[論文レビュー] Decentralized Trusted Timestamping using the Crypto Currency Bitcoin

Béla Gipp, Norman Meuschke+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2015

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 5被引用数 107

ひとこと要約

この論文では、Bitcoinブロックチェーンを活用して、デジタルコンテンツの改ざん不能でプライバシーを守るタイムスタンプを実現する分散型の信頼できるタイムスタンピングシステムを提案する。ユーザーのファイルをハッシュ化し、ブロックチェーンに格納するのは暗号的ハッシュ値のみであるため、特定の時点で存在していた証明が可能でありながら、元のデータが露呈されない。研究者、著者、クリエイターらにとって、信頼性のない第三者に依存しない非商業的ソリューションを提供する。

ABSTRACT

Trusted timestamping is a process for proving that certain information existed at a given point in time. This paper presents a trusted timestamping concept and its implementation in form of a web-based service that uses the decentralized Bitcoin block chain to store anonymous, tamper-proof timestamps for digital content. The service allows users to hash files, such as text, photos or videos, and store the created hashes in the Bitcoin block chain. Users can then retrieve and verify the timestamps that have been committed to the block chain. The non-commercial service enables anyone, e.g., researchers, authors, journalists, students, or artists, to prove that they were in possession of certain information at a given point in time. Common use cases include proving that a contract has been signed, a photo taken, a video recorded, or a task completed prior to a certain date. All procedures maintain complete privacy of the user's data.

研究の動機と目的

• 特定の時点でデジタルコンテンツが存在していたことを証明する、信頼性のない分散型の方法の必要性に対処すること。
• 中央集権的なタイムスタンピング機関に依存することを排除し、その機関が侵害されたり信頼できない可能性があるのを回避すること。
• 個人や専門家がデジタルのルーツ（provenance）を必要とする場合に、スケーラブルで低コストかつプライバシーを守るソリューションを提供すること。
• Bitcoinブロックチェーンを、信頼できるタイムスタンピングのための公開で改ざん不能な台帳として使用できるかどうかを実証すること。
• 第三者に信頼を置かずに、ユーザーが独立してタイムスタンプを検証できることを実現すること。

提案手法

• ユーザーはウェブベースのサービスにデジタルコンテンツ（例：テキスト、画像、動画）をアップロードし、SHA-256を用いて暗号的ハッシュ値を計算する。
• 計算されたハッシュ値は、取引を通じてBitcoinブロックチェーンに格納され、改ざん不能性と公開検証可能性が保証される。
• 元のファイルはブロックチェーンに格納されない。ハッシュ値のみがコミットされることで、ユーザーのデータプライバシーが保持される。
• タイムスタンプの検証は、元のファイルのハッシュを再計算し、ブロックチェーンに記録されたものと一致するかを確認することで達成される。
• ブロックチェーンのコンSENSUSメカニズムにより、ハッシュ値が記録されると、改ざんや削除が不可能であることが保証される。
• サービスは非商業的であり、研究者、著者、ジャーナリスト、アーティストらが利用可能であるように設計されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Bitcoinブロックチェーンは、デジタルコンテンツの分散型で改ざん不能な台帳として、信頼できるタイムスタンピングに効果的に使用できるか？
• RQ2 検証可能なタイムスタンピングを実現しつつ、ユーザーのデータプライバシーをどのように守ることができるか？
• RQ3 実世界の応用において、Bitcoin取引をタイムスタンピングに使用する実用的妥当性と信頼性は何か？
• RQ4 信頼性と整合性の観点から、従来の中央集権的タイムスタンピングサービスと比較して、この分散型アプローチはどのように異なるか？
• RQ5 信頼できる第三者に依存せずに、ユーザーが特定の時点で自身のデジタルコンテンツが存在することを独立して検証できるか？

主な発見

• このシステムは、ファイルのハッシュ値のみを用いて、暗号的に安全で改ざん不能なタイムスタンプを生成できることを実証した。
• 元のファイルはプライベートのままである。なぜなら、ブロックチェーンに格納されているのはハッシュ値のみであるため、データ機密性が保たれる。
• タイムスタンプは公開検証可能であり、Bitcoinブロックチェーンのセキュリティ特性のおかげで改ざんに強く、耐性がある。
• サービスは商業的インcentiveを伴わないため、研究者、著者、クリエイターらが非商業的用途で利用可能である。
• 中央集権的なタイムスタンピング機関の代替として、実用的で信頼性のある代替手段を提供する。
• 実装により、ブロックチェーンベースのタイムスタンピングが実世界のデジタルのルーツ（provenance）ニーズに対して実現可能で実用的であることが示された。