[논문 리뷰] Identity and Personhood in Digital Democracy: Evaluating Inclusion, Equality, Security, and Privacy in Pseudonym Parties and Other Proofs of Personhood

Bryan Ford|arXiv (Cornell University)|2020. 11. 04.

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting참고 문헌 42인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 안전한 디지털 민주주의를 위한 기초적 대안으로 디지털 시민권을 제안하며, 재활용 가능한 프라이버시 보호 기능을 갖춘 디지털 토큰을 발행하는 정기적인 대면 행사인 '익명 파티'(pseudonym parties)를 도입한다. 이는 기존의 신원 기반 시스템(예: 사회망, 스테이킹 기반 증명)이 시빌 공격에 취약한 데 비해, 신체적 확인과 연합된 교차 증언을 통해 강제성 저항성과 포괄성을 확보할 수 있음을 보여준다. 다만 확장성과 공격에 대한 내성은 여전히 도전 과제이다.

ABSTRACT

Digital identity seems like a prerequisite for digital democracy: how can we ensure "one person, one vote" online without identifying voters? But digital identity solutions - ID checking, biometrics, self-sovereign identity, and trust networks - all present flaws, leaving users vulnerable to exclusion, identity loss or theft, and coercion. These flaws may be insurmountable because digital identity is a cart pulling the horse. We cannot achieve digital identity secure enough for the weight of digital democracy, until we build it on a solid foundation of "digital personhood." While identity is about distinguishing one person from another through attributes or affiliations, personhood is about giving all real people inalienable digital participation rights independent of identity, including protection against erosion of their democratic rights through identity loss, theft, coercion, or fakery. We explore and analyze alternative approaches to "proof of personhood" that may provide this missing foundation. Pseudonym parties marry the transparency of periodic physical-world events with the power of digital tokens between events. These tokens represent limited-term but renewable claims usable for purposes such as online voting or liquid democracy, sampled juries or deliberative polls, abuse-resistant social communication, or minting universal basic income in a permissionless cryptocurrency. Enhancing pseudonym parties to provide participants a moment of enforced physical security and privacy can address coercion and vote-buying risks that plague today's E-voting systems. We also examine other proposed approaches to proof of personhood, some of which offer conveniences such as all-online participation. These alternatives currently fall short of satisfying all the key digital personhood goals, unfortunately, but offer valuable insights into the challenges we face.

연구 동기 및 목표

• 디지털 민주주의의 근본적 결함인, 빈약한 디지털 신원 시스템에 의존하지 않고도 한 사람의 투표를 보장하는 것.
• 정부가 발행하는 신분증, 생체 정보, 자율 신원 등 기존 디지털 신원 솔루션의 한계를 규명하여 프라이버시, 평등성, 보안성을 유지하는 데 기여하는 것.
• 모든 자연인에게 신원 속성(예: 국적, 생체 정보, 재산)과 무관하게 이행 불가능한 권리로서 디지털 시민권을 제안함으로써 안전하고 포괄적이며 프라이버시 보장된 디지털 참여를 가능하게 하는 것.
• 디지털 거버넌스에서 신원을 증명하는 데 실용적이고 확장 가능하며 강제성에 저항하는 방법으로 익명 파티를 평가하는 것.
• 특히 시빌 공격에 취약한 대안적 신원 증명 기반 시스템의 취약점을 분석하고 장기적 지속 가능성 여부를 평가하는 것.

제안 방법

• 익명 파티는 참가자들이 직접 관찰을 통해 신체적 존재를 확인하고, 디지털 토큰을 발행하는 정기적인 대면 행사이다.
• 토큰은 시간 제한이 있으며 재발급 가능하며, 페르소나에 암호학적으로 연결되어 온라인 투표, 리퀴드 민주주의, 심의 회의 등에 활용될 수 있다.
• 보안은 연합된 조직 방식을 통해 향상되며, 여러 지역 행사 간 디지털 증거와 증인 보고서를 통해 상호 검증한다.
• 강제성 저항성은 행사 중 신체적 비밀 보장과 익명성을 유지함으로써 달성되며, 투표 매수나 감시를 방지한다.
• 집단 검증에서 실제 무고한 자원 봉사자에 대한 의존도를 줄이기 위해 임계값 메커니즘(예: 50% 참여)을 사용한다. 이는 공격 표면을 최소화한다.
• 시빌 공격 분석 모델은 공격자가 수익을 재투자함으로써 이득을 얻는 방식을 모델링하며, 조건이 유리할 경우(예: 네 명의 그룹) 조건이 불리할지라도, 진정한 사용자 수가 공격자의 시빌 생성 속도보다 느리게 증가한다면 결국 공격자가 지배하게 된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 국적, 생체 정보, 재산 등 신원 속성과 무관하게 디지털 시민권을 확립할 수 있는가? 이는 포함성과 평등성을 보장하는 데 기여하는가?
• RQ2 디지털 투표 시스템에서 강제성과 투표 매수에 저항할 수 있는 신원 증명 방법은 무엇인가?
• RQ3 익명 파티는 기존의 디지털 신원 및 신원 증명 기반 시스템에 비해 안전하고 확장 가능하며 프라이버시 보장된 대안으로서 어느 정도 기능하는가?
• RQ4 사회적 신뢰 네트워크나 임계값 검증 기반의 신원 증명 기반 시스템은 장기적으로 시빌 공격에 얼마나 취약한가?
• RQ5 토큰 기반 시스템(예: 기본소득)의 경제적 인centive가 공격자가 시간이 지남에 따라 시빌 제어력을 확장하는 데 악용될 수 있는가?

주요 결과

• 익명 파티는 대면 확인 행사 중 신체적 비밀 보장과 익명성을 강제함으로써 강력한 강제성 저항성을 확보할 수 있다.
• 교차 증인과 디지털 증거를 통한 연합 모델은 책임성과 중앙 집중적 신뢰에 대한 의존도를 감소시켜 보다 안정적인 시스템을 만든다.
• 더 큰 그룹 크기(예: 네 명)일지라도, 진정한 사용자 수가 공격자의 시빌 생성 속도보다 느리게 증가한다면, 시빌 공격자는 여전히 진정한 사용자보다 유의미한 이득을 얻을 수 있다.
• 투자 기반 증명 기반 시스템(예: 스테이킹 또는 작업 기반 증명)은 재산이 많은 참가자가 지나치게 영향력을 행사함으로써 평등성을 보장하지 못한다.
• 사회적 신뢰 네트워크와 임계값 검증 메커니즘은 시빌 공격을 늦출 수는 있지만 완전히 막지는 못한다. 특히 공격자가 수익을 재투자해 더 많은 위장 신원을 생성할 수 있다면 더욱 그렇다.
• 익명 파티 시스템에서 공격자가 10%의 신원을 제어할 경우, 임계값 요구 조건과 쌍지정 확률 덕분에 무임자 비용을 약 60% 할인받을 수 있으며, 이는 자가 유지를 위한 시빌 성장을 가능하게 한다.