[論文レビュー] Genuine Personal Identifiers and Mutual Sureties for Sybil-Resilient Community Formation

Gal Shahaf, Ehud Shapiro+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2019

Cryptography and Data Security参考文献 18被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、暗号鍵ペアと相互保証を用いて、グローバルに一意で個人所有の真正な個人識別子（GPI）を生成する分散型でプライバシーを尊重するフレームワークを提案する。これは、シビル攻撃に強く、信頼のネットワークを形成する。本稿は、成長の上限、導通性、ビザンチン攻撃の影響が制限される条件下で、コミュニティが無限に拡大しつつもシビル攻撃の浸入を制御可能であることを証明し、デジタルアイデンティティとガバナンスにおける信頼を可能にする。

ABSTRACT

While most of humanity is suddenly on the net, the value of this singularity is hampered by the lack of credible digital identities: Social networking, person-to-person transactions, democratic conduct, cooperation and philanthropy are all hampered by the profound presence of fake identities, as illustrated by Facebook's removal of 5.4Bn fake accounts since the beginning of 2019. Here, we introduce the fundamental notion of a \emph{genuine personal identifier}---a globally unique and singular identifier of a person---and present a foundation for a decentralized, grassroots, bottom-up process in which every human being may create, own, and protect the privacy of a genuine personal identifier. The solution employs mutual sureties among owners of personal identifiers, resulting in a mutual-surety graph reminiscent of a web-of-trust. Importantly, this approach is designed for a distributed realization, possibly using distributed ledger technology, and does not depend on the use or storage of biometric properties. For the solution to be complete, additional components are needed, notably a mechanism that encourages honest behavior and a sybil-resilient governance system.

研究の動機と目的

• オンラインディス course、民主的プロセス、金融システムにおける信頼の損なわれることを防ぐため、偽のデジタルアイデンティティの世界的な危機に対処すること。
• 中央集権的機関やバイオメトリクスに依存せず、あらゆる個人がグローバルに一意で、唯一のデジタルアイデンティティを生成・所有・プライベートに保護できることを可能にすること。
• アイデンティティ所有者同士の相互保証関係を通じて、中央集権的監視なしにシビル攻撃に耐性を持つ分散型で草の根的なシステムを設計すること。
• ビザンチン攻撃の影響が制限される条件下で、コミュニティが持続可能に拡大できることを形式的に定式化し、長期的な信頼を保証すること。
• 検証可能で自己主権的なアイデンティティを基盤として、グローバルなデジタルガバナンス、直接的寄付、安全なデジタル協力の基盤を築くこと。

提案手法

• 各個人は暗号鍵ペア（v, v⁻¹）を生成し、v を公開識別子として、v⁻¹ を秘密鍵として使用する。また、v を真正な個人識別子として、暗号的に署名された文書を通じて公開宣言する。
• 個人が他の人のGPIの真正性を保証することで、中央集権的監視なしに信頼のネットワーク（ウェブ・オブ・トラスト）を形成する相互保証グラフが構築される。
• 本システムは、メンバーの逐次的追加に基づくコミュニティ成長の形式的モデルに依存しており、信頼の伝播を制御するために、1回に1名ずつ新規メンバーを追加する。
• 本稿では、「無害な」と「ビザンチン」の識別子の形式的定義を導入し、行動パターンや宣言パターンに基づいて、誠実な個人とシビル攻撃者を区別する。
• グラフの導通性 Φ(G|Ai) を、成長するコミュニティ内での信頼伝播の強固さを測る主要な指標として採用する。
• 成長が継続する中で、度数の上限、エッジ密度、成長率などのパラメータを用いて、ビザンチン攻撃の影響が境界内に保たれる理論的条件を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにすれば、あらゆる個人が分散型で草の根的な方法で、グローバルに一意で、唯一で、プライバシーを尊重するデジタルアイデンティティを生成・所有できるか？
• RQ2 バイオメトリクスや中央集権的検証に依存せず、真正な個人識別子が1人の人間と一意に結びついていることを保証するメカニズムは何か？
• RQ3 アイデンティティ所有者同士の相互保証が、中央機関なしにスケーラブルなシビル攻撃に強い信頼のネットワークを形成できるか？
• RQ4 どのような数学的条件下で、コミュニティは無限に拡大しつつも、ビザンチン攻撃の影響を境界内に保てるか？
• RQ5 プライバシー、シビル耐性、自己主権を同時に満たす形式的フレームワークを構築できるか。これは、分散型アイデンティティの三重対立問題を解決するか？

主な発見

• 本稿は、信頼グラフの導通性が、ビザンチンノードの割合に対して十分に高い場合、コミュニティが無限に拡大しつつも、ビザンチン攻撃の影響が境界内に保たれることを証明している。
• 初期のビザンチンノードの割合βが小さく、成長率δ ≤ 1/2 − β で制限されている限り、すべてのコミュニティ状態Aiにおいて、ビザンチン浸入率β(Ai) ≤ β を保証する条件が存在する。
• 1ステップあたりの新規メンバー数がδ|Ai−1|に制限されている限り、新規メンバーが段階的に追加されても、システムはレジリエンスを維持する。
• 導通性条件 Φ(G|Ai) > (γ/α) · ((1−β)/β) が満たされれば、誠実なノードとビザンチンノードの間のエッジが疎になり、信頼グラフの整合性が損なわれない。
• 定理0.6の条件が両方のコミュニティに満たされている限り、2つのコミュニティの統合は、いずれのコミュニティのビザンチン浸入率も上昇させない。
• 本アプローチは、自己主権的で、プライバシーを尊重し、シビル攻撃に耐性を持つデジタルアイデンティティシステムの形式的で数学的に整合性のある基盤を提供する。これは、分散型アイデンティティの三重対立問題の解決に貢献する可能性がある。