[논문 리뷰] Using Block Chain for Peer-to-Peer Proof-of-Location.

Giacomo Brambilla, Michele Amoretti외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 07. 01.

Privacy-Preserving Technologies in Data인용 수 34

한 줄 요약

이 논문은 특정 지리적 위치와 시간에 사용자가 존재했음을 확인하는 증명서를 생성하고 검증하기 위한 탈중앙화된 블록체인 기반 피어 투 피어 시스템을 제안한다. 블록체인의 변하지 않는 성질과 탈중앙화 특성을 활용하여, 사용자 프라이버시를 해치지 않으면서도 중앙 집중적 기관에 의존하지 않고도 위치 신뢰성을 확보한다.

ABSTRACT

Location-Based Services (LBSs) build upon geographic information to provide users with location-dependent functionalities. In such a context, it is particularly important that geographic locations claimed by users are the actual ones. Verification approaches proposed in the last few years are not satisfactory, as they depend on a centralized infrastructure that entails a high risk to the privacy of users. In this paper, we present a novel approach for producing proofs-of-location, i.e., digital certificates that attest someone's presence at a certain geographic location, at some point in time, whereby LBSs can validate user locations. In particular, our approach relies on the block chain - mostly known for being Bitcoin's core technology - to design a completely decentralized peer-to-peer architecture that guarantees location trustworthiness and preserves user privacy, at the same time.

연구 동기 및 목표

• 위치 기반 서비스(LBS)에서 사용자 위치를 신뢰성 있고 프라이버시를 보존하는 방법의 부족을 해결하기 위해.
• 기존 위치 기반 증명 시스템에서 사용자 프라이버시를 해칠 수 있는 중앙 집중적 인프라에 대한 의존도를 제거하기 위해.
• 검증 가능하고 신뢰할 수 있는 위치 증명을 위한 블록체인 기술을 활용한 탈중앙화된 피어 투 피어 아키텍처를 설계하기 위해.
• 사용자 위치 주장이 암호학적으로 검증 가능하면서도 사용자 익명성과 데이터 기밀성을 유지할 수 있도록 보장하기 위해.

제안 방법

• 탈중앙화된 방식으로 위치 증명을 저장하고 검증하기 위해 블록체인 기술을 기반 인프라로 활용한다.
• 사용자의 위치와 타임스탬프를 손상 여부를 쉽게 드러내는 디지털 증명서에 결합하기 위해 암호학적 기법을 적용한다.
• 중앙 기관이나 신뢰할 수 있는 제3자 없이도 피어 투 피어 방식으로 위치 주장의 유효성을 검증할 수 있도록 한다.
• 사용자가 암호학적으로 서명한 위치 증명을 블록체인에 기록하여 공개적으로 검증할 수 있도록 프로토콜을 설계한다.
• 사용자 신원을 익명화하면서도 여전히 위치 검증이 가능하도록 제로 지식 증명 또는 링 서명과 같은 프라이버시 보존 메커니즘을 통합한다.
• 블록체인의 합의 알고리즘과 암호학적 해시 특성을 통해 위치 기록의 불변성과 감사 가능성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중앙 집중적 제어 없이 탈중앙화되고 신뢰할 수 없는 환경에서 어떻게 위치 증명을 생성하고 검증할 수 있는가?
• RQ2 사용자가 제공한 지리적 위치의 진위성과 무결성을 보장하면서도 사용자 프라이버시를 유지할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 블록체인 기술이 실생활 LBS 응용 프로그램에 적합한 확장성과 효율성을 갖춘 위치 기반 증명 시스템을 효과적으로 지원할 수 있는가?
• RQ4 증명의 신뢰성을 훼손하지 않으면서도 위치 검증 과정에서 사용자 익명성을 유지할 수 있는 방법은 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 시스템은 사용자 위치 검증에 중앙 집중적 기관이 필요로 하는 것을 성공적으로 제거하여 단일 장애 지점과 프라이버시 리스크를 줄였다.
• 블록체인 기반 저장은 위치 증명이 장기적으로 불변하고 암호학적으로 검증 가능하다는 점을 보장한다.
• 탈중앙화된 아키텍처는 피어 투 피어 검증을 지원하여 시스템의 내구성과 신뢰성을 향상시킨다.
• 사용자 신원과 위치 주장 간의 연결 가능성을 방지하는 암호학적 기법을 통해 프라이버시가 유지된다.
• 신뢰성 있고 확장 가능하며 프라이버시를 보존하는 위치 기반 증명 메커니즘을 제공함으로써 기존 LBS에의 통합 가능성을 입증했다.