이종 분산원장기술(DLT) 시스템 간 상호운용성을 위한 내부 처리 방안 및 DLT 게이트웨이 보안 요구사항

Abstract

DLT(Distributed Ledger Technology) 기술의 빠른 발전과 광범위한 채택으로 인해 단일 DLT 시스템만으로는 다양한 분산 응용 프로그램(DApp)의 요구를 충족하기 어렵습니다. 이에 따라 DLT 시스템 상호운용성 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 상황에서 DLT 게이트웨이는 표준 프로토콜을 준수하여 다양한 분산 응용 프로그램 및 DLT 시스템 간의 원활한 상호작용을 가능하게 합니다. 본 논문에서는 이러한 DLT 게이트웨이 기반 상호운용성 제공 시에 처리할 내부 처리 방안을 제시합니다. 또한 발생가능한 보안 위협을 분석하고, 안전하고 신뢰할 수 있는 운영을 보장하기 위한 보안 요구사항을 제시합니다.

Ⅰ. 서론

DLT 기술은 그 잠재력과 함께 다양한 산업 분야에서 광범위하게 채택되고 있으나 단일 DLT 시스템만으로는 여러 분산 응용 프로그램의 요구를 충분히 충족하기 어렵습니다. 이로 인해 DLT 상호운용성 솔루션 필요성이 대두되고 있습니다. DLT 상호운용성은 서로 다른 DLT 네트워크 간의 데이터 및 자산 전송을 가능하게 하며, 이를 통해 더 많은 분산 응용 프로그램이 다양한 DLT 시스템의 기능을 활용할 수 있게 합니다.

이러한 DLT 시스템 간 상호운용성을 보장하기 위해 DLT 게이트웨이가 중요한 역할을 합니다. DLT 게이트웨이는 표준 프로토콜 준수, 다양한 분산 응용 프로그램 및 DLT 시스템 간 원활한 상호작용을 지원합니다. 이러한 DLT 게이트웨이는 퍼블릭 및 프라이빗 블록체인 연결 지원뿐만 아니라, 데이터 전송, 자산 전송 및 자산 교환 등 다양한 상호운용을 지원합니다.

본 논문에서는 DLT 게이트웨이 기반 상호운용성을 제공하는 DLT 게이트웨이의 내부 처리 프로세스 및 상호연동 시 발생할 수 있는 보안 위협을 분석하고, 안전하고 신뢰할 수 있는 운영 보장을 위한 보안 요구사항을 제시하여, 보다 안전한 DLT 시스템 운용 환경을 구축하는 데 기여하고자 합니다.

Ⅱ. DLT 상호운용성

서로 다른 DLT 시스템들은 각기 다른 프로토콜과 트랜잭션 구조를 가지고 DLT 네트워크를 구성하여, 상호 간의 데이터 및 자산 교환이 어렵습니다.

DLT 상호운용성은 서로 다른 DLT 네트워크 간의 데이터와 자산의 원활한 교환 및 상호작용을 가능하게 하는 능력입니다. 이는 다양한 DLT 시스템이 서로 자산을 공유하며, 거래를 할 수 있도록 합니다. 상호운용성은 DLT 기술의 확장성과 실용성을 높이며, 여러 DLT 네트워크가 통합된 생태계를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다.

[그림 1] DLT 시스템 기능 요소

[그림 2] 분산 응용 프로그램을 위한 DLT 상호운용 개념

2.1. DLT 상호운용성 유형

DLT 상호운용성 유형은 데이터 전송, 자산 전송 및 교환 등 3가지 유형으로 구분됩니다.

1) 데이터 전송(Data Transfer): 한 DLT 네트워크에서 다른 DLT 네트워크로 데이터를 전송하는 능력입니다. 예를 들어, 한 DLT에서 생성된 트랜잭션 데이터를 다른 DLT에서 참조할 수 있습니다.

[그림 3] “데이터 전송” 상호운용성 유형

2) 자산 전송(Asset Transfer): 한 DLT 네트워크에서 다른 DLT 네트워크로 자산을 이동하는 능력입니다. 예를 들어, 한 DLT에서 발행된 토큰을 다른 DLT로 이동할 수 있습니다.

