[論文レビュー] Metaverse Native Communication: A Blockchain and Spectrum Prospective

Hao Xu, Zihao Li+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 16, 2022

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、メタバースのためのブロックチェーンネイティブ通信フレームワークを提案し、従来のIPベースのネットワーキングに依存せずに暗号化済みでアイデンティティベースのアドレス指定を可能にする。分散型アイデンティティおよびアクセス制御にブロックチェーンを統合し、専用の周波数割り当てを提唱することで、エンドツーエンド暗号化とインcentive駆動ルーティングを備えた安全でスケーラブルかつプライバシー保護型のメタバース通信を実現する。

ABSTRACT

Metaverse depicts a vista of constructing a virtual environment parallel to the real world so people can communicate with others and objects through digital entities. In the real world, communication relies on identities and addresses that are recognized by authorities, no matter the link is established via post, email, mobile phone, or landline. Metaverse, however, is different from the real world, which requires a single identity belongs to the individual. This identity can be an encrypted virtual address in the metaverse but no one can trace or verify it. In order to achieve such addresses to hide individuals in the metaverse, re-mapping the virtual address to the individual's identity and a specific spectrum to support the address-based communication for the metaverse are needed. Therefore, metaverse native or meta-native communications based on blockchain could be a promising solution to directly connect entities with their native encrypted addresses that gets rid of the existing network services based on IP, cellular, HTTP, etc. This paper proposes a vision of blockchain, encrypted address and address-based access model for all users, devices, services, etc. to contribute to the metaverse. Furthermore, the allocation architecture of a designated spectrum for the metaverse is proposed to remove the barrier to access to the metaverse/blockchain in response to the initiatives of metaverse and decentralized Internet.

研究の動機と目的

• 現在のメタバースアーキテクチャにおけるネイティブなアイデンティティおよびアクセスメカニズムの欠如に対処するため、ブロックチェーンに基づく暗号化アドレスを導入すること。
• 従来のIPベースのネットワーキングの制限を克服するため、分散台帳技術を用いて直接的でアドレスベースの通信を可能にする。
• メタバースサービスおよび分散型ネットワークのための低遅延・高容量の無線アクセスを支援するため、専用周波数帯の割り当てを提唱すること。
• 将来の量子コンピュータ攻撃に対する耐性を確保するため、後量子暗号アルゴリズムを統合してメタバースにおける長期的なセキュリティを確保すること。
• メタバースの基盤インfraに「規制設計による規制」のアプローチを採用することで、プライバシー保護型暗号化と規制遵守の両立を図ること。

提案手法

• すべてのエントリ（ユーザー、デバイス、サービス）が、従来の識別子ではなく、暗号的に保護されたブロックチェーンに保存された暗号化アドレスによって識別されるメタネイティブ通信モデルを提案する。
• ブロックチェーンの改ざん不能なログとスマートコントラクトを活用し、中央集権的な機関に依存せずにアイデンティティのバインディング、アクセス制御、サービス発見を管理する。
• ブロックチェーンベースのトークンを用いたインcentive駆動型ルーティングメカニズムを導入し、特に非アクティブまたはスリープ状態のノードに対してもデータ転送への参加を促進する。
• メタバースのための専用無線周波数帯の割り当てモデルを提唱し、既存のセルラー網やIPインfraに依存せずに、効率的で低遅延かつスケーラブルな通信を実現する。
• 将来の量子攻撃に対する耐性を確保するため、特に格子ベースの方式を含む後量子暗号を統合し、公開鍵基盤を保護する。
• 二次的取引が可能な周波数権利のマーケットメカニズムを提案することで、リソースの効率を高め、事業者管理型および自己管理型のネットワーク展開を両立させる。

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を用いて、メタバースにおける分散型でアイデンティティネイティブな通信システムをどのように設計できるか？
• RQ2 専用周波数帯の割り当ては、メタバースサービスのためのスケーラブルで低遅延な無線アクセスを実現するために果たす役割は何か？
• RQ3 ノードが非アクティブまたは応答不能である可能性がある分散型で暗号化されたメタバース環境において、ルーティングはどのように維持できるか？
• RQ4 エンドツーエンド暗号化は、メタバースにおける法執行必と規制遵守にどのような影響を及えるか？
• RQ5 後量子暗号は、メタバースにおける暗号化アイデンティティの基盤となる公開鍵基盤を、将来の量子コンピュータ攻撃からどのように保護できるか？

主な発見

• ブロックチェーンに基づく暗号化アドレスは、IPや中央集権的認証に依存せずに、プライバシー保護型で分散型の通信を可能にするメタバースにおける基盤的アイデンティティおよびアクセスメカニズムとして機能する。
• 専用周波数帯の割り当ては、無線帯域の現在の制限を克服し、AR/VRやミックスドリアリティを含むメタバースアプリケーションのためのスケーラブルで低遅延なアクセスを保証するために不可欠である。
• ブロックチェーントークンに基づく動的でインcentive駆動型のルーティング方式は、ノードが常にアクティブでない場合でも、データ転送への参加を効果的に促進できる。
• 特に格子ベースの方式を含む後量子暗号アルゴリズムは、将来の量子コンピュータ攻撃に対する耐性を確保するため、公開鍵基盤を保護するために不可欠である。
• ブロックチェーンと暗号化アドレスの統合は、エンドツーエンド暗号化のための規制的課題を生じさせ、プライバシーと法執行必の両立を図るための前向きな「規制設計による規制」フレームワークの必要性を示唆する。
• 提案されたモデルにより、NFTがサービスゲートウェイおよび所有権の識別子として機能する自己持続的で分散型のエコシステムが実現可能となり、持続可能で安全なメタバース経済を支える。