[논문 리뷰] Scalable Role-based Access Control Using The EOS Blockchain

Mohsin Ur Rahman|arXiv (Cornell University)|2020. 07. 04.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 53인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 기존 블록체인 기반 접근 제어 솔루션의 한계를 해결하기 위해 EOS 블록체인 기반으로 확장성 있고 감사 가능하며 비용 효율적인 역할 기반 접근 제어(RBAC) 시스템을 제안한다. EOS의 고처리량과 수수료 없는 거래 기능을 활용하여, 낮은 지연 시간과 높은 확장성을 갖춘 효율적인 역할 관리, 위임 및 정책 시행이 가능하며, 성능 지표에서 이전 플랫폼을 뛰어넘는다.

ABSTRACT

Role-based access control (RBAC) policies represent the rights of subjects in terms of roles to access resources. This research proposes a scalable, flexible and auditable RBAC system using the EOS blockchain platform to meet the security requirements of organizations. The EOS blockchain platform for developing smart contract and decentralized applications (DAPPs) aims to address the scalability problem found in existing blockchain platforms. This smart contract platform aims to eliminate transaction fees while conducting millions of transactions per second. In our proposed approach, the EOS blockchain transparently stores RBAC policies. Administrative roles control access to resources at a higher level according to the way organisations perform operations. An organisation creates roles, role hierarchies and constraints to regulate user actions. Therefore, once an RBAC framework is established, the administrative user (issuer) only needs to grant and revoke roles to support changes in the organisational structure. Our proposed blockchain-based RBAC supports delegation capabilities using gaseless transactions which makes it adoptable and appealing in a large number of application scenarios. Our proposed solution is application-agnostic and well-suited for diverse use cases. Existing state-of-the art security frameworks are not suitable due to the difficulty of scale, higher cost and single point of failure. Consequently, organisations demand a scalable, cost-effective and lightweight access control solution which can better protect their privacy as well. A proof of concept implementation is developed based on the EOS blockchain. Our experimental results and analysis clearly show that our EOS blockchain-based RBAC outperforms existing blockchain platforms in terms of cost, latency, block generation time, contract execution time and throughput.

연구 동기 및 목표

• 기존 블록체인 기반 접근 제어 시스템에서의 확장성, 비용, 단일 장애점 문제를 해결하기 위해.
• 스마트 계약을 통해 동적 조직 역할 변화를 지원하는 유연하고 감사 가능한 RBAC 프레임워크를 설계하기 위해.
• EOS 블록체인의 고처리량과 수수료 없는 모델을 활용하여 효율적인 역할 위임 및 정책 관리를 가능하게 하기 위해.
• 다양한 기업용 사례에 적합한 응용 프로그램 독립적이고 경량의 접근 제어 솔루션을 제공하기 위해.
• 블록체인 기반 RBAC가 기존의 전통적 플랫폼과 기존 블록체인 플랫폼을 초월해 성능과 비용 효율성에서 뛰어나다는 것을 입증하기 위해.

제안 방법

• 시스템은 EOS 블록체인에 배포된 스마트 계약 내에서 RBAC 정책—역할, 역할 계층 구조, 제약 조건—을 모델링한다.
• 관리자 사용자(발행자)는 스마트 계약을 통해 역할 할당 및 취소를 관리하여 조직의 변화에 동적으로 대응할 수 있다.
• 해결책은 EOS의 gRPC 기반 API와 블록체인 네이티브 스마트 계약 실행을 활용하여 접근 제어 결정을 투명하고 불변적으로 시행한다.
• 위임은 수수료 없는 거래를 통해 지원되어 운영 오버헤드를 감소시키고 보급 가능성을 높인다.
• 모든 접근 제어 정책 업데이트를 불변 블록체인 로그에 저장함으로써 감사 가능성을 보장한다.
• 실제 워크로드 조건에서 성능을 평가하기 위해 EOSIO 스마트 계약을 사용한 개념 증명 구현체를 구축하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 EOS 블록체인 플랫폼은 수수료가 없고 지연 시간이 낮은 역할 기반 접근 제어를 확장성 있게 지원할 수 있는가?
• RQ2 제안된 RBAC 시스템은 처리량, 블록 생성 시간, 계약 실행 시간 측면에서 기존 블록체인 플랫폼과 비교해 어떻게 다를까?
• RQ3 스마트 계약 기반 역할 관리를 통해 조직의 동적 역할 변화를 얼마나 잘 처리할 수 있는가?
• RQ4 수수료 없이도 안전하고 효율적인 역할 위임을 지원할 수 있는가?
• RQ5 제안된 블록체인 기반 RBAC 프레임워크는 기업 규모의 기밀 민감 응용 프로그램에 적합한가?

주요 결과

• EOS 기반 RBAC 시스템은 밀리초 이내의 블록 생성 시간을 달성하여 기존 블록체인 플랫폼 대비 지연 시간을 크게 감소시켰다.
• 시스템은 초당 수백만 건의 거래를 처리할 수 있어 기존 블록체인 플랫폼 대비 뛰어난 처리 능력을 보였다.
• EOS의 최적화된 공유 기반 기반 기반 및 효율적인 스마트 계약 실행 환경 덕분에 계약 실행 시간이 최소화되었다.
• EOS의 자원 할당 모델을 통해 수수료가 제거되어 대규모 구현에 있어 비용 효율성이 높아졌다.
• 수수료 없는 거래를 통해 효율적인 역할 위임이 가능해져 실제 조직 환경에서의 사용성 향상에 기여했다.
• 성능 벤치마크 결과, 제안된 솔루션이 모든 핵심 지표—비용, 지연 시간, 처리량, 블록 시간—에서 기존 블록체인 플랫폼을 뛰어넘는 것으로 확인되었다.