블록체인 기술은 무결성과 부인 거부 등의 뛰어난 보안성으로 계약 분야(매매 계약, 부동산 계약)에 활용도가 높게 평가되고 있다. 블록체인에서 이러한 계약 서비스는 스마트 컨트랙트라는 기술을 활용하여 개발 가능하며 여러 블록체인 플랫폼들이 스마트 컨트랙트를 개발하기 위한 프로그래밍 언어를 제공한다. 대표적인 블록체인 플랫폼인 비트코인과 이더리움은 비트코인 스크립트와 솔리디티 언어를 제공한다. 이러한 프로그래밍 언어를 이용하여 동적으로 처리될 수 있는 디지털 계약인 스마트 컨트랙트를 개발할 수 있다. 그러나, 다양한 계약 분야에서 스마트 컨트랙트의 개발이 진행되고 있으나 블록체인 기반의 설계를 위한 연구가 미흡한 상황이다. 이에 본 연구에서는 이더리움 기반으로 스마트 컨트랙트를 설계하기 위한 메타모델 및 UML 기반의 정적/동적 설계 기법을 제안한다. 정적설계에서는 스마트 컨트랙트의 속성과 기능을 설계하기 위한 기법을 제안하며, 그리고 컨트랙트들 간의 구조를 설계하기 위한 기법을 제안한다. 동적설계에서는 블록체인 내의 스마트 컨트랙트, 계정, 블록들 간에 배포, 기능 호출, 동기화를 설계하기 위한 기법을 제안한다. 실험은 부동산 계약 사례를 통해 정적/동적 설계 기법을 적용하여 설계 기법의 타당성을 검증한다.
블록체인 기술은 무결성과 부인 거부 등의 뛰어난 보안성으로 계약 분야(매매 계약, 부동산 계약)에 활용도가 높게 평가되고 있다. 블록체인에서 이러한 계약 서비스는 스마트 컨트랙트라는 기술을 활용하여 개발 가능하며 여러 블록체인 플랫폼들이 스마트 컨트랙트를 개발하기 위한 프로그래밍 언어를 제공한다. 대표적인 블록체인 플랫폼인 비트코인과 이더리움은 비트코인 스크립트와 솔리디티 언어를 제공한다. 이러한 프로그래밍 언어를 이용하여 동적으로 처리될 수 있는 디지털 계약인 스마트 컨트랙트를 개발할 수 있다. 그러나, 다양한 계약 분야에서 스마트 컨트랙트의 개발이 진행되고 있으나 블록체인 기반의 설계를 위한 연구가 미흡한 상황이다. 이에 본 연구에서는 이더리움 기반으로 스마트 컨트랙트를 설계하기 위한 메타모델 및 UML 기반의 정적/동적 설계 기법을 제안한다. 정적설계에서는 스마트 컨트랙트의 속성과 기능을 설계하기 위한 기법을 제안하며, 그리고 컨트랙트들 간의 구조를 설계하기 위한 기법을 제안한다. 동적설계에서는 블록체인 내의 스마트 컨트랙트, 계정, 블록들 간에 배포, 기능 호출, 동기화를 설계하기 위한 기법을 제안한다. 실험은 부동산 계약 사례를 통해 정적/동적 설계 기법을 적용하여 설계 기법의 타당성을 검증한다.
Blockchain technology has been highly evaluated for its contracts (contracts for sale, real estate contracts) because of its excellent security, including integrity and non-repudiation. In a blockchain, these contract services can be developed using a technology called a smart contract, and several ...
Blockchain technology has been highly evaluated for its contracts (contracts for sale, real estate contracts) because of its excellent security, including integrity and non-repudiation. In a blockchain, these contract services can be developed using a technology called a smart contract, and several blockchain platforms provide a programming language for developing smart contracts. Bitcoin and Ethereum, typical blockchain platforms, provide the Bitcoin Scripts and Solidity languages. Using these programming languages, we can develop the smart contract, a digital contract that can be processed dynamically. Smart contracts are being developed in a variety of areas, but studies of designs based on a blockchain are insufficient. In this paper, we propose a meta-model and a static/dynamic design method based on Unified Modeling Language (UML) for smart contracts based on Ethereum. We propose a method for static design attributes and functions of smart contracts, and propose a technique for designing structures among contracts. Dynamic design proposes a technique for designing deployment, function calls, and synchronization among smart contracts, accounts, and blocks within a blockchain. Experiments verify the validity of the design method by applying the static/dynamic design method through real estate contracts.
