[论文解读] Blockchain Enabled Data Marketplace -- Design and Challenges

Prabal Banerjee, Sushmita Ruj|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2018

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 12被引用 25

一句话总结

本文提出了一种基于区块链的数据市场，通过智能合约和密码学技术确保公平性、隐私性、安全性和合规性。通过利用区块链实现防篡改的交易日志记录，并使用谓词验证数据完整性，该系统实现了安全、可审计的数据交易，同时降低了合谋和数据泄露的风险。

ABSTRACT

Data is of unprecedented importance today. The most valuable companies of today treat data as a commodity, which they trade and earn revenues. To facilitate such trading, data marketplaces have emerged. Present data marketplaces are inadequate as they fail to satisfy all the desirable properties - fairness, efficiency, security, privacy and adherence to regulations. In this article, we propose a blockchain enabled data marketplace solution that fulfills all required properties. We outline the design, show how to design such a system and discuss the challenges in building a complete data marketplace.

研究动机与目标

• 解决现有数据市场存在的局限性，这些市场通常缺乏公平性、隐私保护和合规性。
• 设计一种基于区块链技术的安全、透明且可审计的数据交易系统。
• 在不损害机密性的情况下确保数据完整性并防止重复购买。
• 通过稳健的激励机制，使合谋和不当行为变得不可取。
• 将法律合规性与智能合约的形式化验证整合到市场框架中。

提出的方法

• 使用区块链层作为分布式、不可篡改的账本，记录所有数据交易和所有权历史。
• 采用智能合约强制执行公平交换：要么双方都获得应得的物品，要么都不获得，从而确保原子性。
• 定义一个数据有效性谓词 Φ（例如基于哈希），以在不暴露完整数据的情况下验证数据的正确性。
• 应用聚束加密等密码学技术，在不暴露数据内容的情况下检测重复的数据购买。
• 集成可搜索加密和安全计算，实现在加密数据上进行隐私保护的搜索与分析。
• 设计激励机制，以遏制恶意行为并促进市场中的诚实参与。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过区块链和智能合约确保买家与卖家之间的公平交换？
• RQ2 哪些密码学技术可在保障数据隐私的同时实现数据完整性的验证？
• RQ3 如何在不泄露敏感数据的前提下防止重复购买数据？
• RQ4 如何以可编程且可验证的方式编码并强制执行法律和监管要求？
• RQ5 何种激励结构能有效遏制去中心化数据市场中的合谋和恶意行为？

主要发现

• 所提出的基于区块链的设计通过确保双方要么都获得约定的物品，要么都不获得，从而实现公平交换，防止单方面违约。
• 将抗碰撞性哈希函数作为谓词 Φ 的一部分，可对数据正确性提供强保证，且欺骗概率可忽略不计。
• 聚束加密为检测重复数据购买提供了可行方案，且无需暴露数据本身，从而保护了机密性。
• 该系统支持选择性透明，允许监管机构审计交易，同时不损害用户隐私。
• 形式化验证和经审计的智能合约标准（例如 ERC-20）对于防止合规代码中的漏洞至关重要。
• 可扩展性和性能仍是开放挑战，尤其是在链上处理大规模数据交易时。