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사물인터넷 서비스 연동을 위한 블록체인 아키텍처 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.28 no.5, 2018년, pp.20 - 25  

최종석 ((주)스마트엠투엠) ,  허신욱 (부산대학교) ,  김호원 (부산대학교)

초록
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본 논문에서는 사물인터넷 서비스와 블록체인 플랫폼간의 연동을 위한 아키텍처를 제안한다. 블록체인은 다양한 산업분야에서 데이터 신뢰성 및 안전성 측면에서의 효율성을 제공한다. 반면에 데이터 쓰기 및 읽기에 대한 낮은 성능 때문에 실제 서비스 적용하기 어렵다. 특히 사물인터넷 서비스와 같은 다량의 데이터가 발생하는 분야에서는 블록체인을 실질적으로 적용하기 어렵지만, 사물인터넷은 프라이버시 및 데이터 보안 측면에서 많은 보안 문제를 야기할 수 있는 분야로써, 블록체인을 통한 데이터 추적 및 신뢰성 보안을 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 이와 같이 실시간성과 신뢰성을 보장하기 위한 사물인터넷 연동형 블록체인 플랫폼 아키텍처를 소개한다. 실시간성을 유지하기 위해서 단일 피어 검증을 통한 실시간 데이터 관리를 활용하며, 신뢰성 유지를 위해서 합의를 통한 분산원장을 활용한다. 단일 피어 검증 데이터는 합의 과정을 거치기 이전에 데이터를 수신받은 단일피어가 분산원장과 별도의 상태 데이터베이스를 통해 실시간 데이터를 저장하여 실시간 서비스에 제공한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 실시간은 요구하는 사물인터넷 플랫폼에서 블록체인 기반의 고신뢰 보안 서비스를 제공하기 위한 방법을 제안한다. 본 논문에서는 oneM2M과 하이퍼레저 패브릭간의 데이터 연계를 위한 체인코드 개발 방법을 제시한다. 본 논문에서 제안한 기법은 트랜 잭션 및 합의를 통해 생성되는 블록체인 데이터와 단일 피어에 의해 생성되는 프라이빗 데이터와 같이 두 종류의 데이터로 관리한다.
  • 하지만 실시간 서비스를 위해서는 피어당 5000~20000 TPS의 성능이 보장이 되어야 한다. 본 논문에서는 단일피어 데이터 처리기법을 이용하여 실시간 데이터를 관리하는 기법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 사물인터넷 서비스의 실시간성과 블록체인의 고신뢰성을 보장하기 위한 사물인터넷 서비스 연동형 블록체인 아키텍처를 설계하였다.
  • 본 논문에서는 실시간성과 신뢰성을 동시에 보장하기 위해서 실시간 데이터베이스와 상태 데이터베이스를 함께 운용할 수 있는 아키텍처를 제안하였다. 실시간성을 보장해야하는 데이터를 플래그를 이용하여 활성화하고, 이를 기반으로 단일피어 검증을 통한 실시간 데이터베이스에 저장한다.
  • 본 논문에서는 실시간은 요구하는 사물인터넷 플랫폼에서 블록체인 기반의 고신뢰 보안 서비스를 제공하기 위한 방법을 제안한다. 본 논문에서는 oneM2M과 하이퍼레저 패브릭간의 데이터 연계를 위한 체인코드 개발 방법을 제시한다.
  • 본 절에서는 oneM2M 서비스 플랫폼과 블록체인간의 연동을 위한 IPE(Interworking Proxy Entity)의 구조를 제시한다
  • 본 절에서는 리눅스 재단의 하이퍼레져 패브릭 (Hyperledger Fabric)[11] 프로젝트를 살펴본다. 하이퍼레져 프로젝트는 2015년 17개 회원사로 시작되었으며, 현재 130개 회원사가 참여하고 있는 블록체인 프로젝트이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
단일피어 데이터 처리기 법을 이용하여 실시간 데이터를 관리하는 기법이 나오게 된 배경은 무엇인가? 프라이빗 블록체인은 퍼블릭 블록체인에 비해서 상대적으로 높은 TPS를 보이고 있다. 하지만 실시간 서비 스를 위해서는 피어당 5000~20000 TPS의 성능이 보장이 되어야 한다. 본 논문에서는 단일피어 데이터 처리기 법을 이용하여 실시간 데이터를 관리하는 기법을 제안 한다.
프라이빗 블록체인은 무엇이 있는가? 이러한 퍼블릭 블록체인은 20~30 TPS(Transaction per second)로 기존 서비스를 수용하기 어려운 정도의 수준이다. 이를 개선하기 위해서 프라이빗 블록체인에 대한 연구가 시작되었으며, 대표적인 프라이빗 블록체인에는 하이퍼레져 프로젝트의 패브릭(Fabric)이 있다. 많은 연구[3~7]에서 하이퍼레져에 대한 성능 벤치마킹을 수행한 결과, 하이퍼레져 패브릭은 퍼블릭 블록체인보다는 효율적이지만 여전히 1000 TPS 이하인 것으로 나타났다.
블록체인은 무엇을 통해서 기술적 측면에서 신뢰성이 입증되었는가? 콘텐츠 서비스의 발전에 따라 온라인 데이터에 대한 보안 및 프라이버시 보호에 대한 요구가 증가하였다. 이에 따라 고신뢰 보안플랫폼에 대한 연구가 진행되었으며, 블록체인은 비트코인[1], 이더리움[2] 등과 같은 암호화폐를 통해서 기술적 측면에서의 신뢰성이 입증되었다. 이러한 퍼블릭 블록체인은 20~30 TPS(Transaction per second)로 기존 서비스를 수용하기 어려운 정도의 수준이다.
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참고문헌 (11)

