[논문 리뷰] Metaverse Native Communication: A Blockchain and Spectrum Prospective

Hao Xu, Zihao Li외 4명|arXiv (Cornell University)|2022. 03. 16.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 메타버스를 위한 블록체인 네이티브 커뮤니케이션 프레임워크를 제안하며, 기존 IP 기반 네트워킹에 의존하지 않는 암호화되고 신원 기반의 주소 체계를 제공한다. 블록체인을 활용한 분산 신원 및 액세스 제어를 통합하고, 전용 대역폭 할당을 주장함으로써, 엔드 투 엔드 암호화와 인cent라이브드 라우팅을 지원하는 안전하고 확장 가능하며 프라이버시를 보장하는 메타버스 커뮤니케이션을 실현한다.

ABSTRACT

Metaverse depicts a vista of constructing a virtual environment parallel to the real world so people can communicate with others and objects through digital entities. In the real world, communication relies on identities and addresses that are recognized by authorities, no matter the link is established via post, email, mobile phone, or landline. Metaverse, however, is different from the real world, which requires a single identity belongs to the individual. This identity can be an encrypted virtual address in the metaverse but no one can trace or verify it. In order to achieve such addresses to hide individuals in the metaverse, re-mapping the virtual address to the individual's identity and a specific spectrum to support the address-based communication for the metaverse are needed. Therefore, metaverse native or meta-native communications based on blockchain could be a promising solution to directly connect entities with their native encrypted addresses that gets rid of the existing network services based on IP, cellular, HTTP, etc. This paper proposes a vision of blockchain, encrypted address and address-based access model for all users, devices, services, etc. to contribute to the metaverse. Furthermore, the allocation architecture of a designated spectrum for the metaverse is proposed to remove the barrier to access to the metaverse/blockchain in response to the initiatives of metaverse and decentralized Internet.

연구 동기 및 목표

• 기존 메타버스 아키텍처에서의 네이티브 신원 및 액세스 메커니즘 부족 문제를 해결하기 위해, 블록체인 기반 암호화 주소를 도입한다.
• 메타버스에서 기존 IP 기반 네트워킹의 한계를 극복하기 위해 분산원장 기술을 활용한 직접적이고 주소 기반의 커뮤니케이션을 가능하게 한다.
• 메타버스 서비스 및 분산 네트워크를 위한 저지연, 고용량 무선 액세스를 지원하기 위해 전용 대역폭 할당을 주장한다.
• 양자 컴퓨팅의 위협에 대비하기 위해 후양자 기반 암호 알고리즘을 통합함으로써 메타버스의 장기적 보안을 확보한다.
• 메타버스의 기초 인프라에 '규제 설계' 방식을 도입함으로써 프라이버시 보장 암호화와 규제 준수를 조화시킨다.

제안 방법

• 모든 실체(사용자, 장치, 서비스)가 기존 식별자 대신 암호화된 주소를 블록체인에 저장하여 보호하는 메타 네이티브 커뮤니케이션 모델을 제안한다.
• 블록체인의 불변 레거시와 스마트 컨트랙트를 활용해 중앙 집중식 기관 없이도 신원 바인딩, 액세스 제어 및 서비스 탐색을 관리한다.
• 블록체인 기반 토큰을 활용한 동적이고 인센티브 기반 라우팅 메커니즘을 도입하여, 비활동 상태이거나 수면 모드인 노드의 데이터 포워딩 참여를 유도한다.
• 메타버스를 위한 전용 무선 대역폭 할당 모델을 주장하여, 기존 셀룰러 또는 IP 인프라에 의존하지 않고도 효율적이고 저지연, 확장 가능한 커뮤니케이션을 가능하게 한다.
• 미래의 양자 공격에 대비해 공개 키 인프라의 보안을 강화하기 위해, 특히 격자 기반 기법을 포함한 후양자 기반 암호 알고리즘을 통합한다.
• 스펙트럼 권리의 2차 거래를 가능하게 하는 스펙트럼 마켓 메커니즘을 제안하여 자원 효율성을 향상시키고, 운영자 관리 네트워크 및 자가 관리 네트워크 배포 모두를 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 기술을 활용해 메타버스에서 분산형, 신원 기반 커뮤니케이션 시스템을 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 전용 대역폭 할당은 메타버스 서비스를 위한 확장 가능하고 저지연 무선 액세스를 어떻게 지원하는가?
• RQ3 노드가 비활동 상태이거나 응답이 없을 수 있는 분산형, 암호화된 메타버스 환경에서 라우팅은 어떻게 유지할 수 있는가?
• RQ4 엔드 투 엔드 암호화는 메타버스에서 법 집행 및 규제 준수에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 후양자 기반 암호 알고리즘은 메타버스의 암호화된 신원을 뒷받침하는 공개 키 인프라의 보안을 어떻게 강화하는가?

주요 결과

• 블록체인 기반 암호화 주소는 IP나 중앙 집중식 인증에 의존하지 않고도 프라이버시를 보장하는 분산형 커뮤니케이션을 가능하게 하며, 메타버스의 기초 신원 및 액세스 메커니즘으로 기능할 수 있다.
• 메타버스 애플리케이션(예: AR/VR 및 믹스드 레얼리티)을 위한 확장 가능하고 저지연 액세스를 보장하기 위해 전용 대역폭 할당이 필수적이다.
• 블록체인 토큰 기반 동적이고 인센티브 기반 라우팅 체계는 노드가 지속적으로 활성화되어 있지 않더라도 데이터 포워딩에의 참여를 효과적으로 유도할 수 있다.
• 특히 격자 기반 기법을 포함한 후양자 기반 암호 알고리즘은 향후 양자 공격에 대비해 공개 키 인프라의 보안을 강화하는 데 필수적이다.
• 블록체인과 암호화 주소의 통합은 엔드 투 엔드 암호화로 인해 규제 도전 과제를 야기하며, 이에 대비해 사전적 '규제 설계' 프레임워크가 개인정보 보호와 법 집행 요구 사항의 균형을 이루기 위해 필요하다.
• 제안된 모델은 NFT가 서비스 게이트웨이 및 소유권 식별자로 기능할 수 있도록 해, 자생적이고 분산형 생태계를 조성하며, 지속 가능하고 안전한 메타버스 경제를 지원한다.