PROPOSTE TESI TRIENNALI GRUPPO DI RICERCA LAURA RICCI
FEBBRAIO 2022
Tesi di implementazione di strumenti/ambienti/servizi decentralizzati per web3
• Wallet integration in HCL Commerce
Questa tesi verrà svolta in collaborazione con una azienda, la Professoressa Ricci seguirà comunque il progetto come relatore interno. L’idea è quella di integrare l’utilizzo di un Wallet come Metamask o Coinbase Wallet nel profilo di un utente su un sito commerce B2C con l’obiettivo di immagazzinare gli NFT associati ai prodotti acquistati. L’idea è che un utente del sito B2C acquista un prodotto ed, al momento della chiusra dell’ordine, viene effettuato un processo di mint dell’NFT corrispondente. L’NFT prodotto dal minting permette di gestire il post vendita (Arianee, Everledger) e la presenza di metaversi
Si dovrà effettuare un’associazione tra i prodotti acquistati gli NFT, e poi visualizzarli in Metamask, trasformare il denaro accumulato in StableCoin. Le tecnologie utilizzate saranno Javascript, React, Ethereum.
• SSI: Selective disclosure
La Self-Sovereign Identity (SSI) è un approccio all'identità digitale che offre agli individui il controllo delle proprie identità digitali e delle proprie credenziali attraverso l'utilizzo della tecnologia blockchain. In un sistema di Self-Sovereign Identity una credenziale verificabile è un insieme di proprietà (come certificati, titoli, o attestazioni) emesse da un soggetto riconosciuto, e che possono essere verificate crittograficamente. Una credenziale verificabile posseduta da un utente (ad esempio la carta di identità) può essere presentata a un verificatore allo scopo di poter accedere ad un determinato servizio o risorsa. Legate a questa tematica si propongono diversi tipi di tesi:
• Uno dei principali problemi delle credenziali verificabili e che non è possibile presentare al verificatore solo alcune parti della credenziale senza rivelare l'intero contenuto della stessa (ad esempio, non è possibile rivelare solo l'altezza presente nella carta di identità senza mostrare anche data di nascita, nome, cognome, etc.). Si propone di analizzare la tecnica di divulgazione selettiva delle informazioni per preservare la privacy delle credenziali condivise dall'utente senza compromettere la loro verificabilità.
• Una tecnica che permette all'utente di avere un maggiore controllo dei dati presenti nella credenziale e’ quella di partizionare i dati della credenziale in K insiemi distinti, e creare una credenziale verificabile per ogni insieme. Si propone di analizzare le tecniche di partizionamento in letteratura per preservare la privacy dei dati delle credenziali condivise dall'utente. Il candidato dovrà implementare alcune delle tecniche di
partizionamento dei dati e valutare qual'è la giusta granularità di partizionamento in funzione del tipo e delle caratteristiche della credenziale
• Data la natura decentralizzata della SSI, la revoca di una credenziale è un'operazione abbastanza complessa poichè deve garantire che qualsiasi utente possa identificare la credenziale come non piu' valida. Lo scopo principale della tesi è quello di analizzare le principali tecniche adottate per la revoca delle credenziali, testare il loro funzionamento, valutare le loro proprietà, e confrontare i diversi vantaggi e svantaggi offerti.
• Builiding the Metaverse in Decentraland
Contesto
Un Non-Fungible Token (NFT) è un token univoco all’interno del suo ecosistema, ovvero non esistono due NFT uguali. Per esempio, un album delle figurine dei calciatori può essere stampato così che non esistano due figurine identiche dello stesso calciatore, ma lo stesso calciatore viene stampato in pose e colori leggermente diversi.
Tipicamente, un NFT viene implementato con uno smart contract in quanto esso fornisce proprietà importanti quali immutabilità, trasparenza, e decentralizzazione. In questo modo, non esiste un server in grado di distruggere, duplicare, o modificare un NFT senza un’azione diretta da parte del proprietario.
Il Metaverso è un’opportunità di poter utilizzare NFT per descrivere oggetti unici come gadget, accessori, e strumenti utilizzabili da un avatar in un certo contesto.