[그림 4] “자산 전송” 상호운용성 유형

3) 자산 교환(Asset Exchange): 서로 다른 DLT 네트워크 간에 자산을 교환하는 능력입니다. 이는 두 DLT 간의 자산을 상호 교환하는 거래를 의미합니다.

[그림 5] “자산 교환” 상호운용성 유형

2.2. DLT 상호운용성 구현

DLT 상호운용성 구현은 DLT 오라클, 크로스 인증 등 2가지 방식으로 이뤄집니다.

1) DLT 오라클 (DLT Oracles): 오라클은 외부 데이터를 DLT 시스템에 가져오는 서비스로, 데이터 전송 및 자산 전송 모드에서 사용됩니다. 오라클은 푸시 기반 또는 풀 기반으로 동작할 수 있습니다.

∙ 푸시 기반 오라클: 외부 시스템의 데이터를 명시적인 요청 없이 DLT 시스템으로 전달합니다.

∙ 풀 기반 오라클: DLT 시스템의 요청에 따라 외부 시스템의 데이터를 가져옵니다.

[그림 6] DLT 오라클 상호운용성 구현

2) 크로스 인증 (Cross Authentication): 자산 교환 모드에서 사용되며, 서로 다른 DLT 시스템 간 자산 교환 위해 양쪽에서 사용자 인증을 수행합니다. 이는 P2P 방식과 중개자를 통한 방식으로 나뉩니다.

[그림 7] 크로스 인증 상호운용성 구현

∙ P2P 자산 교환: 중개자 없이 직접 자산을 교환합니다.

∙ 중개자 기반 자산 교환: 신뢰할 수 있는 중개자를 통해 자산을 교환합니다.

2.3. DLT 상호운용성 구조

DLT 상호운용성을 지원하는 구조는 다음과 같은 방식으로 운용될 수 있습니다.

1) 직접 DLT 상호연결 (Direct Blockchain Interconnection): DLT 간의 직접 연결을 통해 상호운용성을 제공합니다.

[그림 8] 직접 DLT 상호연결에 의한 상호운용성 구조

2) 상호연결 DLT 기반 접근 (Interconnected Blockchain-Based Approaches): 상위 DLT를 통해 하위 DLT 간의 상호운용성을 제공합니다.

[그림 9] 상호연결 DLT 기반 접근에 의한 상호운용성 구조

3) 응용 계층 상호연결 접근 (Application-Layer Interconnected Approaches): 표준화된 데이터 형식, API 인터페이스 및 프로토콜을 사용하여 응용 계층에서 상호운용성을 제공합니다.

[그림 10] 응용 계층 상호연결 접근에 의한 상호운용성 구조

Ⅲ. DLT 게이트웨이

DLT 게이트웨이는 응용 계층 상호연결 접근 상호 운용성 구조에서 이종 DLT 시스템 간의 원활한 상호작용을 가능하게 하는 중심 허브 역할을 합니다. DLT 게이트웨이는 표준화된 인터페이스와 프로토콜을 준수하여 분산 응용 프로그램이 DLT 시스템 간 데이터 및 디지털 자산의 원활한 전송 및 교환을 가능하도록 지원합니다.

3.1. DLT 게이트웨이의 기능 아키텍처

DLT 게이트웨이는 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.

1) DLT 접점(DLT Contact): DLT 게이트웨이와 연결된 DLT 시스템 간의 통신 채널을 설정하여, 상호운용성을 지원합니다. DLT 접점은 각 DLT 시스템의 인터페이스를 통해 DLT 시스템 간의 원활한 상호작용을 가능하게 합니다.

2) DLT 상호운용 관리(DIM): 다양한 DLT 시스템 간의 데이터 및 거래를 조정하고 관리합니다. DIM은 DLT 시스템의 이름, 합의 알고리즘, 암호화폐 이름 및 DLT 접점의 IP 주소와 같은 중요한 정보를 관리하며, 표준화된 공통 운영 절차(COP)를 DLT 접점에 배포하여 상호운용성을 지원합니다.