Blockchain technology has been highly evaluated for its contracts (contracts for sale, real estate contracts) because of its excellent security, including integrity and non-repudiation. In a blockchain, these contract services can be developed using a technology called a smart contract, and several blockchain platforms provide a programming language for developing smart contracts. Bitcoin and Ethereum, typical blockchain platforms, provide the Bitcoin Scripts and Solidity languages. Using these programming languages, we can develop the smart contract, a digital contract that can be processed dynamically. Smart contracts are being developed in a variety of areas, but studies of designs based on a blockchain are insufficient. In this paper, we propose a meta-model and a static/dynamic design method based on Unified Modeling Language (UML) for smart contracts based on Ethereum. We propose a method for static design attributes and functions of smart contracts, and propose a technique for designing structures among contracts. Dynamic design proposes a technique for designing deployment, function calls, and synchronization among smart contracts, accounts, and blocks within a blockchain. Experiments verify the validity of the design method by applying the static/dynamic design method through real estate contracts.
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문제 정의
1에서와 같이 아두이노의 디바이스 관련 표기를 위해 클래스의 스테레오 타입 설계 방안을 제시한다. 또한 디바이스 클래스들 간의 관계(Association)를 위한 스테레오 타입 설계 방안도 제안한다. 이와 같이 UML 표기법을 이용하여 아두이노 어플리케이션을 설계하기 위한 방안을 제시한다.
1장에서는 스마트 컨트랙트의 상황을 설명하고, 2장에서는 관련 연구로서 스마트 컨트랙트 기술과 스마트컨트랙트를 개발하기 위한 언어 중에 이더리움의 솔리디티 언어에 대해 분석한다. 또한 블록체인 분야의 설계 사례를 연구한다. 3장에서는 스마트 컨트랙트의 정적/동적 설계 기법을 제안하며 이더리움 솔리디티 언어와 맵핑하여 구현 관계를 확인한다.
이와 같이 UML 표기법을 이용하여 아두이노 어플리케이션을 설계하기 위한 방안을 제시한다. 본 논문에서도 확장 메커니즘의 스테레오 타입을 이용하여 블록체인 기반의 스마트 컨트랙트를 설계하기 위한 방안을 제안한다.
본 연구에서는 블록체인 기반의 스마트 컨트랙트를설계하기 위한 메타모델과 정적/동적설계 기법을 제안하였다. 스마트 컨트랙트를 구현하기 위한 이더리움의 솔리디티 언어가 객체지향 언어와 유사하므로 객체지향 설계 기법의 확장 메커니즘을 적용하는 것이 적합하였으며 동적설계 시 블록체인 기반으로 서비스 되어야 하므로 배포 및 동기화에 대한 설계를 고려하였다.
본 연구에서는 블록체인의 스마트 컨트랙트 정적/동적 설계를 위한 기법을 제안 한다. 스마트 컨트랙트 설계기법은 이더리움의 솔리디티를 개발할 수 있도록 객체지향 설계 기법인 UML의 확장 메커니즘을 이용하여 제안한다.
이더리움(Ethereum) 또한 스마트 컨트랙트 프레임워크인 블록체인을 제공하기 위해 튜닝 언어를 제공한다[5]. 본 연구에서는 이더리움의 스마트 컨트랙트를 구현하기 위한 솔리디티(Solidity) 언어의 사례를 기반으로 스마트 컨트랙트 설계 기법을 제안한다.
연구 [12]에서 제안하는 식품 인증 도메인 측면에서 블록체인 구조 및 문서 구조를 제안하는데 반해, 본 연구에서는 다양한 블록체인 서비스 개발 시 설계할 수 있는 일반적인 설계 방안을 제안한다.
연구 [14]와 같이 본 논문에서도 UML의 확장 메커니즘인 스테레오 타입을 이용하여 블록체인 기반의 설계방안을 제안하고자 한다.
그러나, 이러한 스마트 컨트랙트 기술을 이용하여 다양한 분야에서 개발하는 사례가 증가하고 있으나 체계적인 설계 기법에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 이에 본연구에서는 UML의 확장 메커니즘을 이용하여 블록체인 플랫폼의 스마트 컨트랙트를 설계하기 위한 메타모델과 정적/동적 설계 기법을 제안한다.
또한 디바이스 클래스들 간의 관계(Association)를 위한 스테레오 타입 설계 방안도 제안한다. 이와 같이 UML 표기법을 이용하여 아두이노 어플리케이션을 설계하기 위한 방안을 제시한다. 본 논문에서도 확장 메커니즘의 스테레오 타입을 이용하여 블록체인 기반의 스마트 컨트랙트를 설계하기 위한 방안을 제안한다.
