[논문 리뷰] Enforceable Data Sharing Agreements Using Smart Contracts

Kevin Liu, Harsh Desai외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 04. 27.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 3인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 이더리움 스마트 컨트랙트를 활용해 데이터 공유 계약을 자동으로 이행하는 블록체인 기반 프레임워크를 제안한다. 이는 징벌에 대한 투표 메커니즘을 통해 동적이고 안전하며 감사 가능한 이행을 가능하게 한다. 시스템은 법적 계약 파rameter에서 사용자 정의 가능한 스마트 컨트랙트를 생성하여 개인정보 및 규제 요건을 충족시키며, 소송 및 수동 관리에 대한 의존도를 줄인다.

ABSTRACT

As more and more data is collected for various reasons, the sharing of such data becomes paramount to increasing its value. Many applications ranging from smart cities to personalized health care require individuals and organizations to share data at an unprecedented scale. Data sharing is crucial in today's world, but due to privacy reasons, security concerns and regulation issues, the conditions under which the sharing occurs needs to be carefully specified. Currently, this process is done by lawyers and requires the costly signing of legal agreements. In many cases, these data sharing agreements are hard to track, manage or enforce. In this work, we propose a novel alternative for tracking, managing and especially enforcing such data sharing agreements using smart contracts and blockchain technology. We design a framework that generates smart contracts from parameters based on legal data sharing agreements. The terms in these agreements are automatically enforced by the system. Monetary punishment can be employed using secure voting by external auditors to hold the violators accountable. Our experimental evaluation shows that our proposed framework is efficient and low-cost.

연구 동기 및 목표

• 소송 및 법적 절차를 통한 수동적인 법적 데이터 공유 계약의 관리 및 이행에 따른 높은 비용과 비효율성을 해결하기 위해.
• 블록체인과 스마트 컨트랙트를 활용해 자동화되고 투명하며 위변조 방지 가능한 데이터 공유 조건의 이행을 가능하게 하기 위해.
• 데이터 소유권과 개인정보 보호를 유지하면서도 융통성 있고 사용자 정의 가능한 데이터 공유 조건을 지원하기 위해.
• 제3자 감사자가 참여하는 안전하고 탈중앙화된 투표 메커니즘을 도입해 계약 위반에 대한 징벌을 결정하고 이행하기 위해.
• 이더리움 Ropsten 네트워크를 사용해 실제 환경에서의 구현을 평가함으로써 시스템의 효율성과 비용 효율성을 점검하기 위해.

제안 방법

• 프레임워크는 법적 데이터 공유 계약에서 추출한 파rameter에서 이더리움 스마트 컨트랙트를 생성하여 조건의 자동 이행을 가능하게 한다.
• 두 컨트랙트 아키텍처를 사용한다: 데이터 교환을 관리하는 DataShare 컨트랙트와 감사자가 위반의 심각도와 징벌 금액을 투표하는 CongressContract.
• 징벌은 금전 이체 방식으로 이행되며, 감사자가 안전하게 투표하여 위반에 적절한 처벌을 결정한다.
• 시스템은 탈중앙화된 데이터 저장을 지원하여 데이터 제공자가 자신의 데이터를 유지 관리할 수 있도록 하면서도 검증 가능한 공유를 가능하게 한다.
• 스마트 컨트랙트는 실행 후 자동으로 파기되어 온체인 스토리지 최소화와 가스 비용 절감을 도모한다.
• 정의된 기준에 기반한 안전한 투표 메커니즘을 도입해 징벌 결정의 공정성을 확보하고 공모 방지를 방지한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존의 법적 절차에 의존하지 않고 데이터 공유 계약을 어떻게 자동으로 이행할 수 있는가?
• RQ2 이더리움에서 사용자 정의 가능한 스마트 컨트랙트를 데이터 공유에 배포하고 실행할 경우 성능 오버헤드는 얼마나 되는가?
• RQ3 제3자 감사자가 탈중앙화된 방식으로 계약 위반에 대한 징벌을 어떻게 안전하고 신뢰성 있게 결정할 수 있는가?
• RQ4 제안된 프레임워크는 데이터 공유 계약의 관리 비용과 복잡성을 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ5 시스템은 검증 가능하고 감사 가능한 데이터 공유를 가능하게 하면서도 데이터 기밀성과 소유권을 어떻게 유지하는가?

주요 결과

• 이더리움 Ropsten 네트워크에서 DataShare 컨트랙트를 채굴하는 평균 시간은 20~50초였으며, 채굴자 선택에 따라 중간 정도의 변동성이 있었다.
• CongressContract를 채굴하는 평균 시간은 25~40초였으며, DataShare 컨트랙트와 유사한 성능 특성을 보였다.
• DataShare 컨트랙트 배포 시 가스 소비량은 1명의 투표자 기준 1,549,929 웨이에서 10명의 투표자 기준 1,745,750 웨이까지 범위를 보였으며, 투표자 수에 따라 선형적으로 증가했다.
• CongressContract의 가스 소비량은 1명의 투표자 기준 2,181,014 웨이에서 10명의 투표자 기준 2,183,669 웨이까지 범위를 보였으며, DataShare 컨트랙트보다 略히 높은 기본 비용을 지녔다.
• DataShare 컨트랙트의 배포 시간 변동성이 가장 높았던 경우는 7명의 투표자일 때였고, 가장 낮았던 경우는 6명의 투표자일 때였으며, 이는 네트워크 행동이 균일하지 않음을 시사했다.
• 시스템은 저비용이고 효율적인 실행을 보였으며, 가스 사용량과 배포 시간이 실제 환경 구현에 있어 허용 가능한 범위 내에 유지되었다.