[论文解读] A Note on the Blockchain Trilemma for Decentralized Identity: Learning from Experiments with Hyperledger Indy

Paul Dunphy|arXiv (Cornell University)|Apr 12, 2022

Blockchain Technology Applications and Security被引用 5

一句话总结

本文在去中心化身份背景下，针对区块链三难困境——可扩展性、安全性和去中心化，通过评估 Hyperledger Indy 作为信任注册表，展开研究。在 AWS 上对超过 45,000 笔交易进行实证实验后发现，Indy 的可扩展性限制制约了交易处理，影响了不可否认性，并对大规模身份联盟中的部署构成挑战，凸显了在 KYC 工作负载下信任注册表设计中的权衡。

ABSTRACT

The challenge to establish and verify human identity over the Internet in a secure and privacy-respecting way is long-standing. In this paper, we explore the blockchain trilemma of scalability, security, and decentralization in the context of the Trust Registry: a root of trust for a decentralized identity scheme that enables read and write access to shared records and is tamper-resistant. We make a case study of Hyperledger Indy -- an open-source technology bespoke for decentralized identity -- and conduct two empirical experiments to measure the latency of more than 45,000 transactions in the naturalistic environment of Amazon Web Services. We conclude that issues of Trust Registry scalability have multiple facets. While Hyperledger Indy captures data useful to underpin a decentralized identity scheme, the knock-on effect of its scalability limitations may indeed place constraints on properties of security and decentralization. The current credential verification process relies on transaction processing by a ledger with transaction processing bottlenecks, which may constrain the ideal of non-repudiation.

研究动机与目标

• 分析区块链三难困境——可扩展性、安全性与去中心化——在去中心化身份系统中的影响。
• 评估 Hyperledger Indy 作为去中心化身份中信任注册表的适用性，特别是在受监管的 KYC 环境中。
• 基于实证性能数据，识别适用于特定上下文的信任注册表设计原则。
• 评估在存在交易处理瓶颈的系统中，不可否认性实现的可行性。
• 理解基于账本的凭证存储与撤销机制对系统可扩展性和用户控制权的影响。

提出的方法

• 在 Amazon Web Services 中部署的 Hyperledger Indy 上，对超过 45,000 笔交易进行了两次实证延迟测量。
• 通过改变客户端硬件配置和网络规模（Indy 节点数量），评估不同条件下的性能表现。
• 测量在高负载下，撤销注册表的读取延迟以及交易积压的清除时间。
• 分析将可验证凭证和撤销数据直接存储在账本上所带来的影响。
• 评估依赖完整账本读取的终端用户客户端和依赖方所面临的影响。
• 探讨与不可否认性相关的架构权衡，包括使用短期凭证和缓存策略。

实验结果

研究问题

• RQ1 客户端硬件配置和网络规模如何影响 Hyperledger Indy 中的交易处理延迟？
• RQ2 在中等规模的身份联盟中，将凭证和撤销数据存储在账本上在多大程度上制约了可扩展性？
• RQ3 Hyperledger Indy 当前的设计能否在实际部署中支持不可否认性属性？
• RQ4 Indy 交易处理中的性能瓶颈有哪些，这些瓶颈如何影响信任注册表的可用性？
• RQ5 Indy 架构中的设计选择如何影响去中心化、安全性和可扩展性之间的平衡？

主要发现

• 更强大的客户端配置降低了读取请求延迟，表明客户端性能是系统响应速度的影响因素之一。
• 更大的 Indy 节点网络降低了清除交易积压的能力，表明网络规模对可扩展性有负面影响。
• 在节点数量极少且负载较高的情况下，单个撤销注册表读取的四分位距（IQR）达到约 19 秒，表明存在显著延迟。
• 将凭证透明度和撤销数据存储在账本上对可扩展性构成约束，特别是对必须直接读取账本的终端用户客户端而言。
• 当前依赖账本交易处理的凭证验证流程，由于处理瓶颈，可能制约不可否认性的理想实现。
• 本研究建议，使用短期凭证和本地缓存撤销状态，可缓解部分可扩展性和不可否认性方面的挑战。