[論文レビュー] Blockchain to Improve Security, Knowledge and Collaboration Inter-Agent Communication over Restrict Domains of the Internet Infrastructure

Julião Braga, João Nuno Silva+3 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 2018

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 19被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、自律的エージェント（インテリジェントエレメント）が制限付きインターネットインフラストラクチャードメイン（例：自律的システム）において、セキュリティ、知識共有、共同作業を強化するための、プラットフォームに依存しないブロックチェーンアーキテクチャーIIBlockchainを提案する。暗号的ハッシュ化による改ざん不能性と分散型信頼を活用することで、既存のIRRシステムを変更せずに安全で監査可能なエージェント間通信を実現し、全IRRオブジェクト表現に総計約5 GBのストレージを要するが、空間計算量はO(1)からO(n)、操作の時間計算量はO(n)を達成する。

ABSTRACT

This paper describes the deployment and implementation of a blockchain to improve the security, knowledge, intelligence and collaboration during the inter-agent communication processes in restrict domains of the Internet Infrastructure. It is a work that proposes the application of a blockchain, platform independent, on a particular model of agents, but that can be used in similar proposals, once the results on the specific model were satisfactory.

研究の動機と目的

• 手動による更新に起因する人的ミスや一貫性の欠如を是正するため、IRRデータのメンテナンスを手動から自律的エージェントに置き換えること。
• インターネットインfraストラクチャーの制限付きドメインにおけるインテリジェントエレメント（IEs）間の通信および共同作業を向上させること。
• 既存のIRRインfraストラクチャーまたはプロトコルを変更せずに、ルーティングポリシー管理におけるセキュリティ、知識共有、信頼性を向上させること。
• 既存のプラットフォームに依存せず、ネットワーキング環境におけるエージェントベースのシステムに特化したブロックチェーンソリューションを設計すること。
• 暗号的ハッシュ化およびデジタル署名を用いて、ルーティングポリシー更新におけるデータの整合性と追跡可能性を保証すること。

提案手法

• データの改ざん不能性と整合性を保証するため、暗号的ハッシュ化を活用した、プラットフォームに依存しないブロックチェーン（IIBlockchain）の設計。
• 各ブロックに一意のハッシュ値、タイムスタンプ、ブロックシーケンス番号、および真正性を保証するデジタル署名を含むチェーン構造の実装。
• 公開ブロックチェーンモデルを採用し、信頼性はプライベートで検証：ブロックはハッシュの整合性とASオリジンのデジタル署名によって検証される。
• A2RD（自律的アーキテクチャ・オーバー・リストリクテッド・ドメイン）モデルにブロックチェーンを統合し、ルートポリシー仕様言語（RPSL）ルールに従ってIRRオブジェクトの自動生成を実現。
• 自動生成が不可能なIRRオブジェクトについては、人間とコンピュータの協働を支援し、既存のIRRツールとの後方互換性を維持。
• 古くなったブロックを処理するメカニズムとして、別個の古くなったブロックチェーンを設計。再ハッシュ化とポインタ更新により、改ざん不能性を維持。

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、制限付きインターネットインfraストラクチャードメインにおけるルーティングポリシーを管理する自律的エージェント間の信頼性と共同作業をどのように向上させ得るか？
• RQ2 複数の自律的システムに跨るIRRオブジェクトの更新をブロックチェーンで維持する際のストレージおよびパフォーマンスのオーバーヘッドはどの程度か？
• RQ3 中央集権的な機関に依存せずに、エージェント間通信におけるデータの整合性と真正性をどのように保証できるか？
• RQ4 改ざんや無効なブロックを処理するためのメカニズムは何か。同時に、ブロックチェーンの改ざん不能性と一貫性を維持するにはどうすればよいか？
• RQ5 既存のブロックチェーンプラットフォームに依存せず、ネットワーキング環境においてもセキュリティとスケーラビリティを維持できるブロックチェーンベースのシステムを実装可能か？

主な発見

• IIBlockchainアーキテクチャは、59,789のASNsと1つのASNあたり10個のIRRオブジェクトを想定した場合、全自律的システムに跨るIRRオブジェクト表現に総計約5 GBのストレージを要する。
• IIBlockchainの空間計算量はO(1)からO(n)であり、ブロック参照とハッシュ化の効率的利用により、操作に追加のストレージを要しない。
• 操作の時間計算量は最悪ケースでO(n)であり、主にブロックの取得に向けた配列またはリンクリストの線形探索に起因する。
• ブロック内容の暗号的ハッシュ化とAS所有権の確認に用いるデジタル署名により、データの整合性が保証される。
• ブロックが破損または無効と判明した場合には、アラートが発動され、自動的に前のバージョンのブロックにフォールバックされ、信頼性と継続性が維持される。
• 将来的な拡張性を考慮し、古くなったブロックは別途のブロックチェーンに移動され、再ハッシュ化とポインタ更新により、改ざん不能性とチェーンの整合性が維持される。