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.
기존 블록체인 기술을 활용해 새로운 비즈니스 모델을 개발 및 투자하려는 기업들의 관심이 높아지고 있으나, 낮은 확장성으로 인해 기존 블록체인 기술만으로는 시장에서 활용되기 어렵다. 블록체인의 낮은 확장성을 해결하기 위해 검증된 참여자만 참여하는 프라이빗 블록체인과 프라이빗 블록체인 고속화를 위한 관련 연구가 같이 진행되고 있다. 삼성의 넥스레저는 하이퍼레저 패브릭의 다중 버전 동시성 제어(MVCC) 충돌로 인한 낮은 TPS 문제를 해결하기 위해 Accelerator를 추가하여 고속화를 진행하였다. 하지만 모든 트랜잭션을 수집하여 처리하는 방식인 Accelerator는 중앙화로 인해 악의적인 공격 타깃이 되어 단일 장애 지점 문제가 발생할 수 있으며, 공격으로 인해 위조되거나 분실된 데이터는 검증 없이 블록체인 블록에 반영되고, 한번 반영된 데이터는 수정이 어렵다. 본 논문에서는 이와 같이 프라이빗 블록체인 고속화 상황에서 발생할 수 있는 단일 장애 지점 문제를 해결하기 위해 CMT와 사기증명 기반의 고속화 하이퍼레저 패브릭 시스템을 제안했으며, 제안한 시스템을 구축하고 성능 테스트를 통해 CMT 하이퍼레저 패브릭 시스템 성능이 99.58% 유지됨과 사기증명이 가능함을 확인하였다.
기존의 MIMO 시스템은 수신 안테나 수만큼 신호처리를 위한 RF 체인이 필요하다. 안테나를 늘릴 경우, RF 체인도 같이 늘어나기 때문에 전력 소비량이 급격하게 증가하게 된다. 이러한 이유로 더 많은 안테나의 MIMO 시스템을 전력이 제한적인 모바일 단말기에 적용하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 단일 RF 체인을 이용하여 다중 안테나의 신호를 수신하는 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 STO(Sampling Timing Offset)을 동기 신호와 신호의 위상 각 추정을 통해 보상하였을 때 다중 RF chain을 사용하는 일반적인 MIMO 시스템과 유사한 성능을 낸다. 따라서 단일 RF chain을 통하여 전력 소비를 감소시키면서 다중 안테나의 MIMO-OFDM 시스템을 구현할 수 있음을 확인하였다.
온라인 신분증명에는 공인인증서, I-PIN, 휴대전화 등이 사용된다. 서비스 제공자는 사용자의 신분을 증명한 후 사용자의 정보를 회원가입과 같은 절차를 통해 수집하고 저장한다. 이와 같이 중앙에서 관리하는 것은 관리적 측면의 편리성은 존재하지만 관리시스템 자체가 단일 실패 지점으로서의 위험성과 해킹 등으로 인한 개인정보 유출의 위험성이 상존한다. 최근 중앙관리의 한계를 급복하기 위해 분산 원장관리 기술인 블록체인 기술이 등장하였다. 블록체인 기술은 각각의 정보의 블록을 체인으로 연결하여 블록체인에 참여하는 각 노드에 의해 관리하는 분산관리 기술이다. 본 논문에서는 블록체인 기술을 기반으로 하는 온라인 신분증명 스킴을 제안한다. 블록체인을 기반으로 하기 때문에 개인의 정보를 중앙에서 관리할 필요가 없다. 또한 블록체인의 특성상 위변조로부터 안전하다는 장점이 있다. 마지막으로, 제안하는 방법에서 노드에 저장되는 개인정보는 암호화하는 방법을 사용하여 타인의 정보를 볼 수 없도록 하는 기밀성을 제공할 수 있어 노출에 대한 안전성을 제공한다.
체인로봇은 단일 로봇보다 강인성 측면에서 유리하기 때문에 무인탐사 환경에 적합하다. 체인로봇을 관리하기 위해서는 선두 로봇을 선정하고 군집을 관리하는 방법이 사용된다. 본 논문에서는 군집로봇의 효과적인 미로 탐색을 위해 체인로봇 그룹의 순위를 미로 환경에 맞게 적응적으로 순위를 재지정 하는 방법인 적응적 체인로봇 알고리즘을 제안한다. 그리고 체인 알고리즘을 적용한 경우와 적응적 체인 알고리즘을 적용한 경우로 나누어 2차원 맵을 탐색하는 실험을 수행하였다. 군집로봇이 맵을 이동하는 과정에서 선두 로봇이 동작 불능 상태가 되는 경우가 발생할 수도 있다. 이때 체인로봇을 적응적으로 순위를 재지정하는 방법을 사용하였다. 본 논문에서 제시한 방법을 시뮬레이션 환경에서 실험하였는데 실험 결과에 따르면 100%의 성공률을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 다중 체인구조를 이용한 P2P 기반 IPTV 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 P2P 네트워크의 특징인 peer의 빈번한 가입과 탈퇴 상황에서 단순한 과정으로 네트워크를 재구성하는 장점이 있다. 인터넷과는 달리 ISP가 관리하는 IPTV 환경은 전송회선의 속도와 안정성이 일정수준으로 보장되어 있다. 따라서 IPTV 환경에서의 P2P 네트워크는 단순성 측면을 우선적으로 고려해야 한다. 기존에 제안되어있는 단일 체인구조는 단순성을 강조하였으나 같은 채널을 시청하는 peer의 개수가 증가하면 체인의 끝 부분에 연결되어 있는 peer는 상당한 delay가 발생한다. 제안하는 시스템은 이러한 delay 문제를 해결하기 위하여 체인을 여러 개의 레벨로 분리하고 각 레벨은 다시 span으로 나누었다. 레벨과 span으로 분리를 하였지만 기본적인 구조는 체인구조이므로 peer가 join 하거나 departure 할 경우에 단순한 네트워크의 재구성 과정을 제공한다. 수치적인 해석을 통해 본 논문에서 제안한 다중 체인구조를 이용한 P2P 시스템이 단일 체인구조 방식에 비해 delay 및 신뢰도 성능이 우수하다는 것을 보여준다.
