[论文解读] An experiment in distributed Internet address management using blockchains

Stefano Angieri, Alberto García-Martínez+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2018

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting被引用 12

一句话总结

本文提出 InBlock，一种基于以太坊的区块链去中心化自治组织（DAO），用于管理 IPv6 地址分配，通过加密货币费用机制防止囤积并确保公平性。该系统实现了无需信任、抗审查的分配机制，无需中心化控制，为当前由 RIR 主导的治理模式提供了一种法域中立的替代方案，但需在可追溯性和执行能力方面做出权衡。

ABSTRACT

The current system to manage the global pool of IP addresses is centralized in five transnational organizations, the Regional Internet Registries (RIRs). Each of these RIRs manage the address pool for a large number of countries. Because the RIRs are private organizations, they are subject to the legal framework of the country where they are based. This configuration results in a jurisdictional overflow from the legal framework of the countries where the RIR is based to all the countries that the RIRs are serving (the countries served by the RIRs de facto become subjects of the legal system of the country where the RIR is hosted). The situation is aggravated by the deployment of new security techniques such as the RPKI and BGPsec, that enable enforcement of allocations by the RIRs. In this paper we present InBlock, a blockchain-based distributed governance body aimed to provide de-centralized management of IP addresses. InBlock also aims to fulfil the same objectives as the current IP address allocation system, namely, uniqueness, fairness, conservation, aggregation, registration and minimized overhead. InBlock is implemented as a Decentralized Autonomous Organization, i.e., as a set of blockchain's smart contracts in Ethereum. Any entity may request an allocation of addresses to the InBlock registry by solely performing a (crypto)currency transfer to the InBlock. The fee required, along with the annual renewal fee, serves as a mechanism to deter stockpiling and other wasteful practices. As with any novel technology, there are many open questions about the usage of blockchains to build an IP address registry. For this reason, we believe that practical experimentation is required in order to have hands-on experiences about such a system. We propose to conduct an experiment on distributed address management using InBlock as a starting point to inform future directions in this area.

研究动机与目标

• 解决当前 IP 地址治理中存在的法域溢出问题，即 RIR 的法律框架在全球范围内延伸，影响其所服务的所有国家。
• 探索利用区块链技术去中心化控制 IP 地址分配的可行性，减少对集中化、地理受限权威机构的依赖。
• 设计一种系统，在去除中心化执法权力的同时，仍能维持唯一性、公平性和节约性等核心原则。
• 提供一个实用的实验框架，用于在真实世界条件下测试基于区块链的互联网资源管理。
• 通过评估去中心化 IP 地址分配中隐私、抗审查性与可追溯性之间的权衡，为未来去中心化互联网治理模型提供参考。

提出的方法

• 将 InBlock 实现为使用以太坊智能合约管理 IPv6 地址注册功能的去中心化自治组织（DAO）。
• 采用基于费用的机制——要求加密货币转账——进行地址分配，费用作为防止囤积和浪费行为的激励。
• 利用区块链共识确保全球唯一性和分配的不可篡改性，无需中心化权威机构。
• 限制参与委派的自治系统（AS）编号数量，以降低复杂性并提升可扩展性。
• 设计系统为无许可模式，允许任何实体在无需身份验证的情况下请求分配，从而增强抗审查能力。
• 提出一种未来的许可制变体，引入可信的 InBlock 注册机构，以在保留去中心化优势的同时提升可追溯性。

实验结果

研究问题

• RQ1 像 InBlock 这样的基于区块链的系统能否在不损害唯一性或公平性的前提下，有效替代集中化的 RIR 来管理 IPv6 地址分配？
• RQ2 在去中心化系统中，基于费用的机制与当前 RIR 的分配实践相比，在防止地址囤积和滥用方面表现如何？
• RQ3 通过区块链实现的去中心化在多大程度上消除了当前 RIR 模型中固有的法域溢出问题？
• RQ4 在去中心化 IP 地址注册系统中，抗审查性与可追溯性之间的权衡关系如何？
• RQ5 对 InBlock 等系统开展的实际实验，如何为去中心化互联网治理的演进以及未来区块链监管提供启示？

主要发现

• InBlock 使用以太坊智能合约成功实现了基于去中心化、无需信任的 IPv6 地址分配机制，证明了其技术可行性。
• 基于费用的分配模型有效遏制了囤积和浪费行为，与当前 IP 管理系统的节约目标保持一致。
• 系统实现了强大的抗审查性和隐私保护，因为没有任何单一实体能够撤销分配或阻止访问。
• 然而，由于缺乏内置的身份验证机制，InBlock 无法在无自愿披露的情况下追溯资源持有者，限制了执法和问责能力。
• 当前设计为实现去中心化和抵御政治干预，牺牲了可追溯性和执行能力。
• 提出的带有可信注册机构的许可制变体，可在仍减少层级化控制的同时，部分恢复可追溯性。