이더리움 블록체인 환경에서 최적 샤딩과 수직 결합 기법의 적용에 관한 연구 A Study on the Application of Optimal Sharding and Vertical Merging Method in Ethereum Blockchain Environments원문보기
기후변화 위기가 심각해짐에 따라 우리나라는 2015년 파리협정 채택과 2021년에는 온실가스 감축목표 상향을 선언하였다. 감축이행을 위해 에너지 분야에서는 새로운 시도들이 발생하고 있으며, 전력 에너지 인프라에서 발생하는 데이터가 블록체인에 저장된다면 여러 가지 이점을 가질 수 있다. 첫 번째로 데이터 위변조 방지로 ...
기후변화 위기가 심각해짐에 따라 우리나라는 2015년 파리협정 채택과 2021년에는 온실가스 감축목표 상향을 선언하였다. 감축이행을 위해 에너지 분야에서는 새로운 시도들이 발생하고 있으며, 전력 에너지 인프라에서 발생하는 데이터가 블록체인에 저장된다면 여러 가지 이점을 가질 수 있다. 첫 번째로 데이터 위변조 방지로 무결성이 보장되며, 데이터 공유가 투명해짐에 따라 새로운 비즈니스 모델이 창출될 수 있다. 두 번째로 전력 에너지 분야에 블록체인 기술을 접목하면 기존의 복잡했던 전력거래 절차가 단순화되고, 정산의 실시간성과 편리성이 확대될 수 있다. 또한, 거래 참여에 대한 복잡한 인증 절차가 블록체인을 통해 간소화될 수 있다. 이러한 장점은 프로슈머들로 하여금 참여에 대한 흥미를 불러올 수 있으며, 소량의 잉여전력도 판매할 수 있어 탄소배출 절감에 도움이 된다. 하지만 기존의 이더리움 블록체인은 처리성능의 한계로 인해 대량의 트랜잭션 처리에 적합하지 않다. 또한, 이더리움의 처리속도보다 빠른 속도로 대량의 트랜잭션이 전송되면 데이터 누락 현상이 발생한다. 따라서 이더리움의 성능향상에 대한 해결책으로 다양한 On/Off-Chain 솔루션들이 연구되고 있고, 이더리움 플랫폼의 업그레이드를 통해 문제를 해결하려고 노력하고 있다. 본 논문에서는 대량의 전력 데이터를 빠르고 효율적으로 블록체인에 저장하기 위한 해결책으로 두 가지 방법을 제안한다. 먼저 전력 데이터 샤드(Shard) 처리를 활용한 연계 인터페이스 서버를 제안한다. 데이터를 개별적으로 저장하는 것이 아니라 샤드 단위로 처리하는 기법을 적용하여 대량의 트랜잭션을 이더리움에 전송했을 때 데이터 누락률이 0%가 되고, 동시에 처리속도가 대략 8배 향상되는 것을 실험을 통해 검증하였다. 다음으로 이더리움 블록체인의 저장공간을 효율적으로 활용할 수 있는 전력 데이터의 수직 결합기법과 데이터 조회 시 필요한 분리기법 제안한다. 다수의 데이터를 하나의 데이터로 연결하여 블록체인에 저장하고, 조회할 때는 결합 정보를 통해 분리하는 기법이다. 성능 실험 결과에 따르면 사용 수수료인 가스(Gas)가 최대 7.8배 이상 절감되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제안하는 기법의 특징은 전력 데이터에만 국한되지 않고, 다른 정형 데이터 처리 시에도 적용이 가능하다는 장점이 있다. 따라서 블록체인에 저장할 대량의 데이터가 존재하는 타 분야에도 쉽게 적용할 수 있어 데이터 처리 시 발생하는 시간과 비용이 절약될 수 있을 것으로 예상할 수 있다.
기후변화 위기가 심각해짐에 따라 우리나라는 2015년 파리협정 채택과 2021년에는 온실가스 감축목표 상향을 선언하였다. 감축이행을 위해 에너지 분야에서는 새로운 시도들이 발생하고 있으며, 전력 에너지 인프라에서 발생하는 데이터가 블록체인에 저장된다면 여러 가지 이점을 가질 수 있다. 첫 번째로 데이터 위변조 방지로 무결성이 보장되며, 데이터 공유가 투명해짐에 따라 새로운 비즈니스 모델이 창출될 수 있다. 두 번째로 전력 에너지 분야에 블록체인 기술을 접목하면 기존의 복잡했던 전력거래 절차가 단순화되고, 정산의 실시간성과 편리성이 확대될 수 있다. 또한, 거래 참여에 대한 복잡한 인증 절차가 블록체인을 통해 간소화될 수 있다. 이러한 장점은 프로슈머들로 하여금 참여에 대한 흥미를 불러올 수 있으며, 소량의 잉여전력도 판매할 수 있어 탄소배출 절감에 도움이 된다. 하지만 기존의 이더리움 블록체인은 처리성능의 한계로 인해 대량의 트랜잭션 처리에 적합하지 않다. 또한, 이더리움의 처리속도보다 빠른 속도로 대량의 트랜잭션이 전송되면 데이터 누락 현상이 발생한다. 따라서 이더리움의 성능향상에 대한 해결책으로 다양한 On/Off-Chain 솔루션들이 연구되고 있고, 이더리움 플랫폼의 업그레이드를 통해 문제를 해결하려고 노력하고 있다. 본 논문에서는 대량의 전력 데이터를 빠르고 효율적으로 블록체인에 저장하기 위한 해결책으로 두 가지 방법을 제안한다. 먼저 전력 데이터 샤드(Shard) 처리를 활용한 연계 인터페이스 서버를 제안한다. 데이터를 개별적으로 저장하는 것이 아니라 샤드 단위로 처리하는 기법을 적용하여 대량의 트랜잭션을 이더리움에 전송했을 때 데이터 누락률이 0%가 되고, 동시에 처리속도가 대략 8배 향상되는 것을 실험을 통해 검증하였다. 다음으로 이더리움 블록체인의 저장공간을 효율적으로 활용할 수 있는 전력 데이터의 수직 결합기법과 데이터 조회 시 필요한 분리기법 제안한다. 다수의 데이터를 하나의 데이터로 연결하여 블록체인에 저장하고, 조회할 때는 결합 정보를 통해 분리하는 기법이다. 성능 실험 결과에 따르면 사용 수수료인 가스(Gas)가 최대 7.8배 이상 절감되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제안하는 기법의 특징은 전력 데이터에만 국한되지 않고, 다른 정형 데이터 처리 시에도 적용이 가능하다는 장점이 있다. 따라서 블록체인에 저장할 대량의 데이터가 존재하는 타 분야에도 쉽게 적용할 수 있어 데이터 처리 시 발생하는 시간과 비용이 절약될 수 있을 것으로 예상할 수 있다.
