[論文レビュー] When Money Learns to Fly: Towards Sensing as a Service Applications Using Bitcoin

Kay Noyen, Dirk Volland+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2014

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 15被引用数 16

ひとこと要約

本論文は、分散型で低コストなマイクロペイメントおよび認証プロトコルとしてのビットコインの利用を提案し、IoTエコシステムにおけるセンシング・アズ・ア・サービス（S2aaS）を可能にする。ビットコインの分散性、スクリプタブル性、暗号学的に検証可能な性質を活用することで、著者らは、信頼を必要としないピアツーピア取引により、センサー・データ提供者が公平に報酬を得られることを実証した。これにより、グローバルなセンサー市場におけるデータモノタリゼーションおよびアイデンティティ管理の主要なシステム的障壁を克服できる。

ABSTRACT

Sensing-as-a-Service (S2aaS) is an emerging Internet of Things (IOT) business model pattern. To be technically feasible and to effectively allow for broad adoption, S2aaS implementations have to overcome manifold systemic hurdles, specifically regarding payment and sensor identification. In an effort to overcome these hurdles, we propose Bitcoin as protocol for S2aaS networks. To lay the groundwork and start the conversation about disruptive changes that Bitcoin technology could bring to S2aaS concepts and IOT in general, we identify and discuss the core characteristics that could drive those changes. We present a conceptual example and describe the basic process of exchanging data for cash using Bitcoin.

研究の動機と目的

• センシング・アズ・ア・サービス（S2aaS）の導入におけるシステム的課題、すなわちマイクロペイメント、センサーID、データ整合性を解決すること。
• ビットコインのコア的特徴が、IoTベースのセンサー市場における公平で信頼性の高い、スケーラブルなデータ交換をどのように可能にするかを調査すること。
• グローバルで分散型のセンサー・データ市場を支援するため、S2aaSアーキテクチャへのビットコインの統合を促す概念的フレームワークを提言すること。
• ビットコインのスクリプティングおよびブロックチェーン機能が、IoTにおけるデータモノタリゼーションおよびアクセス制御にどのように利用可能かを検討すること。
• ブロックチェーン技術、特にビットコインの統合を、新たなIoTビジネスモデルにおける研究的議論を開始すること。

提案手法

• センサー・データ所有権、支払い、アクセス権利の記録に、ビットコインのブロックチェーンを信頼を必要としない台帳として使用すること。
• デジタル署名および公開鍵・秘密鍵ペアを活用して、安全で偽名のセンサー識別および認証を可能にすること。
• 支払いの確認後にデータを解放するエスクロー的なメカニズムを実現するため、マルチシグネチャ取引を実装すること。
• 時間ロック付きおよびマイクロペイメントチャネルプロトコルを活用して、センサー提供者とデータ消費者間で迅速かつ低手数料の取引を実現すること。
• 条件付き契約（例：保証契約）を生成するために、ビットコインのスクリプトシステムを適用し、支払いの閾値に達した場合にのみデータを解放すること。
• データハッシュをブロックチェーンに保存することで、センサー・データの暗号学的に検証可能で改ざん不能な性質を実現すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ビットコインの分散アーキテクチャは、グローバルで多様な参加者が関与するセンサー・データ市場における信頼性とインfra構築の障壁をどのように克服できるか？
• RQ2 ビットコインのマイクロペイメント機能は、S2aaSにおけるセンサー・データ提供者に対する公平でスケーラブルな報酬支払いをどのように可能にするか？
• RQ3 ビットコインのスクリプティングおよび暗号学的特徴は、IoTシステムにおける安全で検証可能かつ改ざん不能なセンサー・データ交換をどのように支援するか？
• RQ4 新たなS2aaSビジネスモデルにおけるネットワーク効果の「鶏と卵」問題を解決するために、ビットコインはどのような役割を果たせるか？
• RQ5 ビットコインの特性は、分散型でありながら経済的に持続可能な新しい形のデータマーケットプレイスをどのように可能にするか？

主な発見

• ビットコインの分散型でオープンな性質により、中央集権的な仲介者に依存せずに、信頼を必要としないピアツーピアのセンサー・データ交換が可能になる。
• ビットコインのスクリプトシステムの活用により、資金調達の閾値に達した場合にのみデータを解放する条件付き契約（例：保証契約）を構築できる。
• 時間ロック付きおよびマルチシグネチャ取引に基づくマイクロペイメントチャネルにより、継続的なセンサー・データサブスクリプションに不可欠な低コストで高頻度の支払いが実現できる。
• デジタル署名およびブロックチェーンハッシュを用いた暗号学的検証により、データの整合性が保証され、データの出所および改ざんのない証明が可能になる。
• 公開鍵暗号を用いた偽名の識別により、個人の身元を暴露せずに安全なセンサーおよびユーザー認証が可能になる。
• ビットコインのコア的特徴の統合により、プロトコル層に直接経済的インcentiveを埋め込むことで、S2aaSにおける公平な市場メカニズムを促進できる。