[论文解读] Mind My Value: a decentralized infrastructure for fair and trusted IoT data trading

Paolo Missier, Shaimaa Bajoudah+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2018

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 15被引用 9

一句话总结

本文提出了一种去中心化、基于区块链的基础设施，用于公平且可信的物联网数据交易，利用以太坊智能合约实现数据合约的自动化、透明且无需信任的计量与结算。主要贡献在于提出了一种可行且经济可持续的细粒度、实时数据交易模型，且开销极低，通过基于以太坊的原型系统和性能评估得到验证。

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) data are increasingly viewed as a new form of massively distributed and large scale digital assets, which are continuously generated by millions of connected devices. The real value of such assets can only be realized by allowing IoT data trading to occur on a marketplace that rewards every single producer and consumer, at a very granular level. Crucially, we believe that such a marketplace should not be owned by anybody, and should instead fairly and transparently self-enforce a well defined set of governance rules. In this paper we address some of the technical challenges involved in realizing such a marketplace. We leverage emerging blockchain technologies to build a decentralized, trusted, transparent and open architecture for IoT traffic metering and contract compliance, on top of the largely adopted IoT brokered data infrastructure. We discuss an Ethereum-based prototype implementation and experimentally evaluate the overhead cost associated with Smart Contract transactions, concluding that a viable business model can indeed be associated with our technical approach.

研究动机与目标

• 在无中心化权威机构的情况下，实现去中心化参与者之间实时物联网数据流的公平且透明的交易。
• 通过消除对中心化信任的依赖，解决现有数据市场中缺乏信任与激励的问题。
• 设计一种系统，实现对数据生产者和消费者在细粒度层面的公平补偿。
• 评估使用区块链技术——特别是以太坊智能合约——在物联网数据交易中实现可扩展、自动化的合同执行的可行性。
• 建立一个在技术与经济上均可行的动态、去中心化数据市场基础设施。

提出的方法

• 系统使用修改后的 Mosquitto MQTT 代理，实现对边缘设备到基于云的价值增值业务（VAS）的数据流的细粒度流量计量。
• 在以太坊区块链上使用智能合约自动定义、执行和结算数据交易合同，从而无需依赖可信中介。
• 该架构支持动态的多方合同，并与现有的物联网代理式数据基础设施集成，以保持兼容性与可扩展性。
• 定价模型被抽象为每条消息的单位成本，使其与底层计量和结算机制相互独立。
• 系统包含一种争议解决机制，当合同合规性受到质疑时，由智能合约触发。
• 通过实验评估测量了以太坊上的交易开销，评估了在不同合同结算速率下的性能表现。

实验结果

研究问题

• RQ1 去中心化、基于区块链的基础设施是否能够在无中心可信权威的情况下实现公平且透明的物联网数据交易？
• RQ2 在物联网系统中，使用以太坊智能合约进行实时数据合同结算的性能开销如何？
• RQ3 是否存在一种可行的经济模型，支持使用智能合约进行细粒度的、按消息计费的物联网数据交易？
• RQ4 如何在大规模环境中对物联网数据流进行计量与监控，同时确保信任与合规性？
• RQ5 智能合约能否有效实现实时环境中多个生产者与消费者之间复杂、动态的数据合同管理？

主要发现

• 实验评估证实，以太坊智能合约能够处理在不同到达速率下的合同结算流，证明了技术上的可行性。
• 智能合约交易的开销足够低，足以支持按消息计费的物联网数据交易的可行商业模式。
• 原型实现成功将流量计量与基于以太坊的合同执行相结合，验证了该架构概念的可行性。
• 该系统通过自动化、透明且可验证的结算机制，实现了对数据生产者和消费者的公平补偿。
• 该方法与特定定价模型无关，可与各种动态定价框架集成，用于物联网数据交易。
• 本工作识别出在物联网架构中使用智能合约的关键挑战，包括性能瓶颈与设计复杂性，这些挑战已记录下来以供未来优化。