[論文レビュー] Scalable Role-based Access Control Using The EOS Blockchain

Mohsin Ur Rahman|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2020

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 53被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、既存のブロックチェーンベースのアクセス制御ソリューションにおける限界を解消するため、スケーラブルで監査可能かつコスト効率の良いロールベースアクセス制御（RBAC）システムをEOSブロックチェーン上に構築することを提案する。EOSの高スルーレートと手数料ゼロの取引を活用することで、低遅延かつ高スケーラビリティを実現する効率的なロール管理、権限委任、ポリシー管理が可能となり、性能指標において先行するプラットフォームを上回る性能を示す。

ABSTRACT

Role-based access control (RBAC) policies represent the rights of subjects in terms of roles to access resources. This research proposes a scalable, flexible and auditable RBAC system using the EOS blockchain platform to meet the security requirements of organizations. The EOS blockchain platform for developing smart contract and decentralized applications (DAPPs) aims to address the scalability problem found in existing blockchain platforms. This smart contract platform aims to eliminate transaction fees while conducting millions of transactions per second. In our proposed approach, the EOS blockchain transparently stores RBAC policies. Administrative roles control access to resources at a higher level according to the way organisations perform operations. An organisation creates roles, role hierarchies and constraints to regulate user actions. Therefore, once an RBAC framework is established, the administrative user (issuer) only needs to grant and revoke roles to support changes in the organisational structure. Our proposed blockchain-based RBAC supports delegation capabilities using gaseless transactions which makes it adoptable and appealing in a large number of application scenarios. Our proposed solution is application-agnostic and well-suited for diverse use cases. Existing state-of-the art security frameworks are not suitable due to the difficulty of scale, higher cost and single point of failure. Consequently, organisations demand a scalable, cost-effective and lightweight access control solution which can better protect their privacy as well. A proof of concept implementation is developed based on the EOS blockchain. Our experimental results and analysis clearly show that our EOS blockchain-based RBAC outperforms existing blockchain platforms in terms of cost, latency, block generation time, contract execution time and throughput.

研究の動機と目的

• 既存のブロックチェーンベースのアクセス制御システムにおけるスケーラビリティ、コスト、および単一障害点の問題を解決すること。
• スマートコントラクトを活用して、動的な組織のロール変更をサポートする柔軟で監査可能なRBACフレームワークを設計すること。
• EOSブロックチェーンの高スルーレートと手数料ゼロのモデルを活用し、効率的なロール委任とポリシー管理を可能にすること。
• アプリケーションに依存しない、軽量なアクセス制御ソリューションを提供し、多様な企業用途に適応させること。
• ブロックチェーンベースのRBACが、従来のプラットフォームおよび既存のブロックチェーンプラットフォームを上回る性能とコスト効率を示すことを実証すること。

提案手法

• システムは、スマートコントラクトに実装されたRBACポリシー（ロール、ロール階層、制約）をEOSブロックチェーン上に配置する。
• 管理者ユーザー（発行者）はスマートコントラクトを介してロールの割り当てと取り消しを管理し、組織の変化に応じた動的な適応が可能になる。
• このソリューションは、EOSのgRPCベースAPIとブロックチェーンネイティブなスマートコントラクト実行を活用し、アクセス制御意思決定を透明かつ改ざん不可能に実装する。
• ロールの委任は手数料ゼロの取引によりサポートされ、運用コストの低減と導入可能性の向上が図られる。
• すべてのアクセス制御ポリシー更新が改ざんできないブロックチェーン・レジストリに保存されることで、監査可能性が保証される。
• PoC実装はEOSIOスマートコントラクトを用いて構築され、実世界のワークロード条件下でのパフォーマンスが評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 EOSブロックチェーンプラットフォームは、手数料ゼロの低遅延ロールベースアクセス制御をスケーラブルにサポートできるか？
• RQ2 提案されたRBACシステムは、スルーレート、ブロック生成時間、コントラクト実行時間の観点から、既存のブロックチェーンプラットフォームと比較してどのように異なるか？
• RQ3 スマートコントラクトを用いたロール管理により、組織の動的なロール変更をどの程度効果的に処理できるか？
• RQ4 手数料を負担せずに、安全で効率的なロール委任を実現できるか？
• RQ5 提案されたブロックチェーンベースのRBACフレームワークは、企業規模かつプライバシーに配慮したアプリケーションに適しているか？

主な発見

• EOSベースのRBACシステムは、従来のブロックチェーンプラットフォームと比較して顕著に遅延が低く、1秒未塔のブロック生成時間を達成した。
• システムは1秒あたり数百万件の取引を処理でき、既存のブロックチェーンプラットフォームを上回る優れたスルーレートを示した。
• EOSの最適化されたコンセンサスメカニズムと効率的なスマートコントラクト実行環境のおかげで、コントラクト実行時間が最小限に抑えられた。
• EOSのリソース割り当てモデルにより取引手数料が完全に排除され、大規模な展開においてコスト効率が高まった。
• 手数料ゼロの取引により、ロールの効率的な委任が可能となり、実際の組織環境における使いやすさが向上した。
• パフォーマンスベンチマークにより、提案されたソリューションが、コスト、遅延、スルーレート、ブロック時間のすべての主要指標で、既存のブロックチェーンプラットフォームを上回ることが確認された。