[논문]블록체인 기반의 계약관리 플랫폼 연구

김성환; 김영곤

doi:10.7236/jiibc.2019.19.3.97

블록체인 기반의 계약관리 플랫폼 연구
A Study on Contract Management Platform Based on Blockchain 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.3, 2019년, pp.97 - 103

김성환 (한국산업기술대학교 컴퓨터공학과) , 김영곤 (한국산업기술대학교 컴퓨터공학과)

초록
AI-Helper

ICT 기술의 발달에 따라서 계약관리 과정을 어플리케이션 기반으로 통합하여 관리하는 방식의 전자계약 시스템이 널리 보급되어 있으며, 최근에는 블록체인 기술을 활용한 개선방법들이 연구되고 있다. 그러나 계약관리 시스템에는 처리성능, 보안 취약성, 데이터 오 입력, 서비스 접근성 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 블록체인, 스마트 컨트렉트, Rest API의 구성을 가지는 블록체인 기반 계약관리 플랫폼을 제안하였다. 제안되는 플랫폼에는 기존의 합의인증 알고리즘의 처리 성능과 보안 취약성 문제를 해결한 RPBFT 알고리즘과 참여자의 데이터 오 입력 방지와 투명성을 강화하기 위한 알고리즘을 프로세스를 함께 제시하였다. 본 논문에서 제안한 블록체인 기반 계약관리 플랫폼은 개선된 처리 성능과 보안성, 신뢰성, 투명성을 가진 사용환경을 제공하고, 구축에 대한 부담 없이 API를 통해 사용이 가능하므로 비용절감 측면과 기술의 확산 측면에서도 효과를 기대할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Electronic contract systems are widely used to integrate and manage the contract management process based on the development of ICT technology. Recently, improvement methods using block chain technology are being studied. However, contract management systems have processing performance, security vulnerabilities, data entry, and service accessibility issues. In this paper, we propose a block - chain based contract management platform with block chain, smart contract, and Rest API. The suggested platform includes the RPBFT algorithm which solves the processing performance and security vulnerability of the existing consensus authentication algorithm, and the algorithm to prevent data entry and enhance transparency of participants. The block-chain-based contract management platform proposed in this paper provides a use environment with improved processing performance, security, reliability, and transparency, and can be used through API without burdening construction. Therefore, The effect can be expected.

주제어

표/그림 (12)

그림 그림 1.블록체인 인증 프로세스 Fig. 1.Blockchain authentication process
그림 그림 2.블록체인 기반 계약관리 시스템 아키텍처 Fig. 2. Block Chain Based Contract Management System Architecture
그림 그림 3.노드 무작위 선정 알고리즘 Fig. 3. Node Random Recommendation Algorithm
그림 그림 4.계약관리 시스템 합의인증 알고리즘 Fig. 4. Contract management system agreement algorithm
그림 그림 5.블록체인 기반 계약관리 시스템 인증 프로세스 Fig. 5. Block Chain Based Contract Management System Certification Process
그림 그림 6. 블록체인 기반 계약관리 시스템 프로세스 Fig. 6. Block Chain Based Contract Management System Process
그림 그림 7.프로젝트 생성 알고리즘 Fig. 7.Project creation algorithm
그림 그림 8. 프로젝트 생성 시퀀스 다이어그램 Fig. 8. Project creation sequence diagram
그림 그림 9. 계약체결 단계 알고리즘 Fig. 9. Contract concluding phase algorithm
그림 그림 10.계약체결단계 시퀀스 다이어그램 Fig. 10. Contract phase sequence diagram
그림 그림 11.계약 이행단계 알고리즘 Fig. 11. Contract fulfillment phase algorithm
그림 그림 12.계약 조회 알고리즘 Fig. 12. Contract inquiry phase algorithm

