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사물 인터넷을 위한 블록체인 기술 동향 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.28 no.3, 2018년, pp.38 - 46  

홍은기 (한양대학교 대학원 전자공학과) ,  이수진 (한양대학교 에리카캠퍼스 전자공학부) ,  서승현 (한양대학교 대학원 전자공학과)

초록
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블록체인 기술은 분산형 네트워크를 통해 정보 등을 관리하고 저장함으로써 정보의 투명성 및 신뢰성을 제공해줄 수 있는 분산 컴퓨팅 기반의 데이터 위변조 방지 기술이다. 특히 수천만개 사물 기기들이 서로 통신을 하여 서비스를 제공하는 사물인터넷(IoT) 서비스 환경에서 블록체인 기술은 중앙 집중 방식의 관리 구조를 탈피하고 보안성을 향상시킬 수 있는 인프라 기술로 주목 받고 있다. IoT 서비스에 데이터 무결성 및 디바이스 제어 등의 보안서비스를 제공하고, 분산화된 방식으로 서비스의 확장성을 높이고자 최근 글로벌 기업들은 IoT 블록체인 개발을 위한 컨소시엄을 구성하여, IoT 서비스에 활용할 수 있는 블록체인 기반 기술들을 연구하고 있다. 본 논문에서는 블록체인을 기반으로 한 IoT 연구 프로젝트들의 연구기술 동향을 분석하고, IoT 서비스에 블록체인을 적용한 사례와 응용 기술 등을 소개한다. 또한 IoT 응용 서비스에 효과적으로 적용하기 위해 기존 블록체인 기법들의 확장성 및 오버헤드 등의 문제를 개선한 Tangle 기술에 대해서 자세히 소개하고, IoT에 블록체인을 적용하기 위한 고려사항들을 논의한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • IoT Chain은 블록체인을 기반으로 하며PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance), DAG(Directed Acyclic Graph), SPV(Simple Payment Verification) 그리고 CPS(Cyber Physical System)의기술을 적용하였다. ICT(IoT Chain Token) 토큰을 이용하여 IoT 제품을 이용할 수 있도록 하고, 또한 IoT 환경에서의 보안성을 강화하는 것이 목표이다. 기존 블록체인이 원장을 분산화 함으로써 갖는 보안성을 유지하면서 PBFT와 DAG 기술을 통해 보다 빠른 거래 처리속도와 블록체인의 확장성 문제를 해결하였다.
  • IOTA는 블록체인 연구를 목적으로 하는 IOTA 재단에서 진행 중인 프로젝트로, 3세대 블록체인이라 불리우는 Tangle을 기반으로 한다. 기존 블록체인이 가지고 있는 높은 거래 수수료 문제를 해결하며 M2M 소액결제시스템의 효율성을 높이기 위해 제안되었다. Tangle이란 사이트(site)와 노드(node)의 개념으로 이루어져 있으며 다중 방향성 비순환 그래프(Multi-threaded Directed acyclic graph)의 구조를 갖는다[4].
  • IT 등에서 진행하고 있는 블록체인기술을 적용한 IoT 프로젝트들의 연구 동향과 적용 사례들에 대해 소개하며, 특히 3세대 블록체인이라 불리우는 IOTA의 Tangle 기술에 대해서 자세히 분석한다. 마지막으로 IoT에 블록체인 기술을 적용하기 위해 고려해야할 사항들에 대해서 논의하고자 한다.
  • 블록체인의 탈중앙화와 무결성 보장 등의 특징으로 IoT에 응용하려는 시도들이 있어 왔고, 앞으로도 계속 될 것이다. 본 논문에서는 1세대 블록체인들이 IoT에 적용되었을 때의 한계점을 개선하기 위해 제안된 IOTA와 IoT Chain, Walton chain 등에 대한 소개와 IOTA와 IoT Chain에 사용 된 Tangle에 대해 논했다. Tangle은 1세대 블록체인이 IoT에 적용될 되었을 때의 한계점인 확장성과 오버헤드 문제를 새로운 합의방식과 병렬형태의 구성으로 개선하였으나, 여전히 Coordinator 노드 운용에 따른 중앙화 문제와, 프라이버시 보호 문제 등 취약점이 존재한다.
  • IOTA 재단,IBM, 삼성, Linux Foundation에서는 기존 블록체인이 갖는 한계점들을 3세대 블록체인 기술을 포함한 다양한 기술의 적용과 접근방식으로 보완하여 사물인터넷 사업에 적용하는 프로젝트를 진행하고 있다. 이에 본 논문에서는 현재 IOTA, IBM, IoTChain, Walton Chian,Streamr, SLOCK.IT 등에서 진행하고 있는 블록체인기술을 적용한 IoT 프로젝트들의 연구 동향과 적용 사례들에 대해 소개하며, 특히 3세대 블록체인이라 불리우는 IOTA의 Tangle 기술에 대해서 자세히 분석한다. 마지막으로 IoT에 블록체인 기술을 적용하기 위해 고려해야할 사항들에 대해서 논의하고자 한다.