Obiettivo
Questo progetto di tesi prevede la progettazione e l’implementazione di un sistema di scambio e utilizzo di NFT da utilizzare nel Metaverso tra diversi contesti applicativi (per esempio, giochi). In particolare, il software sarà composto da due moduli:
1. Smart Contract: fornisce le operazioni per lo storage e il trasferimento di un NFT tra diversi contesti applicativi e tra diversi proprietari (sia all’interno dello stesso che tra due contesti applicativi diversi). Per esempio, quando un NFT viene trasferito da gioco_1 a gioco_2, oppure da un utente A a un utente B come frutto di una compravendita;
2. Client: modella un singolo contesto applicativo e fornisce le operazioni per l’utilizzo (ad esempio “attacca” nel caso di una spada) e il trasferimento temporaneo di un NFT tra due utenti all’interno del contesto applicativo modellato dal Client. Per esempio, un utente A può prestare a un utente B un proprio NFT, ma B può prestare lo stesso NFT a un utente C, e così via. Deve essere garantito che l’NFT torni indietro ad A. A non può utilizzare l’NFT, nemmeno con lo smart contract, fintanto che non ne torna in possesso.
L’obiettivo è comprendere le potenzialità e i limiti dell’integrazione di NFT, implementati come smart contract, all’interno di un “Metaverso”.
Si prevede di utilizzare l’ambiente di sviluppo DECENTRALAND (https://docs.decentraland.org/content-intro/), che consente di sviluppare ambienti virtuali in modo rapido e di integrarli con la blockchain Ethereum.
• Strutture dati autenticate per Bitcoin light weight client
La blockchain di Bitcoin ha attualmente una dimensione molto grande ed è impossibile per un client light weigth, come uno smart phone, scaricare l’intera blockchain. Ogni nodo light fa quindi riferimento a un full node, che scarica l’intera blockchain e può inviare al nodo light le informazioni di suo interesse. Il light weigth node scarica invece solo gli header di blocchi della blockchain. Per dimostrare che l’informazione inviata al nodo light è corretta e completa, il full node invia al light node anche una prova crittografica. Il light node può verificare la correttezza dell’informazione ricevuta confrontando la prova con l’informazione contenuta nell’header dei blocchi della blockchain. I light client utilizzano attualmente i Merkle Trees, come struttura dati autenticata. La tesi indagherà l’utilizzo di tecniche alternative di prova e autenticazione. La sperimentazione verrà effettuata con dati ricavati dalle transazioni presenti sulla blockchain di Bitcoin. La tesi verrà svolta in collaborazione con la Prof.Bernasconi.
• Implementazione di Bittorrent su LibP2P
LibP2p (https://libp2p.io/) è una libreria per lo sviluppo di applicazioni peer to peer che offre diverse funzionalità come la possibilità di attraversamento di NAT, un supporto al gossip e al paradigma publish-subscribe. Scopo della tesi è l’implemetazione di un protocollo Bittorrent-like su LibP2P. Bittorrent è un applicativo per la condivisione di file che prevede la formazione di gruppi (gli swarm) di nodi che partecipano alla condivisione di un certo contenuto. La gestione degli swarm in Bittorrent è effettuata mediante un tracker centralizzato oppure mediante la DHT Kademlia. Questa tesi propone di progettare un’implementazione alternativa del protocollo, che sfrutta il meccanismo publish-subscribe della libreria. L’idea è la seguente: il seeder pubblica il riferimento al file e tutti i peer interessati effettuano una sottoscrizione che indica il loro interesse sul contentuto del file.
Quando una nuova parte del file viene resa disponibile, tutti i peer che hanno effettuato la sottoscrizione, ricevono automaticamente una notifica, sfruttando il meccanismo publish subscribe nativo di LibP2P. La tesi prevede la implementazione di un Proof-of-Concept, che dimostri la fattibilità dell’implementazione di Bittorrent su LibP2P.