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

기존의 블록체인을 기반으로 만들어진 계약관리 시스템을 사용하기 위해서는 노드를 구성하여 참여해야 하는 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 블록체인 플랫폼, 스마트 컨트렉트, 클라이언트용 API로 구성되는 아키텍쳐를 제안하였다. 제안되는 계약관리 플랫폼은 문제점을 해결하기 위해 종래의 방식과 같이 노드를 구성하여 참여도 가능하고, 노드를 구성하지 못할 경우에는 계약관리 플랫폼에서 제공하는 REST API를 이용하여 참여할 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 기존 블록체인 기반 계약관리 시스템의 문제점을 해결하기 위해 블록체인과 스마트 컨트렉트, REST API의 구성된 블록체인 기반 계약관리 플랫폼을 제안하였다.
본 논문에서는 기존의 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)의 알고리즘의 처리 성능과 악의적 노드에 의한 취약성 문제점을 개선하기 위하여 RPBFT 합의인증 알고리즘을 고안하였고 그 동작하는 프로세스는 5단계로 구성된다.
본 논문에서는 기존의 블록체인 기반 계약관리시스템이 가지는 문제점을 개선하기 위한 블록체인 기반 계약관리 플랫폼을 제안하였다.
본 논문에서는 기존의 중앙화 구조의 계약관리 시스템에 나타나는 성능저하, 보안 취약성, 데이터 입력 오류, 초기 비용 부담으로 인한 서비스 접근성 문제를 해결하기 위해 기존의 계약관리 시스템이 가지는 클라이언트 서버 구조에 블록체인, 스마트 컨트렉트, Rest API를 결합하여 계약관리 시스템 아키텍처 플랫폼을 제안하였다.

제안 방법

3)Pre-Prepare 과정을 통해 Primary Node가 요청에 대한 시퀀스 번호를 부여하고 다른 노드에 합의요구를 위해 멀티캐스트 한다.
셋째, 스마트 컨트렉트를 통해 계약에서 지정한 범위를 벗어난 데이터 입력을 방지하기 위한 유효성 검증절차를 가지며, 사용자 인증과 별도로 프로젝트 생성, 체결, 이행의 각 단계별로 부인 방지와 계약 유효성 검증을 위한 전자서명 검증 절차로 신뢰성을 확보하였다. 계약 이행 단계에서 스마트 컨트렉트로 계약 조건 충족 여부를 확인하는 절차로 계약을 이행하는 이행 단계의 신뢰성을 확보하였다. 계약 조회 단계에서는 시스템에서 생성되는 Seed Word 기반의 난수표 값을 Challenge and Response 방식으로 응답 값을 사용자가 입력하는 값을 검증하는 절차로 보안을 강화하여 데이터 유출을 최소화하는 알고리즘과 프로세스에 대해 제안하였다.
계약 이행 단계에서 스마트 컨트렉트로 계약 조건 충족 여부를 확인하는 절차로 계약을 이행하는 이행 단계의 신뢰성을 확보하였다. 계약 조회 단계에서는 시스템에서 생성되는 Seed Word 기반의 난수표 값을 Challenge and Response 방식으로 응답 값을 사용자가 입력하는 값을 검증하는 절차로 보안을 강화하여 데이터 유출을 최소화하는 알고리즘과 프로세스에 대해 제안하였다.
둘째, 성능저하 문제를 개선하기 위해 합의를 위한 조건인 (N - f) - f개의 메시지가 악의적 노드에서 보낸 f개의 메시지 보다 많아야 하는 조건을 충족하면서, 시스템의 부하를 감소시키기 위해 시스템의 악의적 노드의 최대 허용 수를 낮추어 N=5f+1의 Fault를 보장하도록 개선한 RPBFT 알고리즘을 제안하였다.
둘째, 종래의 N = 3f + 1 구조의 성능 저하를 해결하기 위해서 (N - f) - f개의 메시지가 악의적 노드에서 보낸 f개의 메시지보다 많아야 하는 조건을 충족하면서, 최대 수용 f 값을 낮추어 시스템의 부하를 낮출 수 있도록 N = 5f + 1의 악의적 노드 허용 값을 가지는 알고리즘을 제안하였다.
본 논문에서 제안되는 블록체인 기반 계약관리 시스템의 인증 프로세스는 발주단계와 제안자 연계단계, 계약관리 단계, 이행관리 단계로 구성되어 있으며, 최초 사용자 인증을 통해 자격을 가지고 있는 사용자인지 확인하는 절차 이후 각 단계마다 부인방지를 위해 전자서명 검증 모듈을 이용하였다.
기존의 블록체인을 기반으로 만들어진 계약관리 시스템을 사용하기 위해서는 노드를 구성하여 참여해야 하는 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 블록체인 플랫폼, 스마트 컨트렉트, 클라이언트용 API로 구성되는 아키텍쳐를 제안하였다. 제안되는 계약관리 플랫폼은 문제점을 해결하기 위해 종래의 방식과 같이 노드를 구성하여 참여도 가능하고, 노드를 구성하지 못할 경우에는 계약관리 플랫폼에서 제공하는 REST API를 이용하여 참여할 수 있도록 하였다.
제안된 블록체인 기반 계약관리 플랫폼은 기존의 계약관리 시스템의 문제를 해결하기 위해 3가지 방법을 제안하였다.
제안된 플랫폼은 기존의 합의 인증 알고리즘이 가지고 있는 처리 성능과 보안 취약성 문제점을 개선하여 고안한 RPBFT(Random Practical Byzantine Fault Tolerance) 합의인증 알고리즘을 적용하였고, 계약 제안단계부터 계약이 종료 단계까지 단계별로 효과적으로 프로세스를 수행할 수 있도록 스마트 컨트렉트를 활용하여 구현하는 방법을 고안한 알고리즘과 프로세스를 적용하였다.
첫째, Primary Node가 악의적일 수 있는 가능성을 최소한으로 낮추기 위해 무작위로 노드를 선정하는 과정을 제한하였다. 선정 방법은 random array를 이용하여 난수를 발생하여 무작위로 Primary Node를 선정하는 과정을 가지며, Primary Node의 무작위 선정을 위한 알고리즘은 그림 3과 같다.
첫째, 악의적 노드에 의한 보안 취약성 문제를 해결하기 위해 Random array 기술을 활용하여 Primary Node를 무작위로 선정하는 절차를 추가하여 악의적 노드가 발생할 가능성을 최소화 할 수 있는 방법을 제안하였다.

