لا مركزية الخصوصية: إطار عمل قائم على البلوكشين لملكية ورقابة البيانات الشخصية

2.1 النهج التشريعية والإطارية

تهدف الجهود التشريعية (مثل سوابق اللائحة العامة لحماية البيانات GDPR) إلى تنظيم استخدام البيانات. من الناحية التكنولوجية، تقترح أطر عمل مثل OpenPDS الاحتفاظ بالبيانات مع المستخدم ومشاركة الإجابات المحسوبة فقط، وليس البيانات الخام. لا تزال بروتوكولات المصادقة مثل OAuth تعتمد على سلطات مركزية.

2.2 تقنيات الأمن والحفاظ على الخصوصية

تشمل هذه التقنيات:

• إخفاء الهوية (ك-التعمية، ل-التنوع، ت-القرب): غالبًا ما تكون عرضة لهجمات إزالة إخفاء الهوية، خاصة مع البيانات عالية الأبعاد.
• الخصوصية التفاضلية: تضيف ضوضاء رياضية إلى الاستعلامات لحماية الأفراد. تُعرَّف رسميًا لآلية $\mathcal{M}$ على النحو التالي: $\Pr[\mathcal{M}(D) \in S] \le e^{\epsilon} \cdot \Pr[\mathcal{M}(D') \in S] + \delta$، حيث $D$ و $D'$ مجموعتا بيانات متجاورتان.
• التشفير المتجانس الكامل: يسمح بإجراء العمليات الحسابية على البيانات المشفرة. على الرغم من كونه واعدًا، إلا أنه لا يزال مكلفًا حسابيًا بالنسبة لمعظم التطبيقات العملية واسعة النطاق.

2.3 صعود الأنظمة الخاضعة للمساءلة (البلوكشين)

قدمت البيتكوين البلوكشين—سجل لا مركزي، غير قابل للتغيير، وقابل للتحقق علنًا. لقد حلَّت مشكلة "الإنفاق المزدوج" دون وجود بنك مركزي. أظهر هذا أن الحوسبة الموثوقة والقابلة للتدقيق ممكنة في بيئة تقليل الثقة. بدأت مشاريع "البيتكوين 2.0" اللاحقة في استكشاف استخدام البلوكشين في تطبيقات غير مالية، مما يشير إلى إمكاناتها كطبقة ثقة للأغراض العامة.

3.1 نظرة عامة على بنية النظام

يتكون النظام من مكونين رئيسيين:

1. التخزين خارج السلسلة: يتم تشفير البيانات الشخصية وتخزينها من قبل المستخدم أو في شبكة تخزين لا مركزية (مشابهة من الناحية المفاهيمية لما ستوفره لاحقًا IPFS أو Storj). لا تحتفظ البلوكشين أبدًا بالبيانات الخام.
2. البلوكشين على السلسلة: تعمل كطائرة التحكم. تخزن أذونات الوصول، ومؤشرات البيانات (التجزئات)، وسجلات المعاملات التي تحكم تفاعلات البيانات.

3.2 البلوكشين كمدير لرقابة الوصول

تحتفظ البلوكشين بسجل غير قابل للتلاعب يوضح من يمكنه الوصول إلى أي بيانات وتحت أي شروط. عندما ترغب خدمة في الاستعلام عن بيانات مستخدم، يجب عليها تقديم طلب يتم التحقق منه مقابل الأذونات المسجلة على البلوكشين. يمكن لبرنامج عميل المستخدم منح أو رفض الوصول تلقائيًا بناءً على هذه القواعد غير القابلة للتغيير.

3.3 نموذج المعاملة: ما هو أبعد من التحويلات المالية

على عكس البيتكوين، تحمل المعاملات ($T_x$) في هذا النظام حمولات تعليمية:

• $T_{store}$: تسجيل تجزئة بيانات جديدة وسياسة الوصول الخاصة بها.
• $T_{access}$: منح أو سحب حقوق الوصول إلى كيان آخر.
• $T_{query}$: طلب لإجراء عملية حسابية على البيانات المسموح بها.