As the climate change crisis worsened, the government announced the adoption of the Paris Agreement in 2015, and raised a reduction target of the greenhouse gas in 2021. New attempts and research are being made in the energy sector to implement reductions. If the power data generated from power ener...
As the climate change crisis worsened, the government announced the adoption of the Paris Agreement in 2015, and raised a reduction target of the greenhouse gas in 2021. New attempts and research are being made in the energy sector to implement reductions. If the power data generated from power energy infra is recorded on the blockchain, it can have several advantages. First, Integrity is guaranteed by preventing forgery, and new business can be created as data sharing becomes transparent. Second, If blockchain technology is applied to the power energy field, complex power trading procedures can be simplified and the real-time and convenience of settlement can be expanded. In addition, the complicated authentication process for trading participation can be simplified by using blockchain. These advantages can arouse interest in participation by prosumers and help to reduce carbon emissions because small units of surplus power can be sold. However, Ethereum blockchain is not suitable for processing large amounts of data due to the limitation of processing performance. Also, when a large number of transactions are transmitted at a speed faster than the processing speed of Ethereum, data omission occurs. Therefore, various On/Off-Chain solutions are being studied as a solution to the performance improvement of Ethereum, and efforts are being made to solve the problem by upgrading the Ethereum platform. In this paper, we propose two methods as a solution for storing large amounts of power data in the blockchain. First, A link interface server using power data shard processing is proposed. Experimental results show that our power-data processing system with sharding method lessen the data omission rate to 0% that occurs when the transactions are transmitted to Ethereum and improve the processing speed approximately 8 times. Next, We propose a vertical merging method for power data that can efficiently utilize the storage space of the Ethereum blockchain and a separation technique necessary for data searching. It is a method that multiple data which merged as one data are stored in the blockchain, and separates it through combination information when inquiring. It is confirmed that the gas which is usage fee, is reduced by up to 7.8 times or more based on performance experiments result. The characteristics of the method proposed in this study are not only limited to power data, but also have the advantage that it can be applied to other structured data processing. Therefore, it can be easily applied to other fields where there is a large amount of data to be stored in the blockchain. And it can be expected that the time and cost incurred in data processing can be saved.
As the climate change crisis worsened, the government announced the adoption of the Paris Agreement in 2015, and raised a reduction target of the greenhouse gas in 2021. New attempts and research are being made in the energy sector to implement reductions. If the power data generated from power energy infra is recorded on the blockchain, it can have several advantages. First, Integrity is guaranteed by preventing forgery, and new business can be created as data sharing becomes transparent. Second, If blockchain technology is applied to the power energy field, complex power trading procedures can be simplified and the real-time and convenience of settlement can be expanded. In addition, the complicated authentication process for trading participation can be simplified by using blockchain. These advantages can arouse interest in participation by prosumers and help to reduce carbon emissions because small units of surplus power can be sold. However, Ethereum blockchain is not suitable for processing large amounts of data due to the limitation of processing performance. Also, when a large number of transactions are transmitted at a speed faster than the processing speed of Ethereum, data omission occurs. Therefore, various On/Off-Chain solutions are being studied as a solution to the performance improvement of Ethereum, and efforts are being made to solve the problem by upgrading the Ethereum platform. In this paper, we propose two methods as a solution for storing large amounts of power data in the blockchain. First, A link interface server using power data shard processing is proposed. Experimental results show that our power-data processing system with sharding method lessen the data omission rate to 0% that occurs when the transactions are transmitted to Ethereum and improve the processing speed approximately 8 times. Next, We propose a vertical merging method for power data that can efficiently utilize the storage space of the Ethereum blockchain and a separation technique necessary for data searching. It is a method that multiple data which merged as one data are stored in the blockchain, and separates it through combination information when inquiring. It is confirmed that the gas which is usage fee, is reduced by up to 7.8 times or more based on performance experiments result. The characteristics of the method proposed in this study are not only limited to power data, but also have the advantage that it can be applied to other structured data processing. Therefore, it can be easily applied to other fields where there is a large amount of data to be stored in the blockchain. And it can be expected that the time and cost incurred in data processing can be saved.
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