초록 ▼

□ 연구개요
이 프로젝트는 최근 블록체인에서 스마트 컨트랙트를 실행하기 위한 가상 머신의 안정성, 보안, 그리고 효율성을 목표로 하고 있다. 블록체인에서 각 스마트 컨트랙트는 실행 전, 실행 중, 그리고 실행 후에도 안전하면서 효율적임이 보장되어야 한다. 이를 위해서 올바르고 보안 공격에 안전한 가상머신 설계가 요구된다. 블록체인은 피어-투-피어 기반 탈 중앙화된 검증 프로토콜을 가졌고 이는 어마어마한 컴퓨팅 파워, 저장 공간, 그리고 에너지를 소모한다. 현재 우리 연구진은 블록체인이 제공된 메모리 (RAM), 저장소 (디스크

□ 연구개요
이 프로젝트는 최근 블록체인에서 스마트 컨트랙트를 실행하기 위한 가상 머신의 안정성, 보안, 그리고 효율성을 목표로 하고 있다. 블록체인에서 각 스마트 컨트랙트는 실행 전, 실행 중, 그리고 실행 후에도 안전하면서 효율적임이 보장되어야 한다. 이를 위해서 올바르고 보안 공격에 안전한 가상머신 설계가 요구된다. 블록체인은 피어-투-피어 기반 탈 중앙화된 검증 프로토콜을 가졌고 이는 어마어마한 컴퓨팅 파워, 저장 공간, 그리고 에너지를 소모한다. 현재 우리 연구진은 블록체인이 제공된 메모리 (RAM), 저장소 (디스크), 그리고 프로그램 인터프리터를 (가상머신) 활용하는데 많은 어려움이 있다는 것을 확인하였다. 즉, 블록체인 기술의 지속 가능성과 다양한 응용을 위해서는 많은 효율성 개선이 요구된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
이더리움은 주요 블록체인 기반 스마트 컨트랙트 플랫폼 중에 하나로, 이더리움만의 가상머신 명령어 체계를 가지고 있다. 이더리움 가상머신은 튜링-완전하고, 따라서 일반목적 프로그램을 (스마트 컨트랙트) 작성하는데 적합하다. 솔리디티는 스마트 컨트랙트를 위한 고수준의 프로그래밍 언어로, 이더리움 가상머신의 바이트코드로 컴파일되어 이더리움 가상머신에서 실행할 수 있다.
우리의 연구목표는 구조부터 실행환경 구현까지 이더리움 바이트 코드의 설계를 안정성, 보안, 그리고 효율성 세 가지의 관점으로 분석, 검증, 그리고 개선하는 것이다. 이더리움 가상머신, 스마트 컨트랙트 바이트코드, 그리고 실행환경까지 모두 안정성과 보안이 검증되어야 한다. 가상머신의 효율성은 에너지 소비와 스마트 컨트랙트 가스 소비량, 실행한 바이트코드 명령어 수, 실행 시간, 코드 크기, 메모리와 저장소 사용량 등의 항목으로 측정할 수 있다.
우리는 VM 구조를 분석 및 개선하는 목표를 100%를 달성하였다. 또한 스마트 컨트랙트 테스팅을 위한 오프-더-체인 실행 환경을 통해 트랜잭션 재실행 및 검증 속도를 향상시켰고, 이를 USENIX ATC 21(BK21 IF: 3.0)에 게재했다. 나머지 75%를 달성한 세부목표는 EVM 바이트코드와 개선된 VM 바이트코드를 위한 툴체인 개발과 관련이 있다. 우리는 초반에 기존의 디컴파일러를 기반으로 EVM과 우리의 개선된 VM을 위한 검증 도구 및 트랜스컴파일러를 개발하였다. 이러한 과정에서 우리는 기존의 디컴파일러가 디컴파일 결과와 분석 결과에 영향을 줄 수 있는 심각한 버그가 있음을 발견하였다. 결과적으로, 우리는 디컴파일러를 고치고 검증할 필요가 있었다. 이는 스마트 컨트랙트를 위한 툴체인을 검증하는 추가연구의 필요성을 보여준다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
블록체인에서 스마트 컨트랙트 실행을 기반으로 하는 많은 응용분야가 있다.
* 스마트 시티: 개선된 가상머신 구현이 제한된 연산 성능, 메모리, 그리고 저장소 공간을 가진 수십억개의 IoT장치에 도움이 될 것이다.
* 금융 서비스: 업계에서 비효율성과 완전히 검증되지 않았기 때문에 블록체인 기반 탈중앙화 금융을 도입하는 것을 주저하고 있다. 검증된, 더 안전하고 효율적인 가상머신 구현으로 업계에서 블록체인 기술을 신뢰하고 공급망관리 및 디지털 아트 시장과 같이 금융에 활용할 수 있을 것이라 기대한다.
* 거버넌스(Governance): 제안된 가상머신 구현체는 블록체인 기반 스마트 컨트랙트 플랫폼으로 만들어진 도시나 국가의 시민들이 참여할 수 있는 투명한 거버넌스를 가능하게 만들 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) 스마트 컨트랙트 바이트코드 명령어 정량 분석 ... 5
• (2) 스택 값 범위 분석 ... 6
• (3) 이더리움 클라이언트 성능 분석 ... 7
• (4) 이더리움 클라이언트 저장소 복제본(storage replica) ... 8
• (5) 확장가능한(Scalable) 스마트 컨트랙트 테스트 환경 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 16