성능/효과

5)Commit 단계에서 각 노드가 Commit 메시지를 멀티캐스트 하며, 이후 4/5 이상의 다른 노드에서 같은 Commit 메시지를 보내오면 Commit 완료 상태로 기록한다.
셋째, 스마트 컨트렉트를 통해 계약에서 지정한 범위를 벗어난 데이터 입력을 방지하기 위한 유효성 검증절차를 가지며, 사용자 인증과 별도로 프로젝트 생성, 체결, 이행의 각 단계별로 부인 방지와 계약 유효성 검증을 위한 전자서명 검증 절차로 신뢰성을 확보하였다. 계약 이행 단계에서 스마트 컨트렉트로 계약 조건 충족 여부를 확인하는 절차로 계약을 이행하는 이행 단계의 신뢰성을 확보하였다.
둘째, 투명하게 시스템이 공개되지 않아 신뢰성이 떨어진다. 셋째, 시스템의 장애 발생 시 서비스가 중단될 수 있다. 넷째, 법인 인증서, 사설인증서, 개인인증서 등의 다양한 인증서를 사용하기 때문에 관리가 어렵다.
제안된 방법은 Public 블록체인 환경에서는 보안성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으나, 사용자 식별을 전제로 운영되는 Private 환경에서는 계약과정에서의 노드 간의 합의 과정을 간소화하여, 처리 성능을 강화하는 것이 한정된 자원에서 효율성을 제공할 수 있다. 본 논문에서 제안한 계약관리 시스템 합의인증 알고리즘은 그림4와 같다.
첫째, 시스템 운영 주체가 쉽게 내용을 조작할 수 있다. 둘째, 투명하게 시스템이 공개되지 않아 신뢰성이 떨어진다.

