[论文解读] Towards Trusted Social Networks with Blockchain Technology

Yize Chen, Quanlai Li+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2018

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

一句话总结

本文提出了一种基于区块链的社会网络模型，通过虚拟信息信用和智能合约激励点对点信息交换中的可信度，以减少谣言传播。通过采用SBIR（易感-阻断-感染-康复）框架建模谣言传播，作者表明即使部分采用区块链，也能将谣言峰值密度降低至多48%，并将传播延迟超过100天，显著遏制大规模虚假信息传播。

ABSTRACT

Large-scale rumor spreading could pose severe social and economic damages. The emergence of online social networks along with the new media can even make rumor spreading more severe. Effective control of rumor spreading is of theoretical and practical significance. This paper takes the first step to understand how the blockchain technology can help limit the spread of rumors. Specifically, we develop a new paradigm for social networks embedded with the blockchain technology, which employs decentralized contracts to motivate trust networks as well as secure information exchange contract. We design a blockchain-based sequential algorithm which utilizes virtual information credits for each peer-to-peer information exchange. We validate the effectiveness of the blockchain-enabled social network on limiting the rumor spreading. Simulation results validate our algorithm design in avoiding rapid and intense rumor spreading, and motivate better mechanism design for trusted social networks.

研究动机与目标

• 为应对现代社交媒体中因快速、未经核实的信息传播而导致的大规模、破坏性谣言传播问题。
• 探讨区块链技术——通过去中心化信任和智能合约——是否能有效限制未经核实或虚假信息的传播。
• 设计一种机制，利用虚拟信息信用反映个人可信度和信息可信度，从而抑制未经认可内容的传播。
• 使用改进的SIR模型（扩展以包含区块链合约参与和可信度评分）评估区块链采用对谣言动态的影响。
• 为设计未来基于信任的社会网络提供基础，包括可验证、防篡改的信息交换协议。

提出的方法

• 设计一种集成区块链的社会网络模型，其中每个用户根据其可信度和所分享信息的可信度被分配虚拟信息信用。
• 实施基于智能合约的系统，强制执行信息交换规则：仅当用户拥有足够虚拟信用时才能传播信息，且信用根据验证结果和反馈进行调整。
• 将SIR（易感-感染-康复）模型改编为SBIR（易感-阻断-感染-康复）框架，以建模包含区块链参与的谣言动态，其中“阻断”表示因合约约束而对谣言持怀疑态度的用户。
• 引入参数ε（签署区块链合约的用户比例）和δ（传播者重新考虑谣言为虚假信息的速率），以模拟不同水平的区块链采用和用户怀疑程度。
• 在不同网络拓扑（稀疏网络，k̄=10；密集网络，k̄=50）下进行信息传播仿真，以评估连通性与区块链渗透率对谣言传播的影响。
• 使用数值仿真比较传统网络与区块链增强网络在谣言动态方面的差异——包括峰值密度、持续时间及转化率。

实验结果

研究问题

• RQ1 区块链支持的智能合约参与如何影响社交网络中谣言传播的峰值密度和持续时间？
• RQ2 虚拟信息信用的采用在多大程度上减少了未经核实或未被认可信息的传播？
• RQ3 网络密度（稀疏与密集连接）与区块链渗透率（ε）如何相互作用以影响谣言动态？
• RQ4 区块链采用（ε）与用户怀疑度（δ）的综合效应如何影响传播者转化为抑制者（stiflers）的速率？
• RQ5 基于区块链的信任机制是否足以延迟并削弱谣言传播，从而为外部干预（如事实核查）提供有效时间窗口？

主要发现

• 在密集社交网络（k̄=50）中，若无区块链支持，谣言传播的峰值密度超过81%的用户，持续时间超过100天。
• 在部分区块链采用的情况下（ε=0.5），峰值谣言密度降至48%，显著降低了虚假信息传播的规模。
• 更高的区块链参与度（ε）延后了谣言传播的峰值，为外部事实核查或干预提供了更长的窗口期。
• 随着ε的增加，转化为抑制者（R(T)/N）的用户数量也增加，表明区块链参与增强了对谣言的长期怀疑态度。
• δ值越高（用户对谣言的怀疑度越高），传播者密度越低；当δ与高ε结合时，系统表现出对谣言传播的强烈且持续的抑制效果。
• 仿真结果证实，基于区块链的虚拟信用系统能有效调控信息流动，降低社交网络中谣言传播的速度与规模。