제안 방법
일반적으로 블록을 형성하기 위해 계정 간에 암호화폐를 송금하여 블록을 형성한다. Account, Block, Transaction은 블록체인 내에 포함되어 있으므로 본 연구에서는 Contract에 집중하여 설계 기법을 제안한다. 그러나 동적 설계 시 Account와 Block은 배포 및 동기화를 설계하기 위해 포함하여 설계한다.
솔리디티는 EVM(Ethereum Virtual Machine)에서 실행되는 스마트 계약을 개발하기 위한 정적 형식의 프로그래밍 언어로서[8,9], 바이트 코드(Bytecode)로 컴파일 되고EVM 상에서 실행된다. ECMAScript[10]구문을 따르며 웹 개발에 적합하도록 설계되었다. 솔리디티는 계층적 맵핑과 구조체를 멤버 변수로 정의할 수 있으며 다중상속을 지원한다.
연구 [12]는 식품의 생산, 유통, 소비에 관련된 데이터를 분산 저장하는 EPCIS(Electronic Product Code Information Service)를 활용하고 공개키 서명을 이용하여 블록체인을 형성할 수 있는 이력 인증 체계를 설계하였다. EPCIS 표준을 기반으로 분산 저장하기 위한 아키텍쳐 와 식품 이력을 위한 문서 구조, 그리고 문서 간의 인증 절차 등을 제안하였다.
Fig. 1에서와 같이 아두이노의 디바이스 관련 표기를 위해 클래스의 스테레오 타입 설계 방안을 제시한다. 또한 디바이스 클래스들 간의 관계(Association)를 위한 스테레오 타입 설계 방안도 제안한다.
지금까지 본 논문에서 제안한 블록체인 스마트 컨트랙트의 정적/동적설계 기법을 검증하기 위해 부동산 계약의 스마트 컨트랙트에 대해 정적/동적설계를 적용하였다. 또한 설계의 타당성을 검증하기 위해 솔리디티 언어를 통해 구현하였다.
이와 같이 블록체인 특성에 맞는 접근자를 포함하여 설계한다. 반환 타입은 기본형 데이터 타입인 bool, int, uint 외에 계정 주소값에 해당하는 address 등의 추가적인 데이터 타입을 설계한다.
배포와 유사하게 블록체인 내의 계정(블록)들 간에 <> 표기를 이용하여 동기화됨을 설계한다.
본 사례연구에서는 제안한 스마트 컨트랙트 정적/동적 설계 기법을 검증하기 위해 Fig. 21, Fig. 22와 같은 부동산 계약을 위한 기능을 정의하며, 설계의 적합성을 확인하기 위해 솔리디티 언어를 이용하여 구현한다.
생성된 컨트랙트는 블록체인으로 연계된 계정(소유자, 구매자)에게 배포되며 각각의 계정에서 인스턴스(객체)로 생성된다. 블록체인으로 연결하기 이더리움에서는 계정 간에 ether를 송금하여 블록체인을 형성하는데 본 사례연구에서는 ether를 송금하여 블록체인을 형성하는 동적설계를 생략한다. 부동산 계약을 하기 위한 컨트랙트의 property_contract() 기능 흐름 설계는 Fig.
25과 같다. 소유자와 구매자의 계정 주소와 기타 계약 관련 정보를 입력하면 정적설계에서 설계한 컨트랙트인 Property_Contract, Contractor 의 인스턴스 컨트랙트를 기반으로 소유자와 구매자를 확인한다. 확인이 처리되면 계약 관련 정보를 Property_Contract에 저장하여 관리한다.
본 연구에서는 블록체인의 스마트 컨트랙트 정적/동적 설계를 위한 기법을 제안 한다. 스마트 컨트랙트 설계기법은 이더리움의 솔리디티를 개발할 수 있도록 객체지향 설계 기법인 UML의 확장 메커니즘을 이용하여 제안한다.
본 연구에서는 블록체인 기반의 스마트 컨트랙트를설계하기 위한 메타모델과 정적/동적설계 기법을 제안하였다. 스마트 컨트랙트를 구현하기 위한 이더리움의 솔리디티 언어가 객체지향 언어와 유사하므로 객체지향 설계 기법의 확장 메커니즘을 적용하는 것이 적합하였으며 동적설계 시 블록체인 기반으로 서비스 되어야 하므로 배포 및 동기화에 대한 설계를 고려하였다. 부동산 계약컨트랙트 설계 사례를 통해 블록체인의 스마트 컨트랙트설계가 적합함을 증명하였으며 정적/동적설계와 솔리디티 코드가 일관성 있음을 증명하였다.