4.1 تصميم البروتوكول وتدفق البيانات

يحدد البروتوكول التفاعل بين المستخدم ($U$)، والبلوكشين ($B$)، وطالب البيانات ($R$)، على سبيل المثال، مزود الخدمة.

1. تسجيل البيانات: $U$ يشفر البيانات $D$ -> $E(D)$، يخزنها خارج السلسلة في الموقع $L$، يحسب التجزئة $H = hash(E(D))$، وينشر معاملة $T_{store}$ إلى $B$ تحتوي على $H$ وسياسة وصول $P$.
2. منح الوصول: $U$ يرسل معاملة $T_{access}$ إلى $B$، مما يمنح $R$ أذونات محددة تحت سياسة $P$.
3. استعلام البيانات: $R$ ينشئ استعلامًا $Q$، يوقعه، ويرسله إلى عميل $U$. يتحقق العميل من أذونات $R$ مقابل $B$. إذا كان مصرحًا، يسترجع $E(D)$ من $L$، يفك تشفيرها، يشغل $Q$ محليًا، ويعيد النتيجة فقط $Result(Q, D)$ إلى $R$.

4.2 الأسس التشفيرية ومنطق الوصول

يعتمد النظام على التشفير بالمفتاح العام القياسي. لكل مستخدم زوج مفاتيح $(PK_U, SK_U)$. يتم تشفير البيانات بمفتاح متماثل $K_{data}$، والذي يتم تشفيره بدوره تحت المفتاح العام للمستخدم: $E_{PK_U}(K_{data})$. يمكن ترميز سياسات الوصول كعقود ذكية أو نصوص برمجية أبسط على البلوكشين. قد تكون السياسة $P$ دالة منطقية $P(R, Q, t) \rightarrow \{True, False\}$ تقيم هوية طالب البيانات $R$، ونوع الاستعلام $Q$، وبيانات سياقية مثل الوقت $t$.

5.1 نقاط القوة والمزايا

• سيادة المستخدم: تعيد ملكية البيانات والرقابة التفصيلية إلى الفرد.
• الشفافية والقدرة على التدقيق: يتم تسجيل جميع أحداث الوصول بشكل غير قابل للتغيير، مما يتيح مسارات تدقيق كاملة.
• إزالة الثقة المركزية: يزيل نقطة الفشل والتحكم الواحدة المتمثلة في الأوصياء المركزيين على البيانات.
• المرونة: يدعم النموذج سياسات وصول معقدة وقابلة للبرمجة.

5.2 القيود والتحديات

• الأداء وقابلية التوسع: إجماع البلوكشين والمعاملات على السلسلة أبطأ وأكثر تكلفة من قواعد البيانات المركزية. هذا عقبة رئيسية لتفاعلات البيانات عالية التردد.
• سهولة الاستخدام وإدارة المفاتيح: ينقل عبء الأمن إلى المستخدمين الذين يديرون المفاتيح الخاصة. فقدان المفاتيح يعني فقدانًا لا رجعة فيه لرقابة الوصول إلى البيانات.
• توفر البيانات: يعتمد على كون جهاز المستخدم أو شبكة التخزين اللامركزية متصلة بالإنترنت ومتاحة.
• الغموض التنظيمي: كيف يتم التوفيق بين حذف البيانات ("الحق في النسيان") والسجل غير القابل للتغيير؟

5.3 المقارنة مع النماذج الحالية

مقارنة بالنموذج المركزي (فيسبوك/جوجل): هذا النظام معارض جوهريًا، حيث يعزز اللامركزية على المركزية، ورقابة المستخدم على الرقابة المؤسسية. مقارنة بتقنيات الحفاظ على الخصوصية (التشفير المتجانس الكامل، الخصوصية التفاضلية): هذه أدوات تكميلية يمكن استخدامها داخل هذه الهيكلية (مثل تطبيق الخصوصية التفاضلية على نتائج الاستعلام). توفر هذه الورقة البحثية إطار الحوكمة؛ بينما توفر تلك التقنيات الضمانات الرياضية للخصوصية للحسابات داخله.