizations, the Regional Internet Registries (RIRs). Each of these RIRs manage the address pool for a large number of countries. Because the RIRs are private organizations, they are subject to the legal framework of the country where they are based. This configuration results in a jurisdictional overflow from the legal framework of the countries where the RIR is based to all the countries that the RIRs are serving (the countries served by the RIRs de facto become subjects of the legal system of the country where the RIR is hosted). The situation is aggravated by the deployment of new security techniques such as the RPKI and BGPsec, that enable enforcement of allocations by the RIRs. In this paper we present InBlock, a blockchain-based distributed governance body aimed to provide de-centralized management of IP addresses. InBlock also aims to fulfil the same objectives as the current IP address allocation system, namely, uniqueness, fairness, conservation, aggregation, registration and minimized overhead. InBlock is implemented as a Decentralized Autonomous Organization, i.e., as a set of blockchain's smart contracts in Ethereum. Any entity may request an allocation of addresses to the InBlock registry by solely performing a (crypto)currency transfer to the InBlock. The fee required, along with the annual renewal fee, serves as a mechanism to deter stockpiling and other wasteful practices. As with any novel technology, there are many open questions about the usage of blockchains to build an IP address registry. For this reason, we believe that practical experimentation is required in order to have hands-on experiences about such a system. We propose to conduct an experiment on distributed address management using InBlock as a starting point to inform future directions in this area.

研究の動機と目的

• 現在のIPアドレスガバナンスにおける管轄権の越境的影響問題に対処する。これは、RIRの法的枠組みが、そのサービスを受けるすべての国にまで影響を及ぼすためである。
• ブロックチェーン技術を用いてIPアドレス割り当ての制御を分散化し、地理的に制限された中央集権的機関への依存を低減する可能性を検討する。
• 中央集権的執行力を取り除きながらも、一意性、公平性、保存の原則を維持するシステムを設計する。
• 現実の状況でブロックチェーンベースのインターネットリソース管理をテストするための実用的実験フレームワークを提供する。
• 追跡可能性、検閲耐性、プライバシーのトレードオフを評価することで、将来の分散型インターネットガバナンスモデルを支援する。

提案手法

• Ethereumスマートコントラクトを用いて、IPv6アドレスレジストリ機能を管理する分散型自律組織（DAO）としてInBlockを実装する。
• 暗号通貨の送金を要件とする手数料ベースのメカニズムを採用し、在庫積み上げや無駄遣いを防ぐインcentiveを提供する。
• ブロックチェーンの合意形成メカニズムを活用して、中央機関なしでアドレスのグローバルな一意性と変更不能性を保証する。
• 委任に参加する自律システム（AS）番号の数を制限し、複雑さを軽減し、スケーラビリティを向上させる。
• 本人確認を必要としないパーミッションレス設計を採用し、誰もが識別子のない状態で割り当て要求ができるようにすることで、検閲耐性を高める。
• 信頼できるInBlock登録機関を導入する将来のパーミッション型バージョンを提案し、追跡可能性を向上させつつも、分散化の利点を維持する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 InBlockのようなブロックチェーンベースのシステムは、一意性や公平性を損なわず、中央集権的RIRの代替としてIPv6アドレス割り当てを効果的に管理できるのか？
• RQ2 分散型システムにおける手数料ベースのメカニズムは、現在のRIRの割り当て慣行と比較して、アドレスの在庫積み上げや悪用を防ぐのにどの程度効果的か？
• RQ3 ブロックチェーンによる分散化は、現在のRIRモデルに内在する管轄権の越境的影響問題をどの程度解消できるか？
• RQ4 分散型IPアドレスレジストリにおいて、検閲耐性と追跡可能性の間にはどのようなトレードオフが生じるか？
• RQ5 InBlockのようなシステムにおける実用的実験は、分散型インターネットガバナンスの進化や将来のブロックチェーン規制にどのように寄与できるか？

主な発見

• InBlockは、Ethereumスマートコントラクトを用いて、技術的に実現可能な分散型で信頼不要なIPv6アドレス割り当てメカニズムを実装しており、技術的妥当性を示した。
• 手数料ベースの割り当てモデルは、在庫積み上げや無駄遣いを効果的に抑止し、現在のIP管理システムの保存目標と整合する。
• システムは、誰もがアドレスを抹消したりアクセスを遮断したりできないため、強力な検閲耐性とプライバシーを実現している。
• しかし、組み込みの本人確認メカニズムがないため、自発的な開示がなければ、InBlockはリソース保有者を追跡できない。その結果、執行力や責任追及が制限される。
• 現在の設計では、分散化と政治的干渉への耐性を高めるために、追跡可能性と執行能力を犠牲にしている。
• 信頼できる登録機関を導入するパーミッション型バージョンの提案により、一部の追跡可能性を回復できるが、依然として現在のRIRモデルに比べて階層的管理を大幅に低減できる。