[논문 리뷰] Blockchain Enabled Data Marketplace -- Design and Challenges

Prabal Banerjee, Sushmita Ruj|arXiv (Cornell University)|2018. 11. 28.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 12인용 수 25

한 줄 요약

이 논문은 스마트 계약과 암호 기법을 통해 공정성, 기밀성, 보안성 및 규제 준수를 보장하는 블록체인 기반 데이터 마켓플레이스를 제안한다. 블록체인을 활용해 위변조 방지 트랜잭션 로깅을 구현하고, 조건자(예: 해시 기반)를 사용해 데이터 무결성을 검증함으로써, 시스템은 안전하고 감사 가능한 데이터 거래를 가능하게 하며, 공모 및 데이터 泄露 위험을 완화한다.

ABSTRACT

Data is of unprecedented importance today. The most valuable companies of today treat data as a commodity, which they trade and earn revenues. To facilitate such trading, data marketplaces have emerged. Present data marketplaces are inadequate as they fail to satisfy all the desirable properties - fairness, efficiency, security, privacy and adherence to regulations. In this article, we propose a blockchain enabled data marketplace solution that fulfills all required properties. We outline the design, show how to design such a system and discuss the challenges in building a complete data marketplace.

연구 동기 및 목표

• 기존 데이터 마켓플레이스가 종종 공정성, 기밀성 및 규제 준수 부족을 겪는 문제를 해결하기 위해.
• 블록체인 기술을 활용해 안전하고 투명하며 감사 가능한 데이터 거래 시스템을 설계하기 위해.
• 기밀성을 훼손하지 않으면서도 데이터의 무결성 보장과 중복 방지를 위해.
• 강력한 인cent라이즈 메커니즘을 통해 공모 및 악성 행위를 억제하기 위해.
• 법적 준수 및 스마트 계약의 형식적 검증을 마켓플레이스 프레임워크에 통합하기 위해.

제안 방법

• 모든 데이터 거래 및 소유권 이력 기록을 위해 분산형이며 변조 불가능한 레거시로 블록체인 레이어를 사용하기 위해.
• 스마트 계약을 활용해 공정한 교환을 보장: 둘 다 자신의 권리를 확보하거나, 둘 다 확보하지 못함으로써 원자성을 확보하기 위해.
• 데이터 정확성을 검증하기 위해 데이터 유효성 조건자 Φ (예: 해시 기반)를 정의하기 위해.
• 데이터 내용을 폭 lộ하지 않으면서도 중복된 데이터 구매를 탐지하기 위해 수렴 암호화를 적용하기 위해.
• 검색 가능한 암호화 및 안전한 계산을 통합해 암호화된 데이터 상에서 기밀성 보장된 검색 및 분석을 가능하게 하기 위해.
• 악성 행동을 억제하고 마켓플레이스 내에서 정직한 참여를 촉진하기 위해 인센티브 메커니즘 설계하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인과 스마트 계약을 활용해 데이터 마켓플레이스가 구매자와 판매자 간의 공정한 교환을 어떻게 보장할 수 있는가?
• RQ2 어떤 암호 기법이 데이터 기밀성을 유지하면서도 데이터 무결성 검증을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ3 민감한 데이터를 泄露하지 않으면서도 중복된 데이터 구매를 어떻게 방지할 수 있는가?
• RQ4 법적 및 규제 요구사항을 프로그래밍 가능하고 검증 가능한 방식으로 어떻게 표현하고 시행할 수 있는가?
• RQ5 탈중앙화된 데이터 마켓플레이스에서 공모 및 악성 행위를 효과적으로 억제할 수 있는 인센티브 구조는 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 블록체인 기반 설계는 둘 다 합의된 물품을 확보하거나, 둘 다 확보하지 못함으로써 양자 간의 단절을 방지함으로써 공정한 교환을 보장한다.
• 충돌에 저항하는 해시 함수를 조건자 Φ의 일부로 사용함으로써, 사기 가능성의 가능성이 극히 낮아지며 데이터 정확성에 강력한 보장을 제공한다.
• 수렴 암호화는 데이터 자체를 폭로하지 않으면서도 중복된 데이터 구매를 탐지할 수 있는 실용적인 접근법을 제공하며, 기밀성을 유지한다.
• 시스템은 선택적 투명성을 지원하여, 규제 당국이 사용자 기밀성을 훼손하지 않고도 트랜잭션을 감사할 수 있도록 한다.
• 형식적 검증과 감사된 스마트 계약 표준(예: ERC-20)은 규제 준수 코드의 취약성을 방지하는 데 핵심적이다.
• 확장성과 성능은 여전히 열려 있는 과제이며, 특히 온체인에서 대규모 데이터 트랜잭션을 처리할 경우에 해당한다.