[논문 리뷰] Towards Trusted Social Networks with Blockchain Technology

Yize Chen, Quanlai Li외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 01. 09.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 15인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 기반의 소셜 네트워크 모델을 제안하며, 가상의 정보 크레딧과 스마트 계약을 통해 피어 투 피어 정보 교환에서 신뢰성에 기반한 인centivization을 통해 잘못된 정보 확산을 줄인다. SBIR(Susceptible-Blocked-Infected-Recovered) 프레임워크를 사용해 잘못된 정보의 확산을 모델링함으로써, 저자들은 부분적인 블록체인 도입만으로도 정점에서의 잘못된 정보 밀도를 최대 48% 감소시키고, 확산을 100일 이상 지연시켜 대규모 오인정보를 크게 억제할 수 있음을 보여준다.

ABSTRACT

Large-scale rumor spreading could pose severe social and economic damages. The emergence of online social networks along with the new media can even make rumor spreading more severe. Effective control of rumor spreading is of theoretical and practical significance. This paper takes the first step to understand how the blockchain technology can help limit the spread of rumors. Specifically, we develop a new paradigm for social networks embedded with the blockchain technology, which employs decentralized contracts to motivate trust networks as well as secure information exchange contract. We design a blockchain-based sequential algorithm which utilizes virtual information credits for each peer-to-peer information exchange. We validate the effectiveness of the blockchain-enabled social network on limiting the rumor spreading. Simulation results validate our algorithm design in avoiding rapid and intense rumor spreading, and motivate better mechanism design for trusted social networks.

연구 동기 및 목표

• 현대 소셜 네트워크에서 신속하고 검증되지 않은 정보 유포로 인해 발생하는 대규모로 피해를 주는 잘못된 정보 확산 문제를 해결하기 위해.
• 탈중앙화된 신뢰성과 스마트 계약을 통해 블록체인 기술이 검증되지 않은 또는 허위 정보의 확산을 효과적으로 제한할 수 있는지 탐색하기 위해.
• 개인의 신뢰성과 정보의 신뢰성 수준을 반영하기 위해 가상 정보 크레딧을 활용하는 메커니즘을 설계하여, 승인되지 않은 콘텐츠의 확산을 저지하기 위해.
• 블록체인 참여 및 신뢰도 평가 점수를 포함한 수정된 SIR 모델을 사용하여, 블록체인 도입이 잘못된 정보 동역학에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 검증 가능하고 변조 방지 기능이 있는 정보 교환 프로토콜을 갖춘 미래의 신뢰 기반 소셜 네트워크 설계를 위한 기반을 마련하기 위해.

제안 방법

• 각 피어가 자신의 신뢰성과 공유하는 정보의 신뢰성 수준을 반영하는 가상 정보 크레딧을 할당받는 블록체인 통합 소셜 네트워크 모델을 설계한다.
• 스마트 계약 기반 시스템을 구현하여 정보 교환 규칙을 강제한다: 충분한 가상 크레딧을 확보한 사용자만 정보를 확산할 수 있으며, 검증 및 피드백에 따라 크레딧이 조정된다.
• SIR(Susceptible-Infected-Recovered) 모델을 블록체인 참여를 반영한 SBIR(Susceptible-Blocked-Infected-Recovered) 프레임워크로 수정하여, 'Blocked'가 계약 제약로 인해 잘못된 정보를 의심하는 사용자를 나타내도록 블록체인 참여를 고려한 잘못된 정보 동역학을 모델링한다.
• 블록체인 계약에 서명한 사용자 비율인 ε(분수)와 확산자가 잘못된 정보로 간주하는 데에 소요되는 시간 비율인 δ를 도입하여, 블록체인 도입 수준과 사용자들의 회의심 정도를 시뮬레이션한다.
• 접속성과 블록체인 침투율이 잘못된 정보 확산에 미치는 영향을 평가하기 위해, 희박한 네트워크(k̄=10)와 농축된 네트워크(k̄=50)의 다양한 네트워크 구조에서 정보 확산을 시뮬레이션한다.
• 수치적 시뮬레이션을 통해 기존 네트워크와 블록체인 강화 네트워크 간의 잘못된 정보 동역학—정점 밀도, 지속 기간, 전환 비율—을 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 기반 스마트 계약 참여가 소셜 네트워크에서 잘못된 정보 확산의 정점 밀도와 지속 기간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 가상 정보 크레딧 도입이 검증되지 않은 또는 승인되지 않은 정보의 확산을 어느 정도 줄일 수 있는가?
• RQ3 네트워크 밀도(희박한 연결 대 비희박한 연결)와 블록체인 침투율(ε)이 잘못된 정보 동역학에 상호작용하여 영향을 미치는 방식은 무엇인가?
• RQ4 블록체인 도입(ε)과 사용자 회의심도(δ)의 병합 효과가 확산자가 억제자로 전환하는 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 블록체인 기반 신뢰 메커니즘이 잘못된 정보 확산을 충분히 지연시키고 약화시킬 수 있는가? 이는 외부 요소(예: 사실 확인)의 효과적인 개입을 가능하게 하는가?

주요 결과

• 농축된 소셜 네트워크(k̄=50)에서 블록체인 없이 잘못된 정보가 확산될 경우, 확산자가 정점에 도달할 때까지 전체 사용자 수의 81% 이상이 영향을 받으며, 100일 이상 지속된다.
• 부분적인 블록체인 도입(ε=0.5) 시, 정점에서의 잘못된 정보 밀도는 48%로 감소하여 오인정보 유포의 규모가 크게 줄어듦을 보여준다.
• 블록체인 참여도(ε)가 높아질수록 잘못된 정보 확산의 정점이 지연되며, 이는 외부의 사실 확인 또는 개입을 위한 더 긴 윈도우를 제공한다.
• ε가 증가함에 따라 억제자로 전환하는 사용자 수(R(T)/N)도 증가하여, 블록체인 참여가 잘못된 정보에 대한 장기적 회의심을 증가시킴을 나타낸다.
• δ 값이 높을수록(사용자들이 잘못된 정보에 대해 더 회의적일수록), 확산자 밀도가 감소하며, 고도의 ε와 결합될 경우 잘못된 정보 확산이 강력하고 지속적으로 억제됨을 보여준다.
• 시뮬레이션 결과는 블록체인 기반 가상 크레딧 시스템이 정보 흐름을 효과적으로 규제하여 소셜 네트워크 내에서 잘못된 정보 유포의 속도와 규모를 모두 감소시킬 수 있음을 확인한다.