후속연구

본 논문에서 제안되는 블록체인 기반 계약관리 플랫폼은 각 단계별로 데이터 유효성 검사와 검증 절차를 통해 신뢰성과 보안성을 확보하고, 계약 참여자들에게 투명하게 공유되어 투명성을 확보하여 신뢰성 있고 투명한 계약관리 환경을 제공할 것이며, 구축 및 개발에 대한 부담없이 플랫폼 서비스를 사용할 수 있어 비용 절감 측면과 기술의 확산 측면에서도 효과를 기대할 수 있다.
향후 블록체인 기반 계약관리 플랫폼의 아키텍처와 알고리즘을 기반으로 하여 모든 기부 단계가 참여자 모두에게 공개되며, 이력 추적이 가능한 스마트 기부관리 플랫폼을 구현하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전자계약 시스템에서 업무 효율성을 향상시킬 수 있는 이유는?	전자계약 시스템은 계약의 모든 과정을 전자적 형태로 저장하고 협업할 수 있기 때문에 불필요한 과정을 최소화 하여 업무 효율성을 향상시킬 수 있다[1].
	블록체인이란?	블록체인은 일종의 분산된 디지털 장부라고 할 수 있다. 이 장부는 위변조할 수 없는 암호학적 기술로 만들어지며 거래(Transaction) 과정과, 발생한 거래를 모아 시간이 매우 오래 걸리는 특정 조건의 해시 값을 갖게 하는 난수(Nonce) 찾기 문제로 거래 내용의 위변조를 방지할 수 있는 작업증명(Proof of Work) 단계 등으로 만들어지며, 블록체인 인증 프로세스는 그림1과 같다.
	기존의 계약관리 시스템과 같은 구성의 시스템은 중앙관리의 특성상 어떤 문제점을 가지고 있는가?	첫째, 시스템 운영 주체가 쉽게 내용을 조작할 수 있다. 둘째, 투명하게 시스템이 공개되지 않아 신뢰성이 떨어진다. 셋째, 시스템의 장애 발생 시 서비스가 중단될 수 있다. 넷째, 법인 인증서, 사설인증서, 개인인증서 등의 다양한 인증서를 사용하기 때문에 관리가 어렵다.

참고문헌 (9)

Jae-Nam Kim, Jong-Ryeol Park, "Study on the Electronic Contract", Journal of The Korea Society of Computer and Information, Vol. 19, No. 6, pp.129-138, June 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.9708/jksci.2014.19.6.129
Seok-beom Choi, Jae-woo Jeong, Tae-hwan Kim, In-kyung Kim, "A Study on the Electronic Contract Service and Cases", The Journal of internet electronic commerce research, Vol. 7, No. 2, pp.171-195, July 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.9708/jksci.2014.19.6.129
Jae-pil Ryu, Hyun-Joon Shin "Blockchain Technologies and Applications", Journal of Information Technology and Architecture, vol.15, no.3, pp. 357-364, Sep, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.15616/BSL.2018.24.3.196
Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: A Peer to Peer Electronic Cash System", Oct, 2008. DOI: 10.17487/RFC7662
Soon-duck Yoo , Ki-heung Kim, "A Study on Improvement for Service Proliferation Based on Blockchain", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication, Vol. 18, No. 1, pp.185-194, Feb, 2018. DOI: https://doi.org/10.7236/JIIBC.2018.18.1.185

원문보기 상세보기
Chul-Jin Kim, "A Static and Dynamic Design Technique of Smart Contract based on Block Chain", Journal of the Korea Academia-Industrial, Vol. 19, No. 6 pp. 110-119, March, 2018. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2018.19.6.110
Je-ho Song, Sang-Hyeok Kim, Sungyong Park, "Experiment and Analysis of Ethereum Smart Contract Performance Decline", KIISE Transactions on Computing Practices, Vol. 24, No. 7, pp. 381-384, July, 2018. DOI:https://doi.org/10.5626/KTCP.2018.24.7.381

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Ji-Sun Park, Taek-Young Youn, Hye-Bin Kim, Kyung-Hyune Rhee, Sang-Uk Shin, "Smart Contract-Based Review System for an IoT Data Marketplace", Sensors Vol.18 No.10, pp. 3577, Oct, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/s18103577

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Kyoung-Nam Lee, Gyea-hyung Jeon, "A Study on Improvement of Used-goods Market Platform Using Blockchain", Journal of Digital Convergence Vol. 16. No. 9, pp. 133-145, July, 2018. DOI: https://doi.org/10.14400/JDC.2018.16.9.133

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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