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비트코인 익명화 기술 연구 동향 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.28 no.3, 2018년, pp.11 - 17  

홍영기 (고려대학교 컴퓨터학과 정보시스템보안연구실) ,  허준범 (고려대학교 컴퓨터학과 정보시스템보안연구실)

초록
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세계적 열풍의 중심인 비트코인에는 많은 이슈가 발생하고 있다. 특히 비트코인의 익명성은 사회적으로 중요한 문제이다. 비트코인이 익명성을 보장하지 못할 경우 거래내역이 공개되어 프라이버시가 노출될 수 있다. 반대로 비트코인이 익명성을 보장할 경우 마약 거래, 자금 세탁, 랜섬웨어 공격 등의 각종 범죄가 발생할 수 있다. 이밖에도 다양한 상황에 적절한 대처를 하기 위해서는 비트코인 기술에 대한 정리와 이해가 필요하다. 본 논문에서는 비트코인의 익명성을 약화시키는 클러스터링 기술과, 비트코인의 익명성을 강화시키는 믹싱 프로토콜 기술에 대한 연구 흐름을 정리하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 어떤 비트코인 주소와 관련된 주소목록을 그룹화 하여 비익명화 공격의 가능성을 크게 증가시키는 클러스터링 기술과, 여러 사용자의 비트코인을 섞어 주소 간 연결성을 깨트리는 믹싱 프로토콜 기술에 대해 살펴보았다.
  • 본 연구는 비트코인 익명성 관련 연구에 대해 살펴본다. 본 논문 2장에서는 먼저 어떤 주소와 관련된 주소목록을 그룹화 하는 클러스터링 연구에 대해 정리한다.

가설 설정

  • Harrigan[7]은 다중 입력 휴리스틱의 효율성에 대한 분석을 하였다. 다중 입력 휴리스틱은 식별된 주소를 재사용하는 경우가 많기 때문에 효과가 크다고 분석했다. 또한 Harrigan은 1000개 이상의 주소가 하나의 엔티티로 클러스터링될 경우 슈퍼클러스터라고 명명하였으며, 슈퍼클러스터(예, 중개거래소, 도박 사이트, 다크 넷 시장)가 점진적으로 증가하기 때문에 클러스터링이 효과적이라고 결론지었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
통장과 비트코인 주소의 차이점은 무엇인가? 비트코인은 분산된 네트워크 시스템이며, 중앙통제 기관이 없기 때문이다. 즉, 은행에서 발급하는 통장의 경우 계좌번호와 연결된 주민번호 등의 개인정보가 저장되어 있는 반면, 비트코인 주소는 암호 알고리즘을 통해 무작위로 생성되며 주소 자체에 어떠한 정보도 저장되어 있지 않다. 또한 비트코인 주소는 1회용이기 때문에 새로운 주소가 매 거래마다 생성되며, 누구나 언제든지 제약 없이 새로운 주소를 생성할 수 있다.
믹싱 서비스란 무엇인가? 이러한 부족한 익명성을 개선하고자 트랜잭션을 섞어 거래 흐름 추적을 어렵게 하는 믹싱 서비스가 등장했다. 먼저 믹싱 서비스란, 제 3의 엔티티가 여러 사용자들로부터 비트코인을 받은 뒤 트랜잭션을 혼합하여 돌려준다. 결과적으로 입력과 출력의 상관관계를 낮춤으로서 믹싱 기능을 수행한다. 하지만 믹싱 서비스가 돈을 절도할 가능성이 있으며, 믹싱 서비스는 누가 누구에게 비트코인을 보냈는지 알고 있다는 단점이 있다.
비트코인에서 익명성을 보장할 경우 발생한 범죄 사례는 무엇인가? 비트코인이 익명성을 보장할 경우 마약 거래, 자금 세탁, 탈세 등 각종 범죄에 비트코인이 이용될 수 있다. 실제로 과거에 실크 로드 등의 다크웹 사이트에서 비트코인을 지불 수단으로 마약 거래가 활발하게 이루어졌다. 또한 최근 랜섬웨어 공격들은 사용자의 컴퓨터를 암호화한 뒤, 복호화를 원할 경우 비트코인 송금을 요구했다. 이처럼 비트코인의 익명성에 관련된 문제는 세계적으로 발생하고 있기 때문에 분석하여 정리할 필요가 있다.
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참고문헌 (19)

  1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system. 

