[論文レビュー] Blockchain-Empowered Trustworthy Data Sharing: Fundamentals, Applications, and Challenges

Linh Thủy Nguyễn, Lam Duc Nguyen+8 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2023

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 10

ひとこと要約

本論文はブロックチェーン対応のデータ共有を調査し、BlockDaShアーキテクチャを提案し、アプリケーション、教訓、未解決の課題を分析する。

ABSTRACT

Various data-sharing platforms have emerged with the growing public demand for open data and legislation mandating certain data to remain open. Most of these platforms remain opaque, leading to many questions about data accuracy, provenance and lineage, privacy implications, consent management, and the lack of fair incentives for data providers. With their transparency, immutability, non-repudiation, and decentralization properties, blockchains could not be more apt to answer these questions and enhance trust in a data-sharing platform. However, blockchains are not good at handling the four Vs of big data (i.e., volume, variety, velocity, and veracity) due to their limited performance, scalability, and high cost. Given many related works proposes blockchain-based trustworthy data-sharing solutions, there is increasing confusion and difficulties in understanding and selecting these technologies and platforms in terms of their sharing mechanisms, sharing services, quality of services, and applications. In this paper, we conduct a comprehensive survey on blockchain-based data-sharing architectures and applications to fill the gap. First, we present the foundations of blockchains and discuss the challenges of current data-sharing techniques. Second, we focus on the convergence of blockchain and data sharing to give a clear picture of this landscape and propose a reference architecture for blockchain-based data sharing. Third, we discuss the industrial applications of blockchain-based data sharing, ranging from healthcare and smart grid to transportation and decarbonization. For each application, we provide lessons learned for the deployment of Blockchain-based data sharing. Finally, we discuss research challenges and open research directions.

研究の動機と目的

• データ共有の概念、タイプ、制限、そしてブロックチェーンベースの解決策への動機の概要を提供する。
• ブロックチェーンベースのデータ共有の参照アーキテクチャ（BlockDaSh）を提示し、その構成要素とレイヤを説明する。
• 複数の領域にわたるブロックチェーンベースのデータ共有アプリケーションの詳細な分類を提供する。
• 実運用から得られた教訓を抽出し、実世界の実装を導くとともに未解決の研究方向を特定する。

提案手法

• 既存のデータ共有アプローチとその制限を調査する（集中型対分散型）。
• データ共有に関連するブロックチェーン、DLT、およびプライバシー保護技術を分析する。
• BlockDaSh、ブロックチェーンベースのデータ共有の参照アーキテクチャとさまざまなシナリオへの適応を紹介する。
• ユースケースの分類（ヘルスケア、サプライチェーン、輸送、スマートグリッド、データ市場など）を開発する。
• 展開から得られた教訓を提供し、研究課題と今後の方向性を概説する。

Figure 1 : Number of annual publications on blockchains (BC) & data sharing (DS)

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーンおよび関連技術は、中央集権化、相互運用性、プライバシー、信頼といったデータ共有の核となる課題をどのように解決できるか？
• RQ2 ブロックチェーンベースのデータ共有の参照アーキテクチャBlockDaShとは何か、そしてそれをさまざまなドメインにどう適用できるか？
• RQ3 ヘルスケア、サプライチェーン、輸送、脱炭素化にわたる実運用からどのような教訓を引き出し、今後の実装を導くことができるか？

主な発見

• ブロックチェーンベースのデータ共有は、従来のプラットフォームにおける中央集権化、プライバシー、信頼の問題を緩和できる。
• ブロックチェーンベースのソリューションにおけるデータ処理、共有、およびストレージを構造化する参照アーキテクチャ（BlockDaSh）を提案する。
• 本論文は、ヘルスケア、サプライチェーン、輸送、スマートグリッド、データ市場、脱炭素化にわたるブロックチェーンベースのデータ共有アプリケーションの分類を提供する。
• 展開から得られた教訓が議論され、今後の設計と展開を導く。
• 接続性、セキュリティ、プライバシー、インセンティブ、スケーラビリティ、エディタビリティに焦点を当て、未解決の研究課題と方向性を特定する。

Figure 2 : The organization for the paper’s content