현재까지 공항에서의 체크인 시스템은 기본적으로 서버-클라이언트(Server-Client)방식으로 구동되어져왔다. 서버-클라이언트 방식에서 서버는 단일실패지점이기 때문에 천재지변이나 공격자에 의해 서버마비와 같은 문제가 생기면 체크인 시스템 전체가 마비될 수 있다. 뿐만 아니라 실제 해커에 의해 항공사 중앙 서버가 공격을 받게 되면, 서버가 관리하는 항공사 데이터들의 무결성이 훼손될 수도 있다. 따라서 단일 실패지점에 대한 위협을 제거함과 동시에 저장된 데이터들의 무결성을 유지하는 방법을 논의할 필요가 있다. 그 중 하나로 블록체인 기술을 이용한 탈중앙화 시스템(Decentralized System) 모델을 적용하는 방법이 있다. 본 논문에서는 스마트 계약을 이용한 블록체인 기반 공항 체크인 시스템에 대한 모델을 제안한다.
유비쿼터스 환경에서 사용자는 장소의 이동에 상관없이 지속적인 서비스를 제공받아야 한다. 이동 중에 서비스 지속성을 보장하려면 대체 서비스를 검색하는 기술뿐만 아니라, 새로운 대체 서비스의 사용을 위한 서비스 인터페이스 간 불일치를 해결할 수 있는 기술이 필요하다. 인터페이스 불일치 문제를 해결하는 대표적인 방법은 인터페이스 어댑터를 사용하는 것이다. 하지만, 어댑터 개발의 부담이 크다는 단점이 있어, 이를 보완하기 위한 방법으로 어댑터의 반자동 생성이나 어댑터 체인 기법에 대한 연구들이 있다. 본 논문에서는 적응 손실 측면에서 최적의 어댑터 체인을 생성하는 기법을 제안한다. 제안한 기법은 기존의 어댑터 제인 기법에서 고려하지 못했던 단일 인터페이스 내의 메소드 의존성을 고려하여 적응손실을 측정하는 방법과 이를 반영하여 어댑터 체인을 생성하는 어댑터 제인 생성 알고리즘으로 구성된다. 시뮬레이션을 통해 제안한 기법이 비교적 짧은 시간 내에 최적의 어댑터 체인을 생성할 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 ESPAR(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator) 안테나를 이용한 $M{\times}M$ BS-MIMO(beam space multiple input multiple output) 시스템을 제안한다. 기존 MIMO 시스템은 전송 데이터 신호를 다수의 안테나에 맵핑시켜 전송하기 때문에 다수의 RF 체인이 필요한 문제점이 있다. 다수의 RF 체인은 하드웨어의 비용을 및 RF 회로의 전력 소모를 증가 시킨다. 또한, 휴대폰과 같이 공간적인 제약이 큰 모바일 장비에서 MIMO 시스템을 사용하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 단일 RF 체인을 가지는 ESPAR 안테나를 사용하여 빔 공간에서 신호를 맵핑시키는 BS-MIMO 시스템이 제안되었다. 본 논문에서는 BS-MIMO 시스템 기법에 대해서 설명하고 이를 확장한 $M{\times}M$ BS-MIMO 전송 기법의 설계 및 성능을 분석한다. 컴퓨터 모의실험을 통한 성능 확인 결과 제안된 BS-MIMO 전송기법은 기존 MIMO 기법과 비교하여 거의 동일한 수신 BER 성능을 얻는다. 따라서 다수의 RF 체인을 가지는 기존 MIMO 시스템과 비교하여 BS-MIMO 시스템은 단일 RF 체인을 가지고 MIMO 전송이 가능하며, 이로 인해서 하드웨어 비용 및 RF 회로의 전력 소모를 획기적으로 줄일 것으로 예상된다.
공개키 연산을 이용하는 고액 지불 시스템(Macro Payment System)은 높은 수수료로 인해 경제성이 맞지 않아 소액 지불(Micro Payment)에는 적합하지 않다. 해쉬 연산을 이용한 PayWord 프로토콜은 저렴한 메커니즘 비용과 신속한 트랜잭션 처리, 거래과정에서 브로커의 오프라인 참여로 소액 대금 결재에 적합하다. 그러나 특정 상점에만 사용 가능한 화폐가치를 포함하여, 사용자가 거래하는 상점이 많아지면 관리 저장해야 하는 해쉬 체인의 수가 늘어나는 단점이 있다. 본 논문에서는 전자화폐에 해당하는 해쉬 체인을 하나만 생성하여 여러 상점들에 안전한 지불을 수행하는 개선된 소액 지불 프로토콜을 제안한다. 제안한 방법은 지불과정에 MAC(Message Authentication Code)을 이용한 해쉬 간을 추가하여, 상점들의 공모 및 악의적인 수정을 방지한다. 따라서 사용자는 하나의 해쉬 체인만을 생성함으로써 기존의 PayWord보다 계산부담이 줄고, 여러 상점들과의 일시적인 거래관계에서도 효율적인 지불을 수행한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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