Tesi di analisi di dati provenienti da blockchain
• Individuazione automatica di betting pattern generati da Bitcoin on-chain betting services
Scopo di questa tesi è quello d'individuare nel grafo delle transazioni della blockchain di Bitcoin possibili pattern generati da bot che effettuano automaticamente scommesse per servizi di Betting come Satoshi Dices (secondo pattern noti, come D’Alambert, Martingale,...). Verrà dato a disposizione dello studente un file contenente una lista di address deanonimizzati del servizio di Gambling Satoshi Dice, presente su Bitcoin. In base a questi indirizzi, si potranno filtrare dalla blockchain di Bitcoin solo le transazioni che riferiscono almeno uno di questi indirizzi. Sarà quindi costruito un grafo, a partire da queste transazioni, e sarà effettuata una analisi di tale grafo con il fine d'individuare particolari pattern corrispondenti a pagamenti effettuati automaticamente da bot. Lo scopo finale è dimostrare che tramite analisi sofisticate del grafo delle transazioni, è possibile implementare tecniche di deanonimizzazione sofisticate per Bitcoin.
• Graph-based analysis of the ERC-712 NFT Ethereum Token
I non fungible Token (NFT) costituiscono una “proof of ownership” decentralizzata e rappresentano una delle più importanti “killer application” della blockchain Ethereum. L’idea
di questa tesi è quella di analizzare la dinamica che avviene nello scambio di questo tipo di token, mettendo in evidenza se esistano caratteristiche simili a quelle che si verificano nelle rete sociali. La tesi comporterà lo scaricamento delle le transazioni relative a un insieme di NFT (selezionati tra i più importanti) dalla blockchain di Ethereum e la costruzione di un grafo che modelli i flussi di scambio degli NFT. Il grafo risultante sarà quindi analizzato con strumenti classici della graph analysis (diametro, centralità, distribuzione dei gradi di un nodo), e sarà analizzata anche l’evoluzione temporale delle interazioni. Gli strumenti che si prevede di utilizzare sono Google Table, per il reperimento delle transazioni, Networkit per l’analisi dei grafi, Graphia per la visualizzazione dei grafi.
• BitTorrent Speed: un sistema di ricompense per la rete BitTorrent
La rete di BitTorrent, sin dalla sua introduzione, ha rappresentato un importante esempio di rete di distribuzione di peer-to-peer di contenuti. Numerose sono però le problematiche che, nonostante tutte le ottimizzazioni e modifiche apportate al protocollo, affliggono ancora oggi la rete BitTorrent. Uno dei più importanti è quello legato al fatto che spesso i torrent appartenenti a certi contenuti non hanno più seed (ovvero nodi che possono distribuire l’intero contenuto) o la loro disponibilità cala sotto il 100%. Nonostante alcune tecniche provino a ridimensionare il fenomeno, come ad esempio distribuire per primi i blocchi che sono meno diffusi nella rete, questo è un problema ancora attuale. Recentemente però BitTorrent ha lanciato un nuovo servizio chiamato BitTorrent Speed. Con BitTorrent Speed, i nodi che intendono scaricare alcuni dati avranno la possibilità di pagare i seed per il servizio che offrono alla rete, e avranno anche accesso a una maggiore velocità di download. Il pagamento avviene tramite BTT (BitTorrent Token), un token implementato sulla blockchain di Tron, ed è stato introdotto specificatamente per incentivare i nodi che hanno dei file importanti a rimanere nella rete come seed più a lungo e dedicare più larghezza di banda e spazio di archiviazione ad altri client torrent nella rete.
L'obiettivo della tesi è quello di studiare il sistema di ricompense offerto da BitTorrent Speed, in particolare analizzando i dati disponibili sulla blockchain. In dettaglio, il candidato dovrà scaricare la blockchain (tramite API, lite note, o scraper), analizzare e interpretare i dati salvati sulla blockchain, concentrandosi sui movimenti di criptovaluta, pagamenti effettuati per l'accesso al servizio BitTorrent Speed, confrontandoli anche con il valore di mercato del token.
• Un sistema di reward per la pubblicazione, gestione, e fornitura di contenuti La ricerca di un sistema equo di ricompensa della creazione di contenuti sulle piattaforme online, social e non, è tutt'oggi un problema ancora irrisolto. Una pratica comune al giorno d'oggi è quella di basarsi su piattaforme hosting centralizzate, come Amazon o Youtube.
