[論文レビュー] When Services Computing Meets Blockchain: Challenges and Opportunities

Xiaoyun Li, Zibin Zheng+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2020

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 76被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、プライバシーのリスク、情報の封印、インcentiveメカニズムといった主な課題に対処するため、サービスコンピューティングとブロックチェーン技術の統合を調査する。ブロックチェーンの分散化、スマートコントラクト、暗号化セキュリティを活用することで、創出、発見、構成、仲裁といったサービスライフサイクルの各段階において、信頼性、相互運用性、自動化を向上させる統合フレームワークを提案する。ブロックチェーン・アズ・ア・サービス（BaaS）は、スケーラブルな展開を可能にする主要な促進要因として浮上している。

ABSTRACT

Services computing can offer a high-level abstraction to support diverse applications via encapsulating various computing infrastructures. Though services computing has greatly boosted the productivity of developers, it is faced with three main challenges: privacy and security risks, information silo, and pricing mechanisms and incentives. The recent advances of blockchain bring opportunities to address the challenges of services computing due to its build-in encryption as well as digital signature schemes, decentralization feature, and intrinsic incentive mechanisms. In this paper, we present a survey to investigate the integration of blockchain with services computing. The integration of blockchain with services computing mainly exhibits merits in two aspects: i) blockchain can potentially address key challenges of services computing and ii) services computing can also promote blockchain development. In particular, we categorize the current literature of services computing based on blockchain into five types: services creation, services discovery, services recommendation, services composition, and services arbitration. Moreover, we generalize Blockchain as a Service (BaaS) architecture and summarize the representative BaaS platforms. In addition, we also outline open issues of blockchain-based services computing and BaaS.

研究の動機と目的

• サービスコンピューティングにおける主な課題を分析すること：プライバシーおよびセキュリティリスク、情報の封印、価格設定／インcentiveメカニズム。
• ブロックチェーン技術が分散化、暗号化、スマートコントラクトを通じてこれらの課題をどのように解決できるかを調査すること。
• ブロックチェーンベースのサービスコンピューティングを5つの主要分野に分類すること：創出、発見、推薦、構成、仲裁。
• 既存のブロックチェーン・アズ・ア・サービス（BaaS）プラットフォームとそのアーキテクチャ設計を調査・比較すること。
• 将来の研究のため、ブロックチェーンベースのサービスコンピューティングおよびBaaSにおける技術的および非技術的課題を特定すること。

提案手法

• ブロックチェーン統合サービスコンピューティングに関する既存の文献を、創出、発見、推薦、構成、仲裁の5つのサービスライフサイクルフェーズに分類すること。
• 暗号化、分散化、スマートコントラクト、内在的インcentiveといったブロックチェーンのコア機能を、サービスコンピューティングの課題解決の促進要因として分析すること。
• ブロックチェーンインフラを抽象化し、多様なアプリケーションワークロードをサポートする階層的BaaSアーキテクチャを提案すること。
• スタック、スケーラビリティ、統合能力に基づいて代表的なBaaSプラットフォーム（例：Amazon QLDB、Azure Blockchain、IBM Blockchain）を調査すること。
• システムの複雑さ、高コスト、規制リスク、標準化の欠如といった技術的および非技術的障壁を特定すること。
• 拡張性、セキュリティ、開発者へのアクセス性といった次元で、BaaSプラットフォームを比較分析して評価すること。

Figure 1: When services computing meets blockchain

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は、サービスコンピューティングにおけるプライバシーおよびセキュリティリスクをどのように軽減できるか？
• RQ2 ブロックチェーンは、分散型サービスエコシステムにおける情報の封印をどのように克服するか？
• RQ3 スマートコントラクトおよび分散型インcentiveは、サービスコンピューティングにおける価格設定およびインcentiveメカニズムをどのように改善するか？
• RQ4 ブロックチェーン・アズ・ア・サービス（BaaS）プラットフォームの主なアーキテクチャパターンおよび機能的コンポーネントは何か？
• RQ5 スケールアップしてブロックチェーンベースのサービスコンピューティングを展開するにあたり、主な技術的および非技術的課題は何か？

主な発見

• ブロックチェーンの組み込み型暗号化およびデジタル署名は、サービスコンピューティングにおけるデータの不正利用およびプライバシー漏洩を顕著に低減する。
• 分散化は、DDoS攻撃やシステム障害といった集中型攻撃のリスクを軽減し、システムのレジリエンスを向上させる。
• スマートコントラクトは、信頼性のない自動化インcentiveを可能にし、開発者への貢献やバグ報告に対する報酬支払いなど、エコシステム参加の促進に寄与する。
• Amazon QLDB や IBM Blockchain といったBaaSプラットフォームは、ブロックチェーンのデプロイおよび管理を簡素化する抽象化レイヤーを提供する。
• 進展は見られるものの、BaaSプラットフォームは、特にサーバーヲスおよびマイクロサービスベースのサービスアーキテクチャをサポートする点で柔軟性に欠ける。
• 公開ブロックチェーンであっても、DAOの脆弱性や取引の匿名性解除といったセキュリティ上の脆弱性が、依然として未解決の課題のまま残っている。

Figure 2: Services requesters, services vendors and services agents play three main roles in services computing