[논문 리뷰] Humanode Whitepaper: You are [not] a bot

Dato Kavazi, Victor Smirnov외 7명|arXiv (Cornell University)|2021. 01. 01.

Biometric Identification and Security참고 문헌 77인용 수 3

한 줄 요약

Humanode는 암호학적으로 검증된 인간 생체 정보를 통해 보호되는 탈중앙화된 금융 네트워크를 제안한다. 암호화된 얼굴 템플릿과 생체 활성 검증을 통해 시비 공격을 방지하며, 노드 참여를 검증 가능한 인간 신원과 연결하고, 실제 경제 활동과 연계된 혁신적인 발행 알고리즘(Fath)을 구현함으로써 기존의 PoW 및 PoS 시스템에 비해 공정하고 확장성 있고 지속 가능한 대안을 제공하고자 한다.

ABSTRACT

The advent of blockchain technology has led to a massive wave of different decentralized ledger technology (DLT) solutions. Such projects as Bitcoin and Ethereum have shifted the paradigm of how to transact value in a decentralized manner, but their various core technologies have their own advantages and disadvantages. This paper aims to describe an alternative to modern decentralized financial networks by introducing the Humanode network. Humanode is a network safeguarded by cryptographically secure bio-authorized nodes. Users will be able to deploy nodes by staking their encrypted biometric data. This approach can potentially lead to the creation of a public, permissionless financial network based on consensus between equal human nodes with algorithm-based emission mechanisms targeting real value growth and proportional emission. Humanode combines different technological stacks to achieve a decentralized, secure, scalable, efficient, consistent, immutable, and sustainable financial network: 1) a bio-authorization module based on cryptographically secure neural networks for the private classification of 3D templates of users' faces 2) a private Liveness detection mechanism for identification of real human beings 3) a Substrate module as a blockchain layer 4) a cost-based fee system 5) a Vortex decentralized autonomous organization (DAO) governing system 6) a monetary policy and algorithm, Fath, where monetary supply reacts to real value growth and emission is proportional. All of these implemented technologies have nuances that are crucial for the integrity of the network. In this paper we address these details, describing problems that might occur and their possible solutions. The main goal of Humanode is to create a stable and just financial network that relies on the existence of human life.

연구 동기 및 목표

• 증명된 인간 신원에 기반한 합의 기반으로 기존 PoS 및 PoW 시스템의 부자 중심 거버넌스 문제를 해결하고자 한다.
• 암호학적으로 안전하고 개인정보 보호 기능을 갖춘 생체 정보 인증을 통해 탈중앙화 네트워크에서 시비 공격을 제거하고자 한다.
• 금융 스테이킹에 기반한 투자 유인보다는 실제 경제 가치 증대와 연계된 지속 가능한 통화 정책(Fath)을 설계하고자 한다.
• 인간 노드가 즉각적으로 투표 권한을 위임할 수 있고, 해제 기간이 없는 액티브한 거버넌스 메커니즘을 통해 유동적이고 허가 없는 거버넌스를 실현하고자 한다.
• 다중 모odal 생체 정보 활성 검증 및 zero-knowledge proofs를 통한 검증 가능한 계산을 통해 장기적인 네트워크 무결성을 확보하고자 한다.

제안 방법

• 모듈식이고 확장 가능한 블록체인 아키텍처를 위한 러스트 기반의 Substrate 블록체인 레이어를 사용한다.
• 3D 얼굴 템플릿 시스템과 컨volutional 신경망(CNN)을 활용해 개인 정보 보호 기능을 갖춘 암호화된 생체 정보 분류를 수행한다.
• 실제 인간과 스푸핑 시도를 구분하기 위해 주동적(active) 및 수동적(passive) 생체 활성 검증을 구현한다.
• 함수형 암호화와 zero-knowledge proofs(ZKPs)를 적용해 암호화된 생체 정보 특징 간의 안전하고 비밀 유지된 매칭을 가능하게 한다.
• 거래 기반 발행 모델인 Fath 알고리즘을 도입하여 거래량과 네트워크 성장에 따라 공급을 동적으로 조정한다.
• 탈중앙화 거버넌스를 위한 Vortex DAO를 구현하며, 인간 노드가 제안 품질과 신뢰도에 따라 투표 권한을 게이트키에 위임한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 경제적 스테이킹이나 계산 작업에 의존하지 않고 탈중앙화 금융 네트워크가 어떻게 시비 공격에 저항할 수 있는가?
• RQ2 대규모에서 암호학적으로 안전하고 개인정보 보호 기능이 있는 생체 정보 인증이 가능할 수 있는가?
• RQ3 금융 스테이킹에 기반한 유인보다 실제 경제 가치 창출에 반영된 통화 정책은 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ4 거버넌스가 탈중앙화되어 있고 민주적 압력이나 엘리트의 지배로부터 저항력을 갖추기 위해 어떤 메커니즘이 필요한가?
• RQ5 zero-knowledge proofs는 생체 정보 매칭과 어떻게 통합되어 개인 정보를 보호하면서도 검증 가능한 신원 확인을 가능하게 하는가?

주요 결과

• Humanode 네트워크는 각 노드가 고유한 인간을 대표하도록 암호화된 생체 정보 데이터 스테이킹을 요구함으로써 시비 공격에 저항한다.
• Fath 발행 알고리즘은 거래량과 실제 경제 활동에 따라 동적으로 통화 공급을 조정하여 비례적이고 지속 가능한 발행을 촉진한다.
• zero-knowledge proofs는 원시 데이터를暴露하지 않고도 암호화된 생체 정보 특징 간의 안전하고 비밀 유지된 비교를 가능하게 하여 프라이버시와 보안을 강화한다.
• 주동적(예: 깜빡임, 머리 움직임) 및 수동적(예: 미세 표정 분석) 생체 활성 검증 메커니즘은 스푸핑 위험을 크게 감소시킨다.
• Vortex DAO를 통한 거버넌스는 즉각적인 위임 및 재위임이 가능하여 해제 기간이 없으며, 민주적이고 반응성이 높은 액티브 디모크라시를 실현한다.
• 신경 신호 및 생체 정보 모odal리티 스코어링을 포함한 다중 모달 생체 정보 접근 방식은 스푸핑 및 특징 복원 공격에 대한 강건성을 향상시킨다.