본 논문에서는 신뢰를 기반으로하는 블록체인의 이론적 영향에 접근하기 위하여 작업증명(PoW)에 대한 합의 알고리즘을 면밀히 조사·분석하고자 한다. 그 방법으로 합의 알고리즘에 대한 파악, 작업증명의 허가 절차에 대한 구체적 조사, 신뢰를 쌓아가는 방법에 대해 살펴보고 그 장단점을 분석하였다. 향후에는 작업증명 외에도 대표적 합의 방식인 지분증명과 위임형지분증명 알고리즘을 분석하여 블록체인이 어떻게 시스템적으로 신뢰를 구축하고 있는지 파악하고 사회철학적 접근의 기초 자료로 사용하고자 한다.
가상 화폐 분야의 핵심 기술로 소개된 블록체인(Blockcahin) 기술은 4차 산업혁명에서 중심이 되는 기술로 주목받고 있다. 본 논문에서는 블록체인 시스템의 구조도와 대표적인 합의 알고리즘, 즉 증명(PoW: Proof of Work), 지분증명(PoS: Proof of Stake) 그리고 PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance)을 조사하였다. 합의 알고리즘의 특성을 분석하기 위하여, 보안성, 에너지 소비량, 거래 처리속도를 지표로 세워서 합의 알고리즘들에 대하여 전체적으로 비교 및 분석을 하였다.
최근 블록체인 기술을 응용한 가상화폐에 대한 관심이 높아지면서 자본금이 많지 않은 사람들도 블록체인 네트워크에 참여하기 시작했다. 가장 유명한 가상화폐인 비트코인이 채택한 PoW 방식은 고성능 하드웨어의 과열된 열풍을 불어왔고 PoS 방식은 기존 지분이 많은 참여자들이 많이 존재하여 소수의 자본금을 가진 신규 참여자들이 네트워크에 새로 참여하기 어려운 환경이다. 따라서 본 논문에서는 기존 블록체인 증명방식인 PoW, PoS 방식보다 네트워크 참여를 위한 자본금이 적고 신규로 참여하더라도 리스크가 적은 PoP(Proof-of-Probability) 방식을 소개한다. PoP 방식은 블록을 생성할 시 실제 암호화된 해쉬와 수많은 가짜 해쉬를 각 노드들이 정렬하여 진짜 해쉬를 복호화하여 찾은 노드가 블록을 생성하는 방식이다. 또한 1개의 해쉬를 복호화하여 검증받을 때 1분의 대기시간을 두어 과열된 컴퓨팅파워 경쟁을 제한한다. 지분(Stake)이 많을수록 블록을 생성할 확률은 높아지지만 이는 PoS 방식처럼 절대적이지 않다. 이 방식을 이용한다면 지분을 많이 가진 유효성 검증자(Validators)에 의한 집중화를 피하며 블록체인 네트워크에 참여하려는 진입장벽도 낮출 수 있을 것 이다.
다양한 IoT 기기로 구성된 스마트 홈에서는 편리하고 효율적인 서비스를 제공한다. 그러나 사적인 영상과 음성과 같은 민감한 정보까지 수집 및 처리될 뿐 아니라 인터넷을 통해 공유될 수 있어서 보안이 중요하다. 이러한 스마트 홈 IoT 장치 관리를 위하여 데이터 무결성 및 안전성을 제공하기 위해 블록체인 기술을 활용하고자 한다. 본 논문에서는 기존 검증을 위한 연산을 지속적으로 수행해야 하는 PoW(작업 증명) 블록체인에서 아닌 네트워크에 축적된 지분을 통해 블록을 검증하는 PoS(지분 증명), 그 중에서 확장성 부분을 해결하고자 하는 DPoS(위임 지분 증명) 방식으로 스마트 홈 IoT 환경에 적절한 보안용 블록체인 체계를 제안한다. DPoS 체계인 EOSIO 기반으로 제안시스템을 구현하여 실현가능성을 보이고, 성능평가를 통해 트랜잭션 처리 속도 측면의 성능 향상을 보이고자 한다.
