[논문 리뷰] When Money Learns to Fly: Towards Sensing as a Service Applications Using Bitcoin

Kay Noyen, Dirk Volland외 2명|arXiv (Cornell University)|2014. 09. 20.

IoT and Edge/Fog Computing참고 문헌 15인용 수 16

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 기반의 탈중앙화된 저비용 마이크로결제 및 인증 프로토콜로 비트코인을 활용하여 IoT 생태계에서 센싱 앤 어 서비스(S2aaS)를 가능하게 하려는 것을 제안한다. 비트코인의 탈중앙화성, 스크립터블성, 암호학적 검증 가능성을 활용함으로써, 저자들은 신뢰할 수 없는 P2P 거래를 통해 센서 데이터 제공자가 공정하게 보상받을 수 있음을 입증한다. 이는 글로벌 센서 시장에서의 데이터 상용화 및 신원 관리에 있어 핵심적인 체계적 장애 요소를 극복한다.

ABSTRACT

Sensing-as-a-Service (S2aaS) is an emerging Internet of Things (IOT) business model pattern. To be technically feasible and to effectively allow for broad adoption, S2aaS implementations have to overcome manifold systemic hurdles, specifically regarding payment and sensor identification. In an effort to overcome these hurdles, we propose Bitcoin as protocol for S2aaS networks. To lay the groundwork and start the conversation about disruptive changes that Bitcoin technology could bring to S2aaS concepts and IOT in general, we identify and discuss the core characteristics that could drive those changes. We present a conceptual example and describe the basic process of exchanging data for cash using Bitcoin.

연구 동기 및 목표

• 센싱 앤 어 서비스(S2aaS) 도입에 있어 마이크로결제, 센서 신원, 데이터 무결성 등의 체계적 과제를 해결하기 위해.
• 비트코인의 핵심적 특성이 IoT 기반 센서 시장에서 공정하고 신뢰할 수 없고 확장 가능한 데이터 교환을 어떻게 가능하게 하는지 탐구하기 위해.
• 글로벌 탈중앙화 센서 데이터 시장 지원을 위한 S2aaS 아키텍처에 비트코인을 통합하기 위한 개념적 프레임워크를 제안하기 위해.
• 비트코인의 스크립팅 및 블록체인 기능이 IoT 환경에서의 데이터 상용화 및 액세스 제어에 어떻게 활용될 수 있는지 탐색하기 위해.
• 블록체인 기술, 특히 비트코인의 통합을 새로운 IoT 비즈니스 모델에 적용하기 위한 연구 논의를 시작하기 위해.

제안 방법

• 센서 데이터 소유권, 지불 내역, 액세스 권한을 기록하기 위해 비트코인의 블록체인을 신뢰할 수 없는 원장으로 활용하기 위해.
• 비트코인의 디지털 서명 및 공개-비밀 키 쌍을 활용하여 안전하고 의사명의 센서 식별 및 인증을 가능하게 하기 위해.
• 지급이 이루어지면 데이터가 해제되는 에스크로 유사 메커니즘을 가능하게 하기 위해 다중 서명 거래를 구현하기 위해.
• 시간 잠금 및 마이크로결제 채널 프로토콜을 활용하여 센서 제공자와 데이터 소비자 간의 빠르고 저비용 거래를 가능하게 하기 위해.
• 조건부 계약(예: 보증 계약)을 생성하기 위해 비트코인의 스크립팅 시스템을 적용하여 지급 기준이 충족될 때만 데이터가 해제되도록 하기 위해.
• 블록체인에 데이터 해시를 저장하여 센서 데이터의 암호학적 검증 가능성과 변조 방지성을 확보하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비트코인의 탈중앙화 아키텍처는 글로벌 다면적 센서 데이터 시장에서 신뢰 및 인프라 장벽을 어떻게 극복할 수 있는가?
• RQ2 비트코인의 마이크로결제 기능은 S2aaS에서 센서 데이터 제공자에게 공정하고 확장 가능한 보상 체계를 어떻게 실현할 수 있는가?
• RQ3 비트코인의 스크립팅 및 암호학적 기능은 IoT 시스템에서 안전하고 검증 가능하며 변조 방지 가능한 센서 데이터 교환을 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ4 비트코인은 신규 S2aaS 비즈니스 모델에서 네트워크 효과의 닭과 계란 문제를 어떻게 해결할 수 있는가?
• RQ5 비트코인의 특성은 탈중앙화되고 경제적으로 지속 가능한 새로운 형태의 데이터 마켓플레이스를 어떻게 가능하게 하는가?

주요 결과

• 비트코인의 탈중앙화되고 개방적인 성격 덕분에 중앙 집중형 중개자에 의존하지 않고도 신뢰할 수 없는 P2P 방식의 센서 데이터 교환을 가능하게 한다.
• 비트코인의 스크립팅 시스템을 활용하면 지급 기준에 도달할 때만 데이터가 해제되는 조건부 계약(예: 보증 계약)을 생성할 수 있다.
• 시간 잠금 및 다중 서명 거래를 기반으로 한 마이크로결제 채널은 지속적인 센서 데이터 구독에 필수적인 저비용·고빈도 거래를 가능하게 한다.
• 디지털 서명 및 블록체인 해싱을 통한 암호학적 검증 가능성을 통해 데이터 무결성이 보장되며, 데이터 출처 및 변조 방지 증명이 가능하다.
• 공개키 암호화를 통한 의사명의 식별을 통해 개인 신원을暴露하지 않으면서도 안전한 센서 및 사용자 인증이 가능하다.
• 비트코인의 핵심 특성 통합은 프로토콜 계층에 직접 경제적 인centive를 통합함으로써 S2aaS에서 공정한 시장 역학을 이끌 수 있다.