[论文解读] Enforceable Data Sharing Agreements Using Smart Contracts

Kevin Liu, Harsh Desai+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 27, 2018

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 3被引用 15

一句话总结

本文提出了一种基于区块链的框架，通过以太坊智能合约自动执行数据共享协议，利用投票机制实现动态、安全且可审计的处罚执行。该系统从法律协议参数生成可定制的智能合约，确保符合隐私和监管要求，同时减少对诉讼和人工管理的依赖。

ABSTRACT

As more and more data is collected for various reasons, the sharing of such data becomes paramount to increasing its value. Many applications ranging from smart cities to personalized health care require individuals and organizations to share data at an unprecedented scale. Data sharing is crucial in today's world, but due to privacy reasons, security concerns and regulation issues, the conditions under which the sharing occurs needs to be carefully specified. Currently, this process is done by lawyers and requires the costly signing of legal agreements. In many cases, these data sharing agreements are hard to track, manage or enforce. In this work, we propose a novel alternative for tracking, managing and especially enforcing such data sharing agreements using smart contracts and blockchain technology. We design a framework that generates smart contracts from parameters based on legal data sharing agreements. The terms in these agreements are automatically enforced by the system. Monetary punishment can be employed using secure voting by external auditors to hold the violators accountable. Our experimental evaluation shows that our proposed framework is efficient and low-cost.

研究动机与目标

• 解决通过诉讼和法律程序手动管理与执行法律数据共享协议所导致的高成本和低效率问题。
• 通过区块链和智能合约实现数据共享条款的自动、透明且防篡改的执行。
• 在保留数据所有权和隐私的前提下，支持灵活且可定制的数据共享条件。
• 引入一种安全、去中心化的第三方审计员投票机制，以确定并执行协议违约的处罚。
• 通过以太坊 Ropsten 网络的实际部署，评估系统的效率和成本效益。

提出的方法

• 该框架从法律数据共享协议中提取的参数生成以太坊智能合约，实现条款的自动执行。
• 采用双合约架构：DataShare 合约用于管理数据交换，CongressContract 合约用于审计员对违约严重程度和处罚金额进行投票。
• 通过资金转账执行处罚，审计员安全投票以确定适当的惩罚措施。
• 系统支持去中心化数据存储，使数据提供者能够保留对其数据的控制权，同时实现可验证的数据共享。
• 智能合约设计为在执行后自动销毁，以最小化链上存储并降低 gas 成本。
• 该框架采用安全的基于门限的投票机制，确保处罚决策的公平性并防止合谋行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不依赖传统法律程序的情况下自动执行数据共享协议？
• RQ2 在以太坊上部署和执行可定制的数据共享智能合约的性能开销如何？
• RQ3 如何在去中心化的方式下，使第三方审计员安全可靠地确定协议违约的处罚？
• RQ4 所提出的框架在多大程度上能够降低管理数据共享协议的成本和复杂性？
• RQ5 该系统如何在实现可验证、可审计的数据交换的同时，维护数据隐私和所有权？

主要发现

• 在以太坊 Ropsten 网络上，平均挖矿时间为 20–50 秒，标准差表明由于矿工选择导致中等程度的波动性。
• CongressContract 的平均挖矿时间为 25–40 秒，性能特征与 DataShare 合约相似。
• 部署 DataShare 合约的 gas 消耗量为 1,549,929 wei（1 名投票者）至 1,745,750 wei（10 名投票者），随投票者数量线性增加。
• CongressContract 的 gas 消耗量为 2,181,014 wei（1 名投票者）至 2,183,669 wei（10 名投票者），相比 DataShare 合约具有略高的基础成本。
• 当 DataShare 合约使用 7 名投票者时，部署时间的方差最大，使用 6 名投票者时最小，表明网络行为并非均匀。
• 系统表现出低成本且高效的执行性能，gas 使用量和部署时间均保持在实际部署可接受的范围内。