[논문 리뷰] Certifying Provenance of Scientific Datasets with Self-sovereign Identity and Verifiable Credentials

Iain Barclay, Swapna Krishnakumar Radha외 3명|arXiv (Cornell University)|2020. 04. 06.

Scientific Computing and Data Management참고 문헌 10인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 과학적 데이터셋의 기원과 신뢰성에 대해 암호학적으로 인증할 수 있는 탈중앙화된 프레임워크를 제안한다. 자가주권 신원(SI), 탈중앙화된 식별자(DID), 검증 가능한 증명서(VC)를 활용하여, 출판사가 윤리적 출처 및 데이터 무결성과 같은 기술적 주장에 대해 기계로 검증 가능한 증명서를 발행함으로써, 사용자가 중심화된 기관에 의존하지 않고도 데이터셋의 진위성을 암호학적으로 검증할 수 있도록 한다. 이는 공유된 과학적 데이터의 신뢰성과 재사용성을 크게 향상시킨다.

ABSTRACT

In order to increase the value of scientific datasets and improve research outcomes, it is important that only trustworthy data is used. This paper presents mechanisms by which scientists and the organisations they represent can certify the authenticity of characteristics and provenance of any datasets they publish so that secondary users can inspect and gain confidence in the qualities of data they source. By drawing on data models and protocols used to provide self-sovereign ownership of identity and personal data to individuals, we conclude that providing self-sovereignty to data assets offers a viable approach for institutions to certify qualities of their datasets in a cryptography secure manner, and enables secondary data users to efficiently perform verification of the authenticity of such certifications. By building upon emerging standards for decentralized identification and cryptographically verifiable credentials, we envisage an infrastructure of tools being developed to foster adoption of metadata certification schemes, and improving the quality of information provided in support of shared data assets.

연구 동기 및 목표

• 데이터 품질과 기원에 대한 신뢰 부족으로 인해 과학적 데이터셋의 재사용률이 낮은 문제를 해결하기 위해.
• 데이터셋 출판사가 윤리적 출처 및 데이터 무결성과 같은 데이터셋 속성에 대해 암호학적으로 검증 가능한 진술을 발행할 수 있도록 하기 위해.
• 탈중앙화된 신원 표준(DID 및 VC)을 활용하여 암호학적으로 안전하고, 개인정보 보호 기능을 갖추며, 상호운용성이 보장되는 신뢰 모델을 구축하기 위해.
• 소프트웨어 에이전트와 표준 프로토콜을 통해 제3자 사용자가 자동으로 데이터셋 증명서를 검증할 수 있도록 지원하기 위해.
• DOI와 같은 기존 데이터 인프라와의 통합을 통해 과학 분야 전반에서 신뢰를 향상시키기 위해.

제안 방법

• 이 접근법은 각 데이터셋에 탈중앙화된 식별자(DID)를 할당하여 자가주권 실체(self-sovereign entity)로 기능하도록 하는 자가주권 신원(SSI) 원칙을 사용한다.
• 데이터셋 에이전트(DSA)는 개인 키와 공개 DID를 가진 소프트웨어 프로세스로, 신뢰 상호작용에서 데이터셋을 대표한다.
• 출판사는 '데이터 해시' 및 '윤리적 출처 확보'와 같은 진술을 포함한 JSON 형식의 스키마를 사용하여 DSA에 검증 가능한 증명서를 발행한다.
• 증명서는 출판사에 의해 암호학적으로 서명되며, 데이터셋의 암호학적 해시를 통해 데이터셋에 묶여 있어 빼낼 수 없는 연결 고리가 된다.
• 사용자는 공개 DID를 통해 DSA에 연결하고 증명서 증거를 가져와 출판사의 공개 키와 신뢰 앵커를 사용해 검증함으로써 증명서를 검증할 수 있다.
• 시스템은 프로토타이핑 및 종단 간 검증을 위해 기존 표준인 Hyperledger Aries(ACA-Py)와 Evernym의 플랫폼을 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 과학적 데이터셋 출판사가 윤리적 출처 및 데이터 무결성과 같은 데이터셋 속성에 대해 암호학적으로 검증 가능한 진술을 어떻게 발행할 수 있는가?
• RQ2 탈중앙화된 식별자(DID)와 검증 가능한 증명서(VC)를 활용하여 중심화된 기관에 의존하지 않고도 사용자가 데이터셋 기원을 검증할 수 있는 신뢰 모델을 만들 수 있는가?
• RQ3 제안된 시스템은 제3자 사용자가 자동으로 기계로 판독 가능한 방식으로 데이터셋 증명서를 검증할 수 있도록 어떻게 지원하는가?
• RQ4 SSI 기반 증명서 발행 기술을 기존 데이터 인프라(예: DOI 및 메타데이터 표준)와 통합하기 위한 기술적 및 아키텍처적 요구사항은 무엇인가?
• RQ5 선택적 공개 및 제로지식 증명과 같은 개인정보 보호 기법은 데이터셋 인증에 어떻게 통합될 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 프레임워크는 데이터셋 출판사가 데이터셋의 DID를 통해 윤리적 출처 및 데이터 해시와 같은 진술을 직접 바인딩하는 암호학적 서명된 증명서를 발행할 수 있음을 성공적으로 입증했다.
• 증명서 검증은 암호학적으로 입증 가능하다: 사용자는 공개 키 검증을 통해 발행된 증명서의 진위성, 무결성 및 무효화되지 않은 상태를 확인할 수 있다.
• 시스템은 소프트웨어 에이전트가 데이터셋 에이전트(DSA)에 연결하고 검증 가능한 증명서 증거를 가져올 수 있도록 자동 신뢰 검증을 지원한다.
• ACA-Py와 Evernym 플랫폼를 사용하여 기능하는 작동 프로토타입을 개발하여 증명서 발행, 저장 및 검증의 종단 간 기능을 실험적으로 입증했다.
• SSI 기반 증명서를 기존 표준인 DOI와 통합하는 것은 가능하며, 과학적 데이터 공유의 신뢰성과 투명성을 크게 향상시킬 수 있다.
• 이 접근법은 선택적 공개를 지원하며, 향후 제로지식 증명 지원이 가능하여 개인정보 보호를 강화하면서도 검증 가능성은 유지한다.