  2. Ron, D., & Shamir, A. (2013, April). Quantitative analysis of the full bitcoin transaction graph. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security (pp. 6-24). Springer, Berlin, Heidelberg. 

  3. Androulaki, E., Karame, G. O., Roeschlin, M., Scherer, T., & Capkun, S. (2013, April). Evaluating user privacy in bitcoin. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security (pp. 34-51). Springer, Berlin, Heidelberg. 

  4. Meiklejohn, S., Pomarole, M., Jordan, G., Levchenko, K., McCoy, D., Voelker, G. M., & Savage, S. (2013, October). A fistful of bitcoins: characterizing payments among men with no names. In Proceedings of the 2013 conference on Internet measurement conference (pp. 127-140). ACM. 

  5. Spagnuolo, M., Maggi, F., & Zanero, S. (2014, March). Bitiodine: Extracting intelligence from the bitcoin network. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security (pp. 457-468). Springer, Berlin, Heidelberg. 

  6. Nick, J. D. (2015). Data-Driven De-Anonymization in Bitcoin (Master's thesis, ETH-Zurich). 

  7. Harrigan, M., & Fretter, C. (2016, July). The unreasonable effectiveness of address clustering. In Ubiquitous Intelligence & Computing, Advanced and Trusted Computing, Scalable Computing and Communications, Cloud and Big Data Computing, Internet of People, and Smart World Congress (UIC/ATC/ScalCom/CBDCom/IoP/SmartWorld), 2016 Intl IEEE Conferences (pp. 368-373). IEEE. 

  8. Biryukov, A., Khovratovich, D., & Pustogarov, I. (2014, November). Deanonymisation of clients in Bitcoin P2P network. In Proceedings of the 2014 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security (pp. 15-29). ACM. 

  9. Koshy, P., Koshy, D., & McDaniel, P. (2014, March). An analysis of anonymity in bitcoin using p2p network traffic. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security (pp. 469-485). Springer, Berlin, Heidelberg. 

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  11. Bonneau, J., Narayanan, A., Miller, A., Clark, J., Kroll, J. A., & Felten, E. W. (2014, March). Mixcoin: Anonymity for Bitcoin with accountable mixes. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security (pp. 486-504). Springer, Berlin, Heidelberg. 

  12. Valenta, L., & Rowan, B. (2015, January). Blindcoin: Blinded, accountable mixes for bitcoin. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security (pp. 112-126). Springer, Berlin, Heidelberg. 

  13. Heilman, E., Alshenibr, L., Baldimtsi, F., Scafuro, A., & Goldberg, S. (2017). Tumblebit: An untrusted bitcoin-compatible anonymous payment hub. Proceedings of NDSS 2017. 

  14. Maxwell, G.: CoinJoin: Bitcoin privacy for the real world. Post on Bitcoin Forum (August 2013), https://bitcointalk.org/index.php?topic279249 

  15. Ruffing, T., Moreno-Sanchez, P., & Kate, A. (2014, September). CoinShuffle: Practical decentralized coin mixing for Bitcoin. In European Symposium on Research in Computer Security (pp. 345-364). Springer, Cham. 

  16. Ruffing, T., Moreno-Sanchez, P., Kate, A. (2017). P2P mixing and unlinkable Bitcoin transactions. In: NDSS 2017 

  17. Ruffing, T., & Moreno-Sanchez, P. (2017, April). ValueShuffle: Mixing Confidential Transactions for Comprehensive Transaction Privacy in Bitcoin. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security (pp. 133-154). Springer, Cham. 

  18. Maxwell, G.: Confidential transactions (2015). https://people.xiph.org/-greg/confidential values.txt 

  19. Todd, P.: Stealth addresses. Post on Bitcoin development mailing list. https://www.mail-archive.com/bitcoin-development@lists.sourceforge.net/msg03613.html 

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