Blockchain & Self-Sovereign Identity

Konsensusfindung ist eine große Herausforderung in dezentralen, nicht-hierarchischen Netzwerken, welche aus unbekannten und dadurch nicht vertrauenswürdigen Knoten besteht. Blockchain Technologie kann eine Lösung für dieses Problem, oft als Byzantinische Generäle Problem bezeichnet, sein.

Das erste Anwendungsgebiet von Blockchain Technologie war das Bitcoin Bezahlsystem. Die Technologie hat stetig an Popularität gewonnen und vorallem 2017 eine breite öffentliche Aufmerksamkeit erhalten.

Anwendungen von Blockchain Technologie sind jedoch nicht nur auf Kryptowährungen beschränkt. Die Unveränderbarkeit der Blockchain wird von verschiedenen Projekten genutzt um beispielsweise transparente Audits von Datenspeicherung zu ermöglichen. Eine weitere große Entwicklung im Bereich Blockchain ist das Konzept von sogennanten Smart Contracts. Dies sind Programme welche auf der Blockchain abgelegt werden und dezentral ausgeführt werden. Durch diese dezentrale Code-Ausführung können eine Vielzahl von weiteren Anwendungsgebiete in Angriff genommen werden.

Identitätsmanagement ist eines der vielversprechensten Anwendungen von Blockchain Technologie.

Forschungthemen und Projekte

Self-Sovereign Identity Systems

Blockchain Technologie eliminiert die Abhänigkeit von einer Trusted Third Party (TTP) und kann dadurch neue Paradigmen im Identitätsmanagement ermöglichen.

In traditionellen Identitätsmanagement Systemen werden digitale Identitäten und die dazugehörigen Attribute von einem Identitätsanbieter ausgestellt welcher als Trusted Third Party agiert.

Durch Blockchain Technologie kann eine selbstbestimmte Identität ermöglicht werden, welche unabhängig von Identitätsanbietern existieren kann. Dies steht im Kontrast zum momentanen Ökosystem, welches von wenigen großen Identitätsanbietern wie Facebook oder Google dominiert wird.

Mehrere interessante Forschungsfragen ergeben sich aus dem Umstieg von zentralisiertem Vertrauen zu einem verteilten Vertrauen.

Bilder: gestaltet von Freepik, geändert und angepasst von HPI

In diesem Projekt erforschen wir die generelle Anwendung von Blochchain-basiertem Identitätsmanagement und die spezifische Erstellung eines solchen Identitätsanbieters. Darüberhinaus analysieren wir die Gestaltung von Vertrauen in verteilten Umgebungen und untersuchen die Verbindung zum traditionellen Identitätsmanagement.

Blockchain Systeme

Sicherheit - Da Self-Sovereign Identity Systeme die Blockchain als essentiellen Teil ihrer Architektur benötigen, untersuchen wir auch Sichereheitsaspekte von Blockchain Netzwerken. Diese Analyse setzt sich aus mehreren Schichten zusammen. Das Peer-zu-Peer Netzwerk, der Austausch von Transaktionen und Blöcken und dem Konsensusprotokoll. Systeme welche auf der Blockchain aufbauen haben ihre eigenen Schwachstellen welche untersucht werden müssen.

Skalierbarkeit - Einer der Hauptprobleme von Blockchain Systemen ist ihre limitierte Skalierbarkeit. On-Chain Skalierung wird versucht durch "sharding" und effizientere Konsensusprotokolle erreicht zu werden. Zusätzlich werden sogennanten zweite Schicht Protokolle (off-chain Skalierung) als mögliche Lösungen betrachtet. Weiterhin gibt es den Ansatz der gerichteten azyklischen Graphen welche die Struktur von Blockchains von Ketten ablösen soll.

Publikationen

  • Meinel, Gayvoronskaya, and Schnjakin:  “Blockchain: Hype oder Innovation“, 2018
  • Grüner, Mühle, Gayvoronskaya and Meinel: “A Quantifiable Trust Model for Blockchain-based Identity Management”, IEEE International Conference on Blockchain, 2018 (accepted)

Team

  • Prof. Dr. Christoph Meinel (Supervisor)

  • Tatiana Gayvoronskaya (PhD Student, H-1.12)

  • Alexander Mühle (PhD Student, H-1.12)

  • Andreas Grüner (External PhD Student)

  • Vageesh Saxena (Student Assistant)