지금까지 본 논문에서 제안한 블록체인 스마트 컨트랙트의 정적/동적설계 기법을 검증하기 위해 부동산 계약의 스마트 컨트랙트에 대해 정적/동적설계를 적용하였다. 또한 설계의 타당성을 검증하기 위해 솔리디티 언어를 통해 구현하였다.
이론/모형
솔리디티는 계층적 맵핑과 구조체를 멤버 변수로 정의할 수 있으며 다중상속을 지원한다. 개발된 컨트랙트의 함수에 대해 여러 유형의 안전한 접근을 지원하기 위해 ABI(Application Binary Interface)[11]기능을 제공한다. 개발자는 솔리디티를 이용하여 자체적인 비즈니스 로직을 포함하는 스마트 컨트랙트를 개발할 수 있으며 계약 완료 후에 당사자 간에 거부할 수 없으며 신뢰할 수 있는 트랜잭션을 보관한다.
컨트랙트의 동적설계는 객체지향 설계 기법의 순차도(Sequence Diagram)을 활용한다.
성능/효과
개발된 컨트랙트의 함수에 대해 여러 유형의 안전한 접근을 지원하기 위해 ABI(Application Binary Interface)[11]기능을 제공한다. 개발자는 솔리디티를 이용하여 자체적인 비즈니스 로직을 포함하는 스마트 컨트랙트를 개발할 수 있으며 계약 완료 후에 당사자 간에 거부할 수 없으며 신뢰할 수 있는 트랜잭션을 보관한다.
스마트 컨트랙트를 구현하기 위한 이더리움의 솔리디티 언어가 객체지향 언어와 유사하므로 객체지향 설계 기법의 확장 메커니즘을 적용하는 것이 적합하였으며 동적설계 시 블록체인 기반으로 서비스 되어야 하므로 배포 및 동기화에 대한 설계를 고려하였다. 부동산 계약컨트랙트 설계 사례를 통해 블록체인의 스마트 컨트랙트설계가 적합함을 증명하였으며 정적/동적설계와 솔리디티 코드가 일관성 있음을 증명하였다. 본 연구를 통해 기존 UML의 확장 프로파일에 블록체인 설계 기법을 추가할 수 있도록 하여 블록체인 어플리케이션 설계의 기반을 제공할 수 있을 것이다.
후속연구
부동산 계약컨트랙트 설계 사례를 통해 블록체인의 스마트 컨트랙트설계가 적합함을 증명하였으며 정적/동적설계와 솔리디티 코드가 일관성 있음을 증명하였다. 본 연구를 통해 기존 UML의 확장 프로파일에 블록체인 설계 기법을 추가할 수 있도록 하여 블록체인 어플리케이션 설계의 기반을 제공할 수 있을 것이다.
향후에는 본 연구에서 제안한 정적/동적설계 기법을 프로그래밍이 가능한 다른 블록체인 플랫폼에 적용하여 일반적인 스마트 컨트랙트 설계 기법으로 고도화할 수 있도록 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스마트 컨트랙트란?
스마트 컨트랙트는 계약의 협상을 디지털 방식으로 시행하기 위한 프로토콜이다[1]. 제3자의 개입 없이 신뢰할 수 있는 거래를 할 수 있으며 이러한 거래는 추적이 가능하고 변경될 수 없도록 한다.
블록체인(Block Chain)의 활용 분야는?
블록체인(Block Chain)은 금융 거래뿐만 아니라 유통, 계약, SNS 등 다양한 비금융 분야에 활용 가능하다. 특히 블록체인 플랫폼은 계약 관련해서 제3자의 개입 없이 자동으로 처리될 수 있는 스마트 컨트랙트(SmartContract)[1] 기술을 제공한다.
스마트 컨트랙트의 특징은?
스마트 컨트랙트는 계약의 협상을 디지털 방식으로 시행하기 위한 프로토콜이다[1]. 제3자의 개입 없이 신뢰할 수 있는 거래를 할 수 있으며 이러한 거래는 추적이 가능하고 변경될 수 없도록 한다. 스마트 컨트랙트에의한 계약은 기존의 오프라인 계약 보다 우수한 보안을 제공하고 거래 비용을 줄일 수 있다.
참고문헌 (17)
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Go Ethereum(Geth), https://ethereum.github.io/go-ethereum/downloads, retrived 10 December 2017.
Mist and Ethereum Wallet, https://github.com/ethereum/mist/releases, retrived 10 October 2017.
PoW(Proof of Work), https://etherworld.co/2017/04/16/proof-of-work-pow/, retrived 23 February 2018.
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