Queste piattaforme centralizzate hanno però numerosi svantaggi, e in particolare i loro ricavi non sono allineati con quelli dei loro utenti. Le piattaforme di hosting infatti propongono condizioni estremamente favorevoli per loro, ad esempio trattenendo una larga porzione dei
profitti generati, oppure richiedendo che una copia del contenuto creato possa essere usata liberamente dalla piattaforma. Impongono inoltre regole poco chiare e arbitrarie ai creatori, e modificano termini e condizioni con poco preavviso. Le piattaforme centralizzate potrebbero inoltre scegliere di censurare determinati contenuti sia per regole arbitrarie che per tentativi di censura da parte di governi.
Alcuni di questi problemi sono risolti da reti decentralizzate, come quella di Bittorrent o di Steem, che però presentano altri problemi. Nel primo caso, il protocollo non fornisce un meccanismo integrato per la ricerca dei contenuti, che deve essere quindi fornito esternamente. Inoltre, in Bittorrent solo recentemente sono state inserite alcune forme di ricompensa per fornire contenuti, ma non include nessun meccanismo per il controllo del diritto d'autore. La blockchain di Steem propone un sistema di reward che è specificatamente proposto per piattaforme social, ma la piattaforma non è sempre in grado di fornire ricompense adeguate, preferendo invece premiare i nodi che mantengono la blockchain.
LBRY offre un miglioramento significativo rispetto alle opzioni presentate. LBRY è un protocollo per la pubblicazione di contenuti digitali e il loro accesso in un mercato globale e decentralizzato. Gli utenti possono utilizzare LBRY per pubblicare, cercare, scaricare e pagare qualsiasi tipo di contenuto digitale: libri, film, musica, eccetera. Il protocollo è decentralizzato e resistente alla censura, quindi la partecipazione è aperta a tutti e nessuno può bloccare o rimuovere unilateralmente i contenuti. LBRY utilizza una blockchain pubblica per fornire:
- un indice condiviso dei contenuti pubblicati - il pagamento per l'accesso ai contenuti.
L'accesso ai dati blockchain è gratuito, il costo per il download dei contenuti è trasparente e i creatori/pubblicatori di contenuti guadagnano il 100% del prezzo stabilito.
L'obiettivo della tesi è quello di studiare il sistema proposto da LBRY e in particolare studiare i dati salvati sulla blockchain per capire se il sistema di reward è equo oppure no. In dettaglio, il candidato dovrà scaricare la blockchain (tramite API, lite note, o scraper), analizzare e interpretare i dati salvati sulla blockchain, concentrandosi sui movimenti di criptovaluta, pagamenti effettuati per il download dei dati, pubblicazione di contenuti, eccetera.
ALTRE TESI
• Distributed Ledger Technology Interoperability study (in collaboration with University of Cambridge)
Distributed Ledger Technology has taken the world by storm, thanks to its decentralised nature and desirable properties that all fit perfectly with the sought after Industry 4.0 revolution. However, the many protocols and proposals, mainly revolving around blockchain technology, compete with each other in a heterogeneous landscape. The interoperability of systems employed by different organizations is often a must in many applications, such as decentralised supply chain management. However, interoperability of DLTs in general and blockchain protocols in particular, is still an elusive topic. The community has not even yet
reached a consensus on what ‘blockchain interoperability’ even means, for example see [1, 2, 3] for competing definitions.
Aim of this thesis is a literature review to compile the state of the art on blockchain interoperability, including cross chain technologies and federation. The work should cover the study of three sides of the topic, i.e. the proposed definitions of the problem, the solutions (both from academia and industry) promising to solve it, and the application fields that would benefit from its adoption.
[1] Liu, Z.; Xiang, Y.; Shi, J.; Gao, P.; Wang, H.; Xiao, X.; Wen, B.; Hu, Y.-C. HyperService:
Interoperability and Programmability across Heterogeneous Blockchains. In Proceedings of the ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, London, UK, 11–15 November 2019; pp. 549–566.
[2] Scheid, E.J.; Hegnauer, T.; Rodrigues, B.; Stiller, B. Bifröst: A Modular Blockchain Interoperability API. In Proceedings of the IEEE 44th Conference on Local Computer Networks (LCN), Osnabrueck, Germany, 14–17 October 2019; pp. 332–339.
[3] Koens, T.; Poll, E. Assessing interoperability solutions for distributed ledgers. Pervasive Mob. Comput. 2019, 59, 101079.
