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퍼블릭 블록체인의 보안 위협과 블록체인 확장성 문제의 연관성에 대한 분석 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.28 no.3, 2018년, pp.26 - 32  

노시완 (부경대학교 IT융합응용공학과) ,  이경현 (부경대학교 정보보호학협동과정)

초록
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최초의 암호화폐인 비트코인의 등장과 함께 그 기반기술인 블록체인에 대한 국내외의 관심이 증가하는 가운데 국외에서는 블록체인의 확장성 문제에 대한 논의가 활발히 이루어지고 있다. 블록체인은 시스템을 관리하는 중앙기관 대신 네트워크의 사용자들의 합의에 기반하여 시스템을 유지한다. 신뢰할 수 없는 사용자 간의 합의를 위해 작업증명이라는 신뢰성 보장을 위한 기술을 사용하였고 이로 인해 비트코인과 같은 퍼블릭 블록체인은 제한된 처리량을 가지게 되었다. 현재까지 알려진 대부분의 공격들이 이러한 제한된 처리량으로 인한 처리 지연으로 공격 성공률이 증가하기 때문에 확장성 문제 해결을 위한 연구가 필요한 실정이다. 본 논문에서는 현재 알려진 퍼블릭 체인에서의 보안 위협을 분석하고 확장성 문제와 함께 현재 알려진 확장성 문제 솔루션에 대한 소개 및 앞서 서술한 보안 위협과의 연관성에 대해 분석한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 퍼블릭 블록체인에 대한 보안 위협과 블록체인 확장성 문제를 연관하여 소개하였으며 또한 확장성 문제에 대해 국외에서 가장 대중적인 솔루션인 파라미터 재설정과 페이먼트 채널에 대해 소개하였다. 현재 국내 블록체인 관련 산업은 꾸준히 증가하고 있고 많은 기업에서 기존 시스템에 블록체인을 접목한 기술을 소개하고 있지만 기반기술에 대한 연구보다는 응용에 초점을 맞추고 있기에 추후 국내 기술이 국외기술에 종속될 위험이 높으며 국가 경쟁력 제고 및 안전한 블록체인 어플리케이션의 개발을 위해서도 확장성 문제와 같은 블록체인 기반기술에 대한 연구가 필요하다.
  • 이러한 제한된 시간당 처리량으로 인한 확장성 문제(Scalability)를 해결하고자 국외에서는 많은 연구가 이루어지고 있으나 국내에서는 관련 연구가 미흡하여 본 논문에서는 퍼블릭 체인에서 알려진 보안위협과 함께 확장성 문제 해결의 필요성을 연관하여 분석하고 대표적인 해결방법들을 소개하고자 한다.
  • 현재까지 알려진 많은 공격들은 2.1절에서 기술한 바와 같이 기본적으로는 매우 낮은 공격 성공률을 높이는 것을 목적으로 하고 있다. 블록 보류 공격[2,3]은 2.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비트코인이란? 비트코인[1]은 종래의 은행과 같은 제3자의 개입 없이 개인 간의(Peer-to-Peer, P2P) 안전한 거래가 가능한 결제 시스템으로서 블록체인 기술을 사용한 첫 사례이다. 비트코인 결제 시스템에 참여하고 있는 모든 사용자들은 시스템에서 발생하는 모든 거래에 대한 기록(transaction)을 자신의 블록체인에 저장하고 저장된 기록을 토대로 시스템에서 발생하는 모든 거래를 검증하여 유효한 거래만 자신의 블록체인에 새롭게 추가한다.
비트코인에서 작업증명을 사용함에 따라 생기는 문제는? 신뢰할 수 없는 사용자들 간에 하나의 원장을 선택토록 해야 하는 비잔틴 장군 문제(Byzantine fault tolerance)를 비트코인에서는 작업증명(Proof-of-Work, PoW)을 사용하여 해결하고 있다. 하지만 이로 인해 하나의 새로운 블록(거래기록의 집합)을 블록체인에 추가하는 것에는 상당한 시간을 필요로 하게 되었고 결과적으로 시간당 처리 가능한 거래의 수는 제한되게 되었다.
비트코인 결제 시스템은 어떠한 방식으로 이루어지는가? 비트코인[1]은 종래의 은행과 같은 제3자의 개입 없이 개인 간의(Peer-to-Peer, P2P) 안전한 거래가 가능한 결제 시스템으로서 블록체인 기술을 사용한 첫 사례이다. 비트코인 결제 시스템에 참여하고 있는 모든 사용자들은 시스템에서 발생하는 모든 거래에 대한 기록(transaction)을 자신의 블록체인에 저장하고 저장된 기록을 토대로 시스템에서 발생하는 모든 거래를 검증하여 유효한 거래만 자신의 블록체인에 새롭게 추가한다. 이 동작을 시스템의 모든 사용자가 개별적으로 수행하여 최종적으로 시스템의 모든 사용자들이 하나의 동일한 블록체인(거래장부)을 유지·보관하는 분산원장기술(Distributed ledger technology)이다.
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참고문헌 (14)

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

  2. N. T. Courtois and L. Bahack, "On subversive miner strategies and block withholding attack in bitcoin digital currency," CoRR, abs/1402.1718, 2014. 

  3. S. Bag, S. Ruj, and K. Sakurai, "Bitcoin block withholding attack :Analysis and mitigation," IEEE Transactions on Information Forensics and Security, PP(99), pp. 1-12, 2016. 

  4. H. Finney, "Best practice for fast transaction acceptancehow high is the risk?" Available: https://bitcointalk.org/index.php?topic3441.msg48384#msg48384, 2011. 

  5. I. Eyal, and E. G. Sirer, "Majority is not enough: Bitcoin mining is vulnerable," In International conference on financial cryptography and data security, Springer, pp. 436-454, 2014. 

  6. R. Zhang, and B. Preneel, "Publish or Perish: A Backward-Compatible Defense against Selfish Mining in Bitcoin," In Cryptographers' Track at the RSA Conference, Springer, pp. 277-292, 2017. 

  7. J. R. Douceur, "The sybil attack," In the First International Workshop on Peer-to-Peer Systems, ser. IPTPS '01. London, UK: Springer-Verlag, pp. 251-260, 2002. 

  8. E. Heilman, A. Kendler, A. Zohar, and S. Goldberg, "Eclipse Attacks on Bitcoin's Peer-to-Peer Network," In USENIX Security Symposium, pp. 129-144, 2015. 

  9. https://blockchain.info/charts/n-transactions 

  10. K. Croman, C. Decker, I. Eyal, A. E. Gencer, A. Juels, A. Kosba, A. Miller, P. Saxena, E. Shi, E. G. Sirer, D. Song, and R. Wattenhofer,"On Scaling Decentralized Blockchains (A Position Paper)." In 3rd Workshop on Bitcoin and Blockchain Research, 2016. 

  11. J. Poon and T. Dryja. "The bitcoin lightning network.", https://lightning.network/lightning-network-paper.pdf, 

  12. C. Decker and R. Wattenhofer. "A fast and scalable payment network with bitcoin duplex micropayment channels." In Symposium on Self-Stabilizing Systems, pp. 3-18. Springer, 2015. 

  13. C. Burchert, C. Decker, and R. Wattenhofer. "Scalable Funding of Bitcoin Micropayment Channel Networks." International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems, 2017. 

  14. A. Miller, I. Bentov, R. Kumaresan, C. Cordi, and P. McCorry, "Sprites and State Channels: Payment Networks that Go Faster than Lightning." arXiv preprint arXiv:1702.05812.2017. 

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