가설 설정

  • 어떤 노드가 Tangle 네트워크에 새로운 트랜잭션을 발행한다고 가정해보자. 그럼 우선 노드는 개인키로 해당 트랜잭션에 서명을 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
블록체인이 완벽한 익명성을 제공하지 않는다는 것을 해결하기 위한 방법에는 무엇이 있는가? 이를 해결하기 위한 대안으로 Z-cash는 영지식 증명을 이용해 블록체인에 저장되는 거래내역의 추적을 방지하도록 하는 방법[20]과 다수의 신원 정보가 입력되는 스마트 계약(Smart contract)에서는 여러 사용자가 검증과 합의를 거쳐 계약의 이행 결과만을 공개하여 참여자의 익명성을 보장 할 수 있는 방법[21] 또한 제안되었으나, 현재 이 기술들을 IoT에 적용하기 위해서는 아직 많은 개선이 필요하다.
블록체인 기술이란? 블록체인 기술은 분산형 네트워크를 통해 정보 등을 관리하고 저장함으로써 정보의 투명성 및 신뢰성을 제공해줄 수 있는 분산 컴퓨팅 기반의 데이터 위변조 방지 기술이다. 특히 수천만개 사물 기기들이 서로 통신을 하여 서비스를 제공하는 사물인터넷(IoT) 서비스 환경에서 블록체인 기술은 중앙 집중 방식의 관리 구조를 탈피하고 보안성을 향상시킬 수 있는 인프라 기술로 주목 받고 있다.
IOTA란? IOTA는 블록체인 연구를 목적으로 하는 IOTA 재단에서 진행 중인 프로젝트로, 3세대 블록체인이라 불리우는 Tangle을 기반으로 한다. 기존 블록체인이 가지고 있는 높은 거래 수수료 문제를 해결하며 M2M 소액결제시스템의 효율성을 높이기 위해 제안되었다.
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참고문헌 (21)

  1. 융복합지식학회논문지, 2018.1, 135-140, 김정숙. "블록체인 기반의 서비스 현황 및 문제점 분석" 

  2. 금융보안원, 국내.외 블록체인 기반 사물인터넷 동향, 보안기술연구팀, 2017.6 

  3. 강승준, "블록체인 기술의 이해와 개발 현환 및 시사점", 정보통신산업진흥원 이슈리포트, 2018-제13호 

  4. Serguei Popov, "The Tangle" 2018 

  5. Dominik Schiener, "IOTA partners with ITIC" https://blog.iota.org/iota-partners-with-itic-e83f228a11d9 

  6. IoT Chain, "IoT Chain A high-security lite OS" 2018 

  7. the Waltonchain team, "Waltonchain White Paper (V 1.0.4)" 2018 

  8. Streamr, "Unstoppable Data for Unstoppable Apps: DATAcoin by Streamr" 2017 

  9. IBM, "ADEPT: An IoT Practitioner PerspectiveD" 2015 

  10. SLOCK.IT, https://slock.it/usn.html 

  11. Hyperledger, "Hyperledger Architecture, Volume 1" 2018 

  12. Hyperledger, https://www.hyperledger.org/members 

  13. Neha Narula, "IOTA Vulnerability Report: Cryptanalysis of the Curl Hash Function Enabling Practical Signature Forgery Attacks on the IOTA Cryptocurrency" 

  14. Michael Colavita, Garret Tanzer, "A Cryptanalysis of IOTA's Curl Hash Function", 2018 

  15. IOTA foundation, "Official Statement Regarding the MIT DCI Email Leaks" 

  16. noneymous, "IOTA Transactions, Confirmation and Consensus", github 

  17. Konstantinos Christidis, Michael Devetsikiotis, "Blockchains and Smart Contracts for Internet of Things", IEEE Access, 2224-2303 2016 

  18. 다니엘 드래셔, "블록체인 무엇인가?", 이병욱(역), 이지스퍼블리싱, 2018 

  19. Chainalysis, "The Changing Nature of Cryptocrime", 2018 

  20. Alex Vikati, "How Private Are Privacy Coins: A Closer Look at Zcash and Zclassic's Blockchains" 

  21. Vitalik Buterin, 차세대 스마트 컨트랙트와 탈중앙화된 어플리케이션 플랫폼, Etherieum Korea 

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