[论文解读] Secure Incentivization for Decentralized Content Delivery

Prateesh Goyal, Ravi Netravali+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2018

Peer-to-Peer Network Technologies参考文献 25被引用 5

一句话总结

本文提出了 Gringotts，一种去中心化系统，利用加密货币和一种新颖的交付链证明（Proof of Delivery Chain, PoDC）来安全地激励点对点视频内容分发。通过调查表明，51% 的用户愿意因获得经济奖励而参与，且展示了 PoDC 如何防止欺诈和 Sybil 攻击，同时通过区块链实现可扩展的无信任支付。

ABSTRACT

Prior research has proposed technical solutions to use peer-to-peer (P2P) content delivery to serve Internet video, showing that it can reduce costs to content providers. Yet, such methods have not become widespread except for a few niche instances. An important challenge is incentivization: what tangible benefits does P2P content delivery offer users who bring resources to the table? In this paper, we ask whether monetary incentives can help attract peers in P2P content delivery systems. We commissioned a professional survey of people around theUnited States to answer several relevant questions. We found that 51% of the 876 respondents--substantially larger than our expectations--answered "yes" to whether they would participate for suitable financial incentives. Encouraged by the results of the survey, we propose Gringotts, a system to structure incentives and securely incorporate P2P delivery into content delivery systems. Gringotts provides a novel Proof of Delivery mechanism that allows content providers to verify correct delivery of their files, and shows how to use cryptocurrency to pay peers while guarding against liars and Sybil attacks.

研究动机与目标

• 调查货币激励是否能够驱动用户参与点对点内容分发系统。
• 设计一种安全、去中心化的支付机制，防止在点对点内容分发中发生欺诈、Sybil 攻击和共谋行为。
• 使内容提供商能够在不依赖可信第三方的情况下验证文件是否正确交付。
• 通过区块链和概率性交易批量处理，支持可扩展、低开销的支付。
• 将该方法推广至其他需要可验证服务交付的资源共享工作负载。

提出的方法

• 设计一种交付链证明（PoDC），通过密码学方式将对等节点、客户端和内容提供商绑定，以验证文件交付。
• 利用区块链广播并最终确定 PoDC，确保不可篡改性，并实现无信任的支付结算。
• 采用概率性支付机制，在不损害安全性的前提下降低区块链交易频率。
• 集成加密货币支付，消除对集中式支付中介的依赖。
• 设计一种轻量级协议，使内容提供商能够在不存储或信任对等节点日志的情况下验证交付。
• 引入抗共谋机制，以防御客户端与对等节点或内容提供商之间的协同攻击。

实验结果

研究问题

• RQ1 货币激励能否成功吸引用户参与点对点内容分发系统？
• RQ2 内容提供商如何在不依赖可信第三方的情况下安全验证对等节点是否正确交付了文件？
• RQ3 在去中心化、激励驱动的点对点内容分发系统中，应采用何种机制防止 Sybil 攻击和共谋行为？
• RQ4 小型内容提供商如何在全球、跨境的点对点系统中经济且安全地向对等节点支付小额款项？
• RQ5 交付证明机制能否推广至内容分发以外的其他资源共享工作负载？

主要发现

• 在对 876 名美国用户的调查中，51% 的用户表示若获得经济激励，愿意参与点对点内容分发系统。
• 70% 的参与用户预期其收入不会超过月度互联网账单的 50%。
• 27% 的用户愿意接受加密货币支付，而 40% 的用户因不熟悉而表示不确定。
• 非参与者的首要担忧是安全与隐私（83%）、内容责任（50%）以及性能影响（47%）。
• Gringotts 的交付链证明（PoDC）不可伪造且防篡改，可防止对等节点或内容提供商的操纵。
• 该系统能够抵御 Sybil 攻击，并防止客户端、对等节点与内容提供商之间的共谋，确保支付的安全与可验证性。