[論文レビュー] Humanode Whitepaper: You are [not] a bot

Dato Kavazi, Victor Smirnov+7 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2021

Biometric Identification and Security参考文献 77被引用数 3

ひとこと要約

Humanodeは、暗号的に検証可能な人間のバイオメトリクスを用いて保護される分散型金融ネットワークを提唱する。暗号化された顔認識テンプレートとライブネス検出を用いて、Sybil攻撃を防止する。ノード参加を検証可能な人間のアイデンティティに結びつけ、実際の経済活動に連動した独創的な発行アルゴリズム（Fath）を実装することで、従来のPoWおよびPoSシステムに対する公平でスケーラブルかつ持続可能な代替手段を実現することを目的としている。

ABSTRACT

The advent of blockchain technology has led to a massive wave of different decentralized ledger technology (DLT) solutions. Such projects as Bitcoin and Ethereum have shifted the paradigm of how to transact value in a decentralized manner, but their various core technologies have their own advantages and disadvantages. This paper aims to describe an alternative to modern decentralized financial networks by introducing the Humanode network. Humanode is a network safeguarded by cryptographically secure bio-authorized nodes. Users will be able to deploy nodes by staking their encrypted biometric data. This approach can potentially lead to the creation of a public, permissionless financial network based on consensus between equal human nodes with algorithm-based emission mechanisms targeting real value growth and proportional emission. Humanode combines different technological stacks to achieve a decentralized, secure, scalable, efficient, consistent, immutable, and sustainable financial network: 1) a bio-authorization module based on cryptographically secure neural networks for the private classification of 3D templates of users' faces 2) a private Liveness detection mechanism for identification of real human beings 3) a Substrate module as a blockchain layer 4) a cost-based fee system 5) a Vortex decentralized autonomous organization (DAO) governing system 6) a monetary policy and algorithm, Fath, where monetary supply reacts to real value growth and emission is proportional. All of these implemented technologies have nuances that are crucial for the integrity of the network. In this paper we address these details, describing problems that might occur and their possible solutions. The main goal of Humanode is to create a stable and just financial network that relies on the existence of human life.

研究の動機と目的

• Proof-of-StakeおよびProof-of-Workシステムに内在する金権的ガバナンスを是正するため、合意形成を検証可能な人間のアイデンティティに固定すること。
• 暗号的に安全でプライバシーを守るバイオメトリクス認証を用いて、分散型ネットワークにおけるSybil攻撃を排除すること。
• 仮想通貨発行を投機的ステーキングに依存するのではなく、実際の経済的価値の創出に連動させる持続可能な通貨政策（Fath）を設計すること。
• 人間ノードが即座に投票権を委任可能で、アンバウンディング期間のない、液体的かつ許可なしのガバナンスを可能にすること。
• マルチモーダルなバイオメトリクスのライブネス検出とゼロ知識証明を用いて、長期的なネットワークの整合性を確保すること。

提案手法

• モジュラーかつ拡張可能なブロックチェーンアーキテクチャを実現するため、RustベースのSubstrateブロックチェーンレイヤーを採用する。
• 暗号化されたバイオメトリクス分類を実現するため、畳み込みニューラルネットワーク（CNN）を用いた3次元顔認識テンプレートシステムを採用する。
• 本物の人間とスプーフィング試行を区別するため、アクティブおよびパッシブのライブネス検出を実装する。
• 同型暗号化とゼロ知識証明（ZKPs）を適用して、生データを露呈せずに暗号化されたバイオメトリクス特徴の安全かつプライベートな照合を可能にする。
• 取引ベースの発行モデルであるFathアルゴリズムを導入し、取引量とネットワーク成長に基づいて供給量を動的に調整する。
• 分散型ガバナンスのためにVortex DAOを導入し、人間ノードがプロポーザルの質と信頼性に基づいてガバナーに投票権を委任する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散型金融ネットワークは、経済的ステーキングや計算的作業に依存せずに、どのようにSybil耐性を達成できるか？
• RQ2 スケール上で、バイオメトリクス認証を暗号的に安全かつプライベートに、スプーフィングに対して耐性を持たせることは可能か？
• RQ3 投機的インcentiveに依存するのではなく、実際の経済的価値創出を反映するように、どのように通貨政策を設計できるか？
• RQ4 ガバナンスがどのようにして分散型であり、民衆的誘導やエリートの掌握に対して耐性を持つことができるか？
• RQ5 ゼロ知識証明をバイオメトリクス照合に統合することで、プライバシーを保ちつつ、検証可能なアイデンティティ認証を実現するにはどうすればよいか？

主な発見

• Humanodeネットワークは、ノードが暗号化されたバイオメトリクスデータをステークすることで、各ノードが固有の人間を表すことを保証し、Sybil耐性を達成する。
• Fath発行アルゴリズムは、取引量と実際の経済活動に基づいて通貨供給量を動的に調整し、比例的かつ持続可能な発行を促進する。
• ゼロ知識証明により、生データを露呈せずに暗号化されたバイオメトリクス特徴の安全な照合が可能になり、プライバシーとセキュリティが向上する。
• アクティブ（例：瞬き、頭の動き）およびパッシブ（例：微表情分析）のライブネス検出メカニズムにより、スプーフィングのリスクが顕著に低減される。
• Vortex DAOによるガバナンスにより、投票権の即時委任および再委任が可能になり、アンバウンディング期間が不要となり、迅速かつ応答性の高い液体民主主義が実現される。
• 神経シグネチャーやバイオメトリクスモダリティースコアを含むマルチモーダルバイオメトリクスアプローチにより、スプーフィングや特徴再構築攻撃に対する耐性が向上する。