[论文解读] Using Block Chain for Peer-to-Peer Proof-of-Location.

Giacomo Brambilla, Michele Amoretti+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2016

Privacy-Preserving Technologies in Data被引用 34

一句话总结

本文提出了一种去中心化、基于区块链的点对点系统，用于生成和验证证明位置的证书，以确认用户在特定地理位置和时间的存在。通过利用区块链的不可篡改性和去中心化特性，该方法在不依赖中心化机构的情况下，确保了位置的可信度，同时保护了用户隐私。

ABSTRACT

Location-Based Services (LBSs) build upon geographic information to provide users with location-dependent functionalities. In such a context, it is particularly important that geographic locations claimed by users are the actual ones. Verification approaches proposed in the last few years are not satisfactory, as they depend on a centralized infrastructure that entails a high risk to the privacy of users. In this paper, we present a novel approach for producing proofs-of-location, i.e., digital certificates that attest someone's presence at a certain geographic location, at some point in time, whereby LBSs can validate user locations. In particular, our approach relies on the block chain - mostly known for being Bitcoin's core technology - to design a completely decentralized peer-to-peer architecture that guarantees location trustworthiness and preserves user privacy, at the same time.

研究动机与目标

• 解决现有基于位置的服务（LBS）中缺乏可靠且保护隐私的位置验证方法的问题。
• 消除对现有位置证明系统中会损害用户隐私的中心化基础设施的依赖。
• 设计一种基于区块链技术的去中心化、点对点架构，用于可验证且可信的位置证明。
• 确保位置声明可通过密码学方法验证，同时保持用户匿名性和数据机密性。

提出的方法

• 利用区块链技术作为底层基础设施，以去中心化方式存储和验证位置证明。
• 采用密码学技术将用户的位置和时间戳绑定到防篡改的数字证书中。
• 在无需中心化机构或可信第三方的情况下，实现位置声明的点对点验证。
• 设计一种协议，用户提交的位置证明经密码学签名后记录在区块链上，供公众验证。
• 集成隐私保护机制，如零知识证明或环签名，以隐藏用户身份，同时仍允许位置验证。
• 通过区块链的共识机制和密码学哈希特性，确保位置记录的不可篡改性和可审计性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无中心化控制的去中心化、无信任环境中，如何生成和验证位置证明？
• RQ2 哪些机制可以确保用户提供的地理位置的真实性与完整性，同时保护用户隐私？
• RQ3 区块链技术能否有效支持可扩展且高效的基于位置的证明系统，以应用于现实世界的LBS？
• RQ4 在不损害证明可信度的前提下，如何在位置验证过程中保持用户匿名性？

主要发现

• 所提出的系统成功消除了验证用户位置时对中心化机构的依赖，降低了单点故障和隐私风险。
• 基于区块链的存储确保了位置证明在时间上不可篡改且可密码学验证。
• 去中心化架构支持点对点验证，增强了系统的弹性与可信度。
• 通过密码学技术保护隐私，防止位置声明与特定用户之间的关联。
• 该系统通过提供可信、可扩展且保护隐私的位置证明机制，展示了与现有LBS集成的可行性。