블록체인 기술 핵심은 이중지불에 대한 합의 문제를 해결하는 것이며 이를 위해 이용되고 있는 알고리즘인 PoW, PoS 및 DPoS에 대하여 살펴보았다. PoW인 작업증명은 스팸 전자 메일을 보내거나 서비스 거부(Denial of service, DoS) 공격을 시작하는 등 컴퓨팅 능력의 사소하거나 악의적인 사용을 막기 위해 실현 가능한 노력을 필요로 하는 합의 시스템이다. PoS인 지분증명은 작업증명(PoW) 알고리즘의 에너지 낭비뿐만 아니라 Nothing at stake 문제를 해결하기 위해 만들어졌으며, 계산능력이 아닌 화폐 보유량에 따라 각 노드의 합의 결정권이 정해진다. DPoS는 분산 네트워크를 통해 소수의 권한을 가진 사용자들이 거래 합의를 유지하는 것으로, PoS는 모든 사용자에게 합의 권한을 가지는 것과 달리 DPos는 합의 권한을 소수의 대표자에게 제공 한다는 것이다. 즉 PoS가 직접 민주주의라면 DPoS는 간접민주주의이다. 본 내용은 블록체인 합의 알고리즘에 대한 연구를 통하여 관련 분야의 지속적인 발달에 기여하고자 한다.
민간투자자 사이에서의 리스크 재분담은 민간투자자의 현금흐름에 추가적인 변동성을 야기하며, 민간부문의 투자결정에 있어 제약요인이 되고 있다. 하지만 기존의 재정건전성 평가모델은 지분거래와 약정거래가 충분히 반영되지 않아, 민간투자자 간 리스크 재분담에 따른 현금흐름의 변동성을 분석하기에 한계가 있다. 본 연구는 민간투자자 사이에서 이루어지는 지분거래와 약정거래를 분석하고, 이를 반영한 민간투자자의 재무적 평가 모델을 개발하였다. 또한, 개발된 모델의 실증적 분석을 통해 지분거래의 주요변수와 약정거래의 영향요인을 도출하였으며, 민간투자자 간 리스크 재분담과 민간투자자의 수익률 간의 관계를 증명하였다. 본 연구는 리스크 재분담에 대한 민간투자자의 의사결정에 기여할 것이며, 더 나아가 민간투자사업의 협약지연의 문제를 관리하는데 도움이 될 것이다.
본 논문은 비접촉식 지분 영상 획득 방식에 대한 소개와 함께 비접촉식 지문 영상의 유용성을 증명하기 위해, 현재 경찰청 등에서 사용되는 날인 지문과의 호환성을 접촉식 눌림 지문과 비교를 통해 평가한다. 이를 위하여 획득한 비접촉식 지문 영상과 접촉식 지문과의 차이를 분석하고 비접촉식 지문 영상의 문제점인 상대적으로 낮은 지문의 명암 대비, 해상도 차이를 보정하여 접촉식 날인 지문과의 정합 성능을 예측하였으며 특징점 기반의 정합 알고리즘을 사용하여 정합을 수행한 결과, 비접촉식 지문 영상은 일반 접촉식 눌림 영상에 비해 접촉식 날인 지문과의 인식 성능이 약 2.5% 하락하지만, 기존 연구 사례와 비교하여 볼 때 상당히 높은 수준의 성능인 EER 7.9%를 보임을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구 결과는 비접촉식 지문 인식의 유용성을 증명하여 사용 확대를 가능하게 하고, 향후 비접촉식과 접촉식 지문 인식 시스템 통합 시 요구되어지는 호환성 문제에 도움을 줄 수 있을 것이라 생각된다.
본 논문은 사용자 독립방식의 블록체인 기부시스템인 Cherry system을 소개하고 있다. 이는 기부자가 기부를 하게 되면 가상계좌를 통해 수혜자의 통장으로 전달되는 절차라서 사용자 입장에서는 기존의 기부금 전달 방식과 차이가 없다. 다만 블록체인 내부에서는 사용자 ID에 따른 가상화폐인 체리 포인트를 매칭 방식으로 발행하여 수혜자에게 전달하면서, 모든 거래와 사용 내용을 블록체인에서 관리하는 방식이다. 이런 방법을 채택함으로 Typical transaction 상황에서 1,000TPS 이상을 나타내고, 21.