[논문 리뷰] An Auditability, Transparent, and Privacy-Preserving for Supply Chain Traceability Based on Blockchain

Bora Buğra Sezer, Selçuk Topal외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 03. 18.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 22인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 스마트 계약과 암호 기법을 사용하여 감사 가능성, 투명성 및 기밀 보호를 보장하는 블록체인 기반 공급망 추적 프레임워크를 제안한다. 디지털 서명과 제로 지식 증명을 활용함으로써 시스템은 단일 제품 ID를 통해 참가자가 제품 진술을 검증할 수 있도록 하면서도 민감한 데이터를 보호하여 중앙 집중식 기관에 의존하지 않고도 실시간으로 위변조 방지 추적을 실현한다.

ABSTRACT

Traceability and auditability are key structures that are vital in supply chain management and construction. However, trust is the most important aspect of customers in these systems. Also, we have to rely on third parties to trade in centralized systems. Although current exist frameworks for these solutions in the supply chain, these have work poor traceability and lack of real-time information, and especially lack of privacy-preserving. In this paper, we propose a privacy-preserving framework for supply chain traceability that using smart contracts. Development processes, model implementation, and smart contracts are presented in detail and we show cryptographic techniques in these technologies to address the aforementioned. Finally, thanks to traceability and auditability, customers and other parties can view with a single product ID and also verified with digital signature the claims of the actors in the system.

연구 동기 및 목표

• 중앙 집중식 공급망 시스템에서의 신뢰 부족과 기밀 보호 문제를 해결하기 위해.
• 기존 추적 프레임워크의 한계, 즉 실시간 데이터 접근성 부족과 부적절한 기밀 보호 수준을 해결하기 위해.
• 민감한 비즈니스 데이터를 노출하지 않으면서도 종단 간 감사 가능성과 투명성을 보장하는 탈중앙화된 시스템을 설계하기 위해.
• 디지털 서명과 제로 지식 증명과 같은 암호 기반 원리들을 스마트 계약에 통합하여 안전하고 검증 가능한 추적을 가능하게 하기 위해.
• 고객과 감사 기관이 단일 제품 ID와 암호 증명만으로도 공급망 진술을 검증할 수 있도록 하기 위해.

제안 방법

• 공급망 이벤트가 위변조를 쉽게 드러내는 방식으로 기록되도록 허가된 블록체인을 사용한다.
• 스마트 계약을 구현하여 공급망 참가자 간의 추적 규칙을 자동화하고 강제한다.
• 참가자가 공급망에서 제기하는 진술의 신원을 확인하고 검증하기 위해 디지털 서명을 사용한다.
• 거래 금액이나 공급업체 식별자와 같은 민감한 정보를 드러내지 않으면서도 데이터 무결성을 검증하기 위해 제로 지식 증명(ZKPs)을 활용한다.
• 각 제품에 고유한 ID를 할당하여 블록체인상의 전체 이력과 연결함으로써 완전한 추적 가능성을 확보한다.
• 암호 기법을 통해 데이터 기밀성을 보장하면서도, 권한이 있는 당사자에게는 검증 가능성과 감사 가능성을 유지한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 탈중앙화된 환경에서 공급망 추적을 동시에 투명성과 기밀 보호가 보장되도록 할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 민감한 비즈니스 데이터를 폭 드러내지 않으면서도 감사 가능성을 확보할 수 있는 암호 기법은 무엇인가?
• RQ3 스마트 계약을 어떻게 활용하여 공급망 진술의 신뢰 없는 검증을 보장할 수 있는가?
• RQ4 제로 지식 증명은 블록체인 기반 공급망 시스템에서 기밀 보호를 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ5 단일 제품 ID로 다수의 참가자 간에 완전하고 검증 가능한 추적을 가능하게 하면서도 기밀성을 유지할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 프레임워크는 단일 제품 ID와 암호 기반 검증을 통해 실시간으로 종단 간 추적을 가능하게 한다.
• 디지털 서명은 공급망 참가자가 제기하는 모든 진술이 진짜이고 위변조되지 않았음을 보장한다.
• 제로 지식 증명은 기초적인 민감한 정보를 드러내지 않으면서도 데이터 무결성을 검증할 수 있게 하여 기밀성을 유지한다.
• 시스템은 권한이 있는 당사자가 접근할 수 있는 투명하고 변조 불가능한 블록체인 로그를 통해 감사 가능성을 달성한다.
• 스마트 계약은 추적 규칙를 자동화하고 강제함으로써 제3자 중개자의 의존도를 감소시킨다.
• 암호 기법을 스마트 계약에 통합함으로써 공급망 전반에서 보안성과 검증 가능성을 동시에 확보한다.