3) DLT 게이트웨이 인터페이스(DLT Gateway I/F): 응용 프로그램이 DLT 게이트웨이에 접근할 수 있도록 하는 진입점입니다. 이를 통해 분산 응용 프로그램은 여러 DLT 시스템과 상호작용하여 다양한 기능을 활용할 수 있습니다.

[그림 11] DLT 게이트웨이 기능 아키텍처

4) DLT 시스템 인터페이스(DLT System I/F): 특정 DLT 시스템과의 직접 연결을 보장합니다. 이를 통해 데이터 및 자산의 교환이 가능하며, 각 DLT 시스템의 거래 프로토콜을 준수합니다.

3.2. DLT 게이트웨이의 운영 절차

DLT 게이트웨이를 통한 원장 데이터 공유 과정은 다음과 같이 이루어집니다.

1) DLT 접점-1과 DLT 접점-2는 DLT 시스템-1과 DLT 시스템-2의 정보를 DIM에 등록합니다. 여기에는 DLT 이름, 합의 알고리즘 이름, 암호화폐 이름 및 DLT 접점의 IP 주소가 포함됩니다.

2) DIM은 공통 운영 절차(COP)를 DLT 접점-1과 DLT 접점-2에 배포하여 상호운용성을 보장합니다.

3) DLT 접점-1과 DLT 접점-2는 상호 인증 및 검증을 수행하여 신뢰할 수 있는 연결을 설정합니다.

4) DLT 접점-1은 DLT 시스템-2의 원장 구조에 대한 요청을 시작하고, DLT 접점-2는 요청된 원장 데이터를 DLT 시스템-2에서 DLT 접점-1로 전달합니다.

5) DLT 접점-1은 수신된 원장 데이터를 변환하여 DLT 시스템-1의 원장 구조에 맞게 조정한 후, 이를 DLT 시스템-1에 저장합니다.

6) 마지막으로 DLT 접점-1은 변환된 원장 데이터와 원본 데이터를 삭제하여 데이터의 무결성과 일관성을 유지합니다.

[그림 12] DLT 게이트웨이 운영 절차

이와 같이 운용되는 DLT 게이트웨이에서의 암호화폐 송금은 다음과 같이 처리됩니다.

1) 자산 전송 요청 초기화 : 송신자의 지갑이 포함된 DLT 시스템 1에서 자산 전송 요청을 생성합니다. 이 요청은 송신자의 지갑과 이체 대리인의 지갑을 통해 이루어집니다.

2) DLT 접점 시스템 1에서의 처리 : DLT 시스템 1에서 전송 요청을 수신한 DLT 접점 시스템 1은 송신자의 자산을 잠금 상태로 설정합니다. 이후, 자산을 DLT 시스템 2로 전송할 준비를 합니다.

3) DLT 상호운용 관리 시스템(DIMS)에서의 조정 : DLT 상호운용 관리 시스템(DIMS)은 DLT 시스템 1과 DLT 시스템 2 간의 전송을 조정합니다. DIMS는 DLT 시스템 1에서 받은 자산 전송 요청을 DLT 시스템 2로 전달합니다.

4) DLT 접점 시스템 2에서의 수신 준비 : DLT 접점 시스템 2는 DIMS로부터 전송 요청을 수신합니다. 이후, DLT 시스템 2에서 자산을 수신할 준비를 합니다.

5) 자산 수신 확인 : 수신자의 지갑이 포함된 DLT 시스템 2는 자산 수신을 확인합니다. 이 과정에서 수신자의 지갑과 이체 대리인의 지갑을 통해 자산이 성공적으로 전송되고 수신자의 지갑에 반영됩니다.

6) 원장 데이터 변환 및 저장 : DLT 접점 시스템 1은 수신된 원장 데이터를 변환하여 DLT 시스템 1의 원장 구조에 맞게 조정한 후, 이를 DLT 시스템 1에 저장합니다.

