[論文レビュー] Decentralized Search on Decentralized Web

Ziliang Lai, Chris Liu+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2018

Caching and Content Delivery参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、分散型ウェブ（DWeb）のための、中央集権的クローリングを排除する、初めての分散型検索エンジンであるQueenBeeを提案する。ブロックチェーンベースのスマートコントラクトシステムにより、コンテンツプロバイダーおよびピアノードをインcentivizeすることで、新鮮なインデックスと安全なランク付けを維持する。ピア参加を通じて、信頼性のない環境でも、暗号通貨報酬（「ハニー」）を用いてインデックスの最新化とランク付けの安全性を確保し、信頼性のない、検閲に強い検索エコシステムを実現する。

ABSTRACT

Decentralized Web, or DWeb, is envisioned as a promising future of the Web. Being decentralized, there are no dedicated web servers in DWeb; Devices that retrieve web contents also serve their cached data to peer devices with straight privacy-preserving mechanisms. The fact that contents in DWeb are distributed, replicated, and decentralized lead to a number of key advantages over the conventional web. These include better resiliency against network partitioning and distributed-denial-of-service attacks (DDoS), and better browsing experiences in terms of shorter latency and higher throughput. Moreover, DWeb provides tamper-proof contents because each content piece is uniquely identified by a cryptographic hash. DWeb also clicks well with future Internet architectures, such as Named Data Networking (NDN).Search engines have been an inseparable element of the Web. Contemporary ("Web 2.0") search engines, however, provide centralized services. They are thus subject to DDoS attacks, insider threat, and ethical issues like search bias and censorship. As the web moves from being centralized to being decentralized, search engines ought to follow. We propose QueenBee, a decentralized search engine for DWeb. QueenBee is so named because worker bees and honeycomb are a common metaphor for distributed architectures, with the queen being the one that holds the colony together. QueenBee aims to revolutionize the search engine business model by offering incentives to both content providers and peers that participate in QueenBee's page indexing and ranking operations.

研究の動機と目的

• 中央集権的検索エンジンの限界、すなわち検閲、検索バイアス、DDoS攻撃および内部者攻撃に対する脆弱性を是正すること。
• 分散型でプライバシーを保護する検索インfraを実現し、分散型ウェブ（DWeb）の原則に整合すること。
• コンテンツプロバイダーおよびピアノードがインデックス作成とランク付けに貢献する際に報酬を得る自己管理型でインセンティブ駆動のエコシステムを設計すること。
• 共謀やスクレイピング攻撃といった分散型システム固有のリスクを、暗号的および経済的メカニズムによって軽減すること。
• IPFS や名前ベースデータネットワーキング（NDN）といった新興プロトコルと統合可能な、検索の新しいモデルを提唱すること。

提案手法

• QueenBeeは、ブロックチェーン（例：イーサリアム）にデプロイされたスマートコントラクトを活用し、インデックス作成、ランク付け、報酬分配を自律的に管理する。
• コンテンツプロバイダーはスマートコントラクトを介して直接コンテンツを公開または更新し、「ハニー」というネイティブ暗号通貨トークンを報酬として得る。
• ピアノード（ワーカービー）は、IPFSに格納されたデータを用いて分散型インデックスを維持し、ページランクを計算することで報酬を得る。
• 検索クエリは、DWebホスティングのHTML+JavaScriptフロントエンドを介して送信され、逆インデックスリストのインターセクトを組み合わせて結果を合成し、ランク付けされる。
• 広告主はスマートコントラクトと直接やり取りし、広告収益はパフォーマンス指標に基づいてコンテンツ作成者およびワーカービーに分配される。
• コンテンツを一意に識別する暗号ハッシュを用いることで、データの完全性と改ざん防止性を確保し、DWebの原則に整合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中央集権的クローリングなしで、分散型検索エンジンはどのようにインデックスの新鮮さと関連性を維持できるか？
• RQ2 信頼性のない環境において、コンテンツプロバイダーおよびピアノードがインデックス作成とランク付けに貢献するのを公平に報酬づけるインcentiveメカニズムは何か？
• RQ3 複数のピアが意図的にインデックスまたはランク付けデータを改ざんする共謀攻撃を、システムはどのように防げるか？
• RQ4 人気のあるコンテンツを模倣して報酬を得るスクレイピング攻撃を防ぐために必要な経済的および暗号的保護措置は何か？
• RQ5 プライバシーを保ちつつ検閲を防ぎ、安全にスケーラブルな分散型検索はどのように実現できるか？

主な発見

• QueenBeeは、分散型ウェブ上で分散型検索エンジンを実装した、知られている限り最初の取り組みであり、従来のクローリングに代わる直接的なコンテンツ公開インセンティブを採用している。
• ブロックチェーンベースのスマートコントラクトにより、報酬分配とガバナンスを自動化することで、信頼性のない運用を実現している。
• 中央集権的インデックス作成を排除することで、DDoS攻撃に対するレジリエンスが向上し、検閲や検索バイアスに対する耐性が高まる。
• 参加度と貢献度に基づき、コンテンツ作成者およびピアノードを報酬づけるインセンティブモデルにより、エコシステムの長期的持続可能性が促進される。
• 分散型ストレージ（例：IPFS）および名前ベースデータネットワーキング（NDN）といった将来のインターネットアーキテクチャとも統合可能である。
• 本論文では、ワーカービー間の共謀や人気コンテンツのスクレイピングといった、新たな攻撃ベクトルを特定し、きめ細やかな経済的および暗号的保護措置の必要性を強調している。