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[국내논문] 신규 참여자의 형평성 향상을 위한 블록체인에서의 새로운 증명 방식 연구: Proof-of-Probability 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.28 no.3, 2018년, pp.18 - 25  

김성민 (중앙대학교 분산 플랫폼 및 보안 연구실) ,  김경선 (중앙대학교 분산 플랫폼 및 보안 연구실) ,  김중헌 (중앙대학교 분산 플랫폼 및 보안 연구실)

초록
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최근 블록체인 기술을 응용한 가상화폐에 대한 관심이 높아지면서 자본금이 많지 않은 사람들도 블록체인 네트워크에 참여하기 시작했다. 가장 유명한 가상화폐인 비트코인이 채택한 PoW 방식은 고성능 하드웨어의 과열된 열풍을 불어왔고 PoS 방식은 기존 지분이 많은 참여자들이 많이 존재하여 소수의 자본금을 가진 신규 참여자들이 네트워크에 새로 참여하기 어려운 환경이다. 따라서 본 논문에서는 기존 블록체인 증명방식인 PoW, PoS 방식보다 네트워크 참여를 위한 자본금이 적고 신규로 참여하더라도 리스크가 적은 PoP(Proof-of-Probability) 방식을 소개한다. PoP 방식은 블록을 생성할 시 실제 암호화된 해쉬와 수많은 가짜 해쉬를 각 노드들이 정렬하여 진짜 해쉬를 복호화하여 찾은 노드가 블록을 생성하는 방식이다. 또한 1개의 해쉬를 복호화하여 검증받을 때 1분의 대기시간을 두어 과열된 컴퓨팅파워 경쟁을 제한한다. 지분(Stake)이 많을수록 블록을 생성할 확률은 높아지지만 이는 PoS 방식처럼 절대적이지 않다. 이 방식을 이용한다면 지분을 많이 가진 유효성 검증자(Validators)에 의한 집중화를 피하며 블록체인 네트워크에 참여하려는 진입장벽도 낮출 수 있을 것 이다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 PoW, PoS 방식의 단점을 해결하는 방식에 대해 연구하였다. 해당 방식을 본 논문에서는 확률증명방식(Proof-of-Probability)이라 명명하였다.
  • 본 논문에서는 기존 PoW, PoS 방식의 단점을 보완하기 위해 Proof-of-Probability(PoP) 방식을 제안하였다. 단일 해쉬의 난이도가 낮아지고, 한번 해쉬를 검증 할때마다 대기시간을 두어 블록체인 네트워크 참여자는 더 이상 높은 하드웨어와 컴퓨팅 파워가 필요하지 않다.

가설 설정

  • 4.1장에서 유사하게 pB를 전체 블록체인 가상화폐 중 포거 B가 가지는 비율이라 가정하자. PoS 방식에서는 B가 블록 1개에 대한 유효성을 갖고 채굴할 확률 SB는 다음과 같다,
  • 7) 진짜 해쉬 값이라는 것이 증명되면 거래에 대한 블록을 생성한다. 
  • 1개의 블록을 생성하는 시간 동안의 하드웨어의 가격 변동률은 r이라 한다. 또한 1개의 블록을 생성하는 시간은 일정하다고 가정한다. 이때 n개의 블록을 생성하려고 시도하는 동안 A가 사용한 비용은 (hAr+EA)•n 이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PoW 방식의 단점은 무엇인가? 하지만 이 대표적인 두 증명방식은 단점이 존재한다. PoW 방식은 과다한 전력 사용으로 비경제적이며 채굴을 하기 위해 고성능 하드웨어가 필요하다. PoS 방 식은 대량 자금을 가진 사람이 독점하기 쉬우며 신규 참여자가 블록체인 네트워크에 참여하기 꺼려 하는 단점이 있다.
PoS 방식은 무엇인가? PoW 방식은 말 그대로 일한 만큼 보상 받는 방식이다. PoS 방식은 자신이 원래 보유하고 있던 가상화폐의 지분을 통해 새로운 가상화폐를 배분하는 방식이다.
대표적인 가상화폐의 보상 방식은 무엇인가? 대표적으로 두 가지의 방법이 있다. 작업증명방식 (Proof-of-Work)과 지분증명방식 (Proofof-Stake)이다. PoW 방식은 말 그대로 일한 만큼 보상 받는 방식이다.
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참고문헌 (9)

  1. Nakamoto, Satoshi. "Bitcoin: A peer-to-peerelectronic cash system," 2008. 

  2. Shpakovski "Bitcoin Glossary" https://github.com/oleganza/bitcoin-papers/blob/master/BitcoinGlossary.md 

  3. Beikverdi, Alireza, and JooSeok Song. "Trend of centralization in Bitcoin's distributed network." in Proceedings of the 16th IEEE/ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/Distributed Computing (SNPD), 2015. 

  4. Mark Coppock "The world's cryptocurrency mining uses more electricity than Iceland" https://www.digitaltrends.com/computing/bitcoinethereum-mining-use-significant-electrical-power/ 

  5. King, Sunny; NADAL, Scott. "Ppcoin: Peer-to-peer crypto-currency with proof-of-stake," August, 2012, 19. 

  6. http://uk.businessinsider.com/bitcoin-97-are-heldby-4-of-addresses-2018-1 

  7. Bahack, Lear. "Theoretical Bitcoin Attacks with less than Half of the Computational Power" (draft). arXiv preprint arXiv:1312.7013, 2013. 

  8. Rosenfeld, Meni. "Analysis of bitcoin pooled mining reward systems" arXiv preprint arXiv:1112.4980, 2011. 

  9. S.Kim "POSTER : Mining with Proof-of-Probability in Blockchain" in Proceedings of the ACM AsiaCCS, 2018. 

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