7) 데이터 무결성 및 일관성 유지 : 마지막으로 DLT 접점 시스템 1은 변환된 원장 데이터와 원본 데이터를 삭제하여 데이터의 무결성과 일관성을 유지합니다.

이와 같은 절차를 통해 DLT 게이트웨이는 다양한 DLT 시스템 간의 자산 전송을 안전하고 효율적으로 수행할 수 있습니다. 이 과정에서 각 시스템 간의 상호 인증 및 검증이 이루어지며, 데이터와 자산의 기밀성과 무결성이 보장됩니다.

[그림 13] DLT 게이트웨이 기반 암호화폐 송금 처리 흐름

3.3. DLT 게이트웨이 내부 처리 서비스

DLT 게이트웨이는 서로 다른 DLT 시스템 간의 상호운용성을 보장하기 위해 복잡한 내부 처리 서비스를 수행합니다. DLT 게이트웨이의 내부 처리 서비스는 [표 1]과 같은 일련의 단계를 처리합니다.

[표 1] DLT 게이트웨이 서비스 내부 처리 단계

DLT 게이트웨이의 내부 처리 서비스는 이종 DLT 시스템 간의 트랜잭션을 완결하는 데 필수적입니다. 다만 위의 단계는 DLT 유형 및 상호연동 대상 Asset에 따라 생략하는 절차도 존재합니다. 각 단계는 트랜잭션의 일관성, 원자성, 보안성, 무결성을 보장하기 위해 신중하게 설계되어야 합니다.

Ⅳ. DLT 게이트웨이 보안 위협

이종 DLT 시스템의 상호운용성을 제공하는 DLT 게이트웨이는 복잡한 운영 구조로 인해 다양한 보안 위협에 직면할 수 있습니다. DLT 게이트웨이 운영 구조의 주요 취약 영역은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

∙ DLT 게이트웨이 인터페이스의 취약점

∙ DLT 시스템 인터페이스의 취약점

∙ DLT 접점의 취약점

∙ DLT 게이트웨이 내부 처리 위협

4.1. DLT 게이트웨이 인터페이스의 취약점

DLT 게이트웨이 인터페이스(I/F)에서의 취약점은 애플리케이션과 DLT 게이트웨이 간의 자산 교환에서 발생하는 보안 격차를 포함합니다. 이러한 취약점은 a 자산의 진입 및 출구 지점으로서 주요 보안 침해 대상이 됩니다. 이러한 취약점을 해결하기 위해서는 보안 프로토콜 부족, 강력한 인증 메커니즘의 부족, 인터페이스 설계 자체의 잠재적 약점을 식별하는 것이 중요합니다. 구체적인 취약점 예시는 [표 2]와 같습니다.

[표 2] DLT 게이트웨이 인터페이스 취약점

4.2. DLT 시스템 인터페이스의 취약점

DLT 시스템 인터페이스(I/F)는 타겟 DLT 시스템과의 직접 연결을 보장합니다. 이 인터페이스의 특정 취약점은 [표 3]과 같습니다.

[표 3] DLT 시스템 인터페이스 취약점

4.3. DLT 접점의 취약점

DLT 접점은 이종 DLT 시스템 간의 상호운용성을 보장하는 중요한 역할을 하며, 통신 및 데이터 교환을 촉진합니다. 이러한 접점에서 발생할 수 있는 주요 취약점은 [표 4]와 같습니다.

[표 4] DLT 시스템 인터페이스 취약점

4.4. DLT 게이트웨이 내부 처리 위협

DLT 게이트웨이 내부 처리 위협은 DLT 게이트웨이 내에서 데이터가 처리되고 관리되는 방식에서 발생하는 취약점을 포함합니다. 이러한 위협은 데이터 변환 절차, 여러 DLT 시스템의 통합, 상호운용 관리 구성 요소의 잠재적 결함 등으로부터 발생할 수 있습니다. 주요 취약점은 [표 5]와 같습니다.

