[논문 리뷰] A Blockchain-based Educational Record Repository

Bessa, Emanuel E., Martins, Joberto S B|arXiv (Cornell University)|2019. 01. 21.

Open Education and E-Learning인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 edi플로마와 e증명서와 같은 학술 자격 증명의 안전하고 변하지 않으며 글로벌하게 접근 가능한 저장 및 검증을 가능하게 하는 커퍼라티브 블록체인 기반 교육 기록 저장소인 BcER2를 제안한다. Hyperledger Composer를 기반으로 구축된 이 시스템은 암호학적 해시와 합의 기반 메커니즘을 통해 진위성을 보장하며, 접근 제어를 강화하고 무단 접근을 저지하는 바탕으로, 다수의 사용자 간에 10건의 교육 기록을 성공적으로 생성, 배포, 검증하는 프로토타입을 구현하였다.

ABSTRACT

The Blockchain technology was initially adopted to implement various cryptocurrencies. Currently, Blockchain is foreseen as a general purpose technology with a huge potential in many areas. Blockchain-based applications have inherent characteristics like authenticity, immutability and consensus. Beyond that, records stored on Blockchain ledger can be accessed any time and from any location. Blockchain has a great potential for managing and maintaining educational records. This paper presents a Blockchain-based Educational Record Repository (BcER2) that manages and distributes educational assets for academic and industry professionals. The BcER2 system allows educational records like e-diplomas and e-certicates to be securely and seamless transferred, shared and distributed by parties.

연구 동기 및 목표

• 표준화되지 않고 글로벌 접근성이 떨어지는 기존의 중심화된, 종종 신뢰할 수 없는 교육 기록 시스템의 한계를 해결하기 위해.
• 블록체인의 변하지 않음과 탈중앙화 특성을 통해 edi플로마와 e증명서와 같은 학술 자격 증명의 보안성, 진위성, 신뢰성을 향상시키기 위해.
• 대학, 고용주, 개인 간에 교육 기록을 원활하고 효율적이며 글로벌하게 공유할 수 있도록 하기 위해.
• 블록체인 기술을 활용해 디지털 교육 자산을 표준화되고 안전하며 확장 가능한 프레임워크로 관리하는 것을 목적으로 한다.
• 실제 대학 환경에서 학술 자격 증명의 인증 및 배포를 위한 블록체인 기반 시스템의 실현 가능성과 보안성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 승인된 기관(예: 대학)이 기록을 발행할 수 있고, 공개적으로 검증이 가능한 커퍼라티브 블록체인 아키텍처를 채택한다.
• 자산(예: e증명서), 참가자(예: 학생, 조정자), 거래(예: 발행, 검증)를 모델링하기 위해 기반 프레임워크로 Hyperledger Composer를 사용한다.
• 각 블록이 이전 블록과 암호학적으로 연결되어 있어 데이터 무결성과 불변성을 확보한다.
• 생성, 읽기, 업데이트, 삭제 권한을 역할 기반으로 정의하기 위해 액세스 제어 목록(Access Control List, ACL)을 구현한다.
• 자격 증명 발행 및 검증과 같은 비즈니스 로직을 자동화하기 위해 자바스크립트 기반의 거래 프로세서를 활용한다.
• 로컬 서버(Ubuntu 16.04, Docker, Node.js 8.12)에 시스템을 배포하고, 브라우저 기반 인터페이스를 통해 사용자 상호작용을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 기반 시스템이 edi플로마와 e증명서와 같은 학술 자격 증명의 진위성과 불변성을 효과적으로 보장할 수 있는가?
• RQ2 커퍼라티브 블록체인 모델은 중심화된 기관에 의존하지 않고도 안전하고 확장 가능하며 글로벌하게 접근 가능한 교육 기록 관리에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ3 제안된 BcER2 시스템이 교육 기록의 무단 접근과 변조를 어느 정도 효과적으로 방지하는가?
• RQ4 Hyperledger Composer의 통합은 블록체인 기반 교육 기록 저장소의 개발 및 배포를 어떻게 효율적으로 가능하게 하는가?
• RQ5 이러한 시스템을 실제 학술 및 전문 환경에 구현할 경우 실용적 영향과 제약 사항은 무엇인가?

주요 결과

• BcER2 시스템은 블록체인에 10건의 고유한 교육 기록(e증명서)을 성공적으로 생성하고 저장하여 디지털 자격 증명 발행의 실현 가능성을 입증하였다.
• 다수의 사용자가 공개적으로 기록을 검증할 수 있도록 보장하여, 기록이 어디서든 접근 가능하고 검증 가능함을 확인하였다.
• 시스템의 액세스 제어 메커니즘이 무단 접근 시도를 성공적으로 차단하여, 구현의 보안성을 확인하였다.
• 프로토타입은 교육 기록 환경 내에서 블록체인의 핵심 특성인 불변성, 합의 기반 검증, 암호학적 무결성의 타당성을 검증하였다.
• 시스템은 원활한 거래 처리와 역할 기반 액세스 제어를 보여주었으며, UNIFACS 기관의 조정자가 기록을 발행하고 사용자가 신분증 카드를 사용해 기록을 검증할 수 있었다.
• 확장성은 이 구현에서 평가되지 않았으며, 향후 대규모 배포 환경에서의 성능에 대한 연구가 필요함을 시사한다.