블록체인은 중앙 집중화된 시스템이 아닌 분산화 된 시스템을 구현하는 데에 사용되는 기술로써, 익명성, 투명성 등을 특징으로 한다. 그러나 아직 블록체인을 상용화하기에는 고질적인 공격들이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 블록체인을 구현하기 위해서 존재하는 대표적인 합의 알고리즘으로써 Bitcoin, Algorand, 그리고 IOTA를 소개하고, 각각의 합의 알고리즘들이 어떠한 방법으로 블록체인의 고질적인 공격들인 이중 지불 공격이나 시빌 공격을 해결하는지, 혹은 해결하지 못하고 있다면 어떤 방법으로 해결할 수 있는지를 소개한다. 뿐만 아니라 기존의 고질적인 공격이 가능한 새로운 시나리오를 제안한다.
블록체인은 중앙 집중화된 시스템이 아닌 분산화 된 시스템을 구현하는 데에 사용되는 기술로써, 익명성, 투명성 등을 특징으로 한다. 그러나 아직 블록체인을 상용화하기에는 고질적인 공격들이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 블록체인을 구현하기 위해서 존재하는 대표적인 합의 알고리즘으로써 Bitcoin, Algorand, 그리고 IOTA를 소개하고, 각각의 합의 알고리즘들이 어떠한 방법으로 블록체인의 고질적인 공격들인 이중 지불 공격이나 시빌 공격을 해결하는지, 혹은 해결하지 못하고 있다면 어떤 방법으로 해결할 수 있는지를 소개한다. 뿐만 아니라 기존의 고질적인 공격이 가능한 새로운 시나리오를 제안한다.
The blockchain is the technique which is used in decentralized system instead of centralized system. Its characteristics are anonymous and transparency. However, there are still some traditional attacks. In this paper, we introduced some of the famous consensus algorithm with blockchain: Bitcoin, Al...
The blockchain is the technique which is used in decentralized system instead of centralized system. Its characteristics are anonymous and transparency. However, there are still some traditional attacks. In this paper, we introduced some of the famous consensus algorithm with blockchain: Bitcoin, Algorand, and IOTA. Also, this paper talked about how each consensus algorithm tried to solve those traditional attacks such as double spending attack or sybil attack. Furthermore, if the consensus algorithm does not consider those attacks yet, then the author would introduce additional methods to solve those attacks. Furthermore, this paper proposed the new scenario that can make classical attacks be happened.
The blockchain is the technique which is used in decentralized system instead of centralized system. Its characteristics are anonymous and transparency. However, there are still some traditional attacks. In this paper, we introduced some of the famous consensus algorithm with blockchain: Bitcoin, Algorand, and IOTA. Also, this paper talked about how each consensus algorithm tried to solve those traditional attacks such as double spending attack or sybil attack. Furthermore, if the consensus algorithm does not consider those attacks yet, then the author would introduce additional methods to solve those attacks. Furthermore, this paper proposed the new scenario that can make classical attacks be happened.
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문제 정의
오늘날 집중화가 아닌 분산화를 통해 투명하고 익명성을 보장하는 블록체인 기술이 급격히 개발되고 있다. 2009년에 발표된 사토시 나카모토 비트코인 백서를 계기로 암호화폐는 국내에서 큰 열풍을 불러일으키게 되었고, 현재는 블록체인 기술을 암호 화폐뿐만 아니라 사물인터넷, 물류, 금융 등 다양한 분야에 사용하고자 한다. 그러나 현재는 아직 블록체인 기술이 상용화되기 위해서 해결해야 할 한계점들이 많이 존재한다.
이중 지불 공격, 시빌 공격, 네트워크 공격 등이 그 예이다. 본 논문에서는 다양한 합의 알고리즘들이 어떤 방법으로 위의 공격들을 해결했는지 분석하였고, 미처 해결하지 못한 공격들에 대해서는 저자가 어떤 방법으로 해결할 수 있을지 소개하고, 해당 합의 알고리즘에서 고질적인 공격이 가능한 새로운 시나리오를 제안하였다. 특히 알고랜드 에서는 팁 선택 알고리즘을 수행시키는 시작점에 따른 이중 지불 공격 시나리오를 제안하였다.
