[論文レビュー] Smart Contract SLAs for Dense Small-Cell-as-a-Service

Emanuele Di Pascale, Jasmina McMenamy+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 13, 2017

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 1被引用数 41

ひとこと要約

本論文は、スマートコントラクトを用いた自動化により、小セルプロバイダー（SCP）とモバイルネットワークオペレータ（MNO）の間でサービスレベル契約（SLA）を自動化する、Ethereumベースのソリューションを提案する。Small-Cell-as-a-Service（SCaaS）モデルにおいて、スケーラブルで信頼性が高く、コスト効率の良いインfraストラクチャ共有を実現する。このアプローチでは、サービス違反に対するコードによる罰則と、トラフィックに応じた自動支払いを採用し、分散型で動的かつリアルタイムなRAN容量共有のプロトタイプを示している。

ABSTRACT

The disruptive power of blockchain technologies represents a great opportunity to re-imagine standard practices of telecommunication networks and to identify critical areas that can benefit from brand new approaches. As a starting point for this debate, we look at the current limits of infrastructure sharing, and specifically at the Small-Cell-as-a-Service trend, asking ourselves how we could push it to its natural extreme: a scenario in which any individual home or business user can become a service provider for mobile network operators, freed from all the scalability and legal constraints that are inherent to the current modus operandi. We propose the adoption of smart contracts to implement simple but effective Service Level Agreements (SLAs) between small cell providers and mobile operators, and present an example contract template based on the Ethereum blockchain.

研究の動機と目的

• SCaaS展開において、MNOと小規模なSCPとの間で長期的なSLA交渉のスケーラビリティと法的複雑性を解決すること。
• 現在の制限である、個人または小規模事業者が高い取引コストと調整コストのため、インフラストラクチャ共有に効果的に参加できない問題を克服すること。
• ブロックチェーンベースのスマートコントラクトが、SLAの自動化と強制を可能にし、従来の法的契約への依存を減らし、動的かつマルチテナントのRAN共有を実現する方法を検討すること。

提案手法

• Ethereumブロックチェーン上に、SCPとMNO間のSLA条項（パフォーマンスに基づく支払いと違反に対する罰則を含む）をエンコード・強制するスマートコントラクトを設計する。
• 支払いメカニズムとして、事前に合意されたキロバイト単価に基づき、データスルーレットに比例した定期的支払いを実装する。この際、引き出しパターン（withdrawal pattern）を用いる。
• MNOとSCP間の非同期で監査可能な通知を可能にするために、ブロックチェーンイベント（例：PeriodicPayout、InsufficientThroughput）を活用する。
• MNOの監視システムが起動するthroughputBreach関数を統合し、SLA違反を検出し、SCPに対して比例する差し引かれた罰金を適用する。
• 繰り返しの違反に対しては、自動的にSCPをMNOのサービス登録から除外する「3ストライクルール」を導入する。
• Ethereumの公開レジャーレビューによりコードの透明性と不変性を確保し、信頼性のない環境でも信頼を高める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スマートコントラクトは、SCaaSモデルにおけるMNOと小規模SCP間のSLA確立にかかるコストと複雑さをどのように低減できるか？
• RQ2 動的かつマルチテナントのRAN共有を実現するには、自動化されたパフォーマンス検証を可能にするためにどのような技術的メカニズムが必要か？
• RQ3 従来の法的強制手段に依存せずに、ブロックチェーンベースの契約がどのようにサービスレベルの罰則と支払いを強制できるか？
• RQ4 標準化されたコードベースのSLAモデルにより、個人ユーザーおよび小規模事業者が実用的なRANインfraストラクチャプロバイダーとして参加可能になるか？
• RQ5 モバイルネットワークにおける重要なネットワークサービス契約にスマートコントラクトを適用する際の主な制限およびリスクは何か？

主な発見

• 提案されたスマートコントラクトプロトタイプは、Ethereumを用いてSLAの強制を自動化し、MNOとSCPの間で信頼性のない環境でもコード主導の契約を実現した。
• 測定されたデータスルーレットに基づく自動支払いは実現可能であり、引き出しパターンといったEthereumのベストプラクティスを用いて実装可能である。
• QCIごとのスルーレット不足といったサービス違反は、オンチェーンイベントと罰則メカニズムにより検出可能かつ強制可能である。
• 罰則は、既存または将来の支払いから比例的に差し引かれる形で適用され、SCPがサービス品質を維持するインcentiveを提供する。
• 「3ストライクルール」メカニズムにより、継続的に不適合なSCPは自動的に除外され、人的介入なしにネットワーク品質が維持される。
• 法的曖昧さやコード脆弱性といった制限が存在するが、プロトタイプは、複雑なSLAを自己実行可能でオンチェーンの論理に効果的に変換できることを示している。