  1. NakamotoSatoshi, "Bitcoin: APeer-to-Peer Electronic Cash System.",2008. 

  2. Buterin, V. "Ethereum: A next-generation cryptocurrency and decentralized application platform." Bitcoin Magazine (2014). 

  3. Sousa, Joao, Alysson Bessani, and Marko Vukolic. "A byzantine fault-tolerant ordering service for the hyperledger fabric blockchain platform." 2018 48th Annual IEEE/IFIP International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN). IEEE, 2018. 

  4. Androulaki, Elli, et al. "Hyperledger fabric: a distributed operating system for permissioned blockchains." Proceedings of the Thirteenth EuroSys Conference. ACM, 2018 

  5. Sukhwani, Harish, et al. "Performance modeling of pbft consensus process for permissioned blockchain network (hyperledger fabric)." Reliable Distributed Systems (SRDS), 2017 IEEE 36th Symposium on. IEEE, 2017. 

  6. Vukolic, Marko. "Rethinking permissioned blockchains." Proceedings of the ACM Workshop on Blockchain, Cryptocurrencies and Contracts. ACM, 2017. 

  7. Vukolic, Marko. Hyperledger fabric: towards scalable blockchain for business. Tech. rep. Trust in Digital Life 2016. IBM Research, 2016. URl: https://www.zurich.ibm.com/dccl/papers/cachin_dccl.pdf, 2016. 

  8. Swetina, Jorg, et al. "Toward a standardized common M2M service layer platform: Introduction to oneM2M." IEEE Wireless Communications 21.3 (2014): 20-26. 

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  9. Tian, Linyi. "Lightweight m2m (oma lwm2m)." OMA device management working group (OMA DM WG), Open Mobile Alliance (OMA) (2012). 

  10. Open Interconnect Consortium. "The Open Interconnect Consortium and IoTivity." (2015). 

  11. Cachin, Christian. "Architecture of the hyperledger blockchain fabric." Workshop on Distributed Cryptocurrencies and Consensus Ledgers. Vol. 310. 2016. 

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