해당 알고리즘이 가지고 있는 프로토콜 특징에 의한 전용 취약점도 있겠지만, 모든 블록체인 합의 알고리즘에서 나타날 수 있는 공용 취약점도 존재한다. 본 논문에서는 이러한 공용 취약점에 대해서 분석해보았다.
일반적으로 암호 화폐들은 이중 지불 공격을 방어하기 위해서 어떠한 블록을 블록체인에 올릴 것인지를 합의하는 합의 알고리즘을 통해 해결한다. 본 장에서는 고질적인 블록체인의 공격들에 대해서 대표적인 블록체인 합의 알고리즘들은 각각 어떠한 방법으로 이를 방어하고자 하는지, 혹은 만약 어떠한 공격에 대해 저항성이 없다면, 이를 보완하기 위해서 어떠한 새로운 방법이 있는지를 알아보겠다.
가설 설정
1에서 블록체인에서의 이중 지불 공격 시나리오는 다음과 같을 수 있다. 앨리스가 밥에게 5 BTC를 지불하고 인형을 사려고 한다고 가정해 보자. 처음에 앨리스는 밥에게 5 BTC를 주었다는 거래를 만든다.
제안 방법
아이오타가 앞으로 이중 지불에 대해서 저항성을 갖기 위해서는 먼저 이중 지불된 거래가 속한 서브탱글을 확률적으로 버릴 수 있는 식이 확실하게 정립되어야 한다. 또한, 본 논문에서는 백서에서 언급한 시나리오 이외에 여러 개의 서브 탱글 중에 어떤 서브 탱글을 선택할 확률 뿐만 아니라 팁 선택 알고리즘(tip selection algorithm)을 수행시키는 시작점에 따른 이중 지불 공격 시나리오를 제안하였다. 예를 들어 만약 Fig.
후속연구
그러나 아이오타의 풀 노드들은 자기만의 팁 선택 알고리즘을 가질 수 있으므로, 팁 선택알고리즘의 시작점을 파란색과 초록색 사이에 두게 하여, 거래들의 타당성을 확인하는 과정에서 이중 지불된 거래들이 함께 위치할 수 없도록 할 수 있다. 이러한 시나리오가 가능하니, 팁 선택 알고리즘의 시작점이 안전한 곳에 위치하도록 하는 알고리즘이 추가적으로 개발되어야 한다.
향후 연구 방향은 안전성도 높으면서 동시에 성능도 향상된 최적의 팁선택 알고리즘개발과 이를 접목시킨 IoT 시스템 취약점 분석이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
블록체인은 무엇인가?
블록체인은 중앙 집중화된 시스템이 아닌 분산화 된 시스템을 구현하는 데에 사용되는 기술로써, 익명성, 투명성 등을 특징으로 한다. 그러나 아직 블록체인을 상용화하기에는 고질적인 공격들이 존재한다.
현재 블록체인 기술이 사용하고자 하는 분야는?
오늘날 집중화가 아닌 분산화를 통해 투명하고 익명성을 보장하는 블록체인 기술이 급격히 개발되고 있다.2009년에 발표된 사토시 나카모토 비트코인 백서를 계기로 암호화폐는국내에서 큰 열풍을 불러일으키게 되었고, 현재는 블록체인 기술을 암호 화폐뿐만아니라 사물인터넷, 물류, 금융 등 다양한 분야에 사용하고자 한다.그러나 현재는 아직 블록체인 기술이 상용화되기 위해서 해결해야 할 한계점들이 많이 존재한다.
블록체인 기술이 상용화되기 위해서 해결해야 할 한계점은 무엇인가?
그러나 현재는 아직 블록체인 기술이 상용화되기 위해서 해결해야 할 한계점들이 많이 존재한다. 예를 들어 엄청난 수의 거래량을 처리할 수 있을 정도의 확장성,다양한 블록체인들끼리 데이터를 주고받을 수 있는 상호 작용성,빠른 속도 등의 문제들이 아직 남아있다. 그래서 오늘날엔 나름의 방법을 통해 위와 같은 다양한 문제들을 해결하기 위해 다양한 방법의 블록체인 합의 알고리즘이 개발되고 있다[1-4].
참고문헌 (15)
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