[표 5] DLT 게이트웨이 내부 처리 위협

Ⅴ. DLT 게이트웨이 보안 요구 사항

DLT 게이트웨이의 보안 요구사항은 DLT 게이트웨이 인터페이스 취약점, DLT 시스템 인터페이스 취약점, DLT 접점 취약점, 내부 처리 위협 등 네 가지 주요 영역에서 발생하는 취약점을 완화하는 데 중점을 둡니다. 이러한 보안 조치는 이종 DLT 시스템과 상호운용성 솔루션 간의 안전한 데이터 교환과 무결성을 보장하기 위해 필수적입니다. 이러한 보안 요구사항을 구현함으로써 조직은 DLT 게이트웨이의 보안 상태를 강화하고 이종 DLT 시스템 간의 안전하고 신뢰할 수 있는 상호운용성을 보장할 수 있습니다.

5.1. DLT 게이트웨이 인터페이스 보안 요구 사항

DLT 게이트웨이 인터페이스와 관련된 취약점을 완화하기 위한 보안 요구사항은 안전한 통신 및 데이터 처리를 보장하는 데 중점을 둡니다. [표 6]은 DLT 게이트웨이 인터페이스 취약점에 대한 보안 요구사항을 자세히 설명한 것입니다.

[표 6] DLT 게이트웨이 인터페이스 보안 요구 사항

5.2. DLT 시스템 인터페이스 보안 요구 사항

DLT 시스템 인터페이스의 취약점을 완화하기 위한 보안 요구사항은 [표 7]과 같습니다.

[표 7] DLT 시스템 인터페이스 보안 요구 사항

5.3. DLT 접점 보안 요구 사항

DLT 접점에서 발생할 수 있는 보안 위협을 해결하기 위해 [표 8]과 같은 보안 요구사항을 적용해야 합니다.

[표 8] DLT 접점 보안 요구 사항

5.4. DLT 게이트웨이 내부 처리 보안 요구 사항

DLT 게이트웨이의 내부 처리 과정에서 발생할 수 있는 보안 위협을 해결하기 위해 [표 9]와 같은 보안 요구사항을 적용해야 합니다.

[표 9] DLT 게이트웨이 내부 처리 보안 요구 사항

Ⅵ. 결론

DLT 기술의 빠른 발전과 다양한 산업 분야에서의 광범위한 채택으로 인해 단일 DLT 시스템만으로는 다양한 분산 응용 프로그램의 요구를 충족하기 어려워졌습니다. 이러한 상황에서 DLT 게이트웨이는 표준 프로토콜을 준수하여 다양한 분산 응용 프로그램 및 DLT 시스템 간의 원활한 상호작용을 가능하게 하며, 퍼블릭 및 프라이빗 DLT 간의 데이터와 자산 전송, 자산 교환 등의 상호운용성을 지원합니다.

그러나, DLT 게이트웨이를 통한 상호운용성 제공 시 다양한 보안 위협이 존재합니다. 무단 접근, 데이터 인터셉션, API 악용, 서비스 거부(DoS) 공격 및 입력 유효성 검사 부족 등의 보안 위협은 DLT 게이트웨이의 신뢰성과 안정성을 저하시킬 수 있습니다. 본 논문에서는 이러한 보안 위협을 분석하고, 각 기능 요소별 보안 요구사항을 제시하였습니다. 이를 통해 DLT 게이트웨이가 안전하고 신뢰할 수 있는 운영을 보장할 수 있도록 하였습니다.

앞으로 DLT 게이트웨이의 보안 요구사항을 충족시키기 위해서는 지속적인 연구와 보완이 필요합니다. 특히, 새로운 보안 위협이 나타날 수 있는 복잡한 운영 환경에서 DLT 게이트웨이의 보안성을 유지하기 위해 정기적인 보안 점검과 업데이트가 중요합니다. 본 논문에서 제시한 보안 요구사항을 바탕으로 다양한 DLT 시스템 간의 안전한 상호운용성을 구축하고, 보다 발전된 DLT 생태계를 형성하는 데 기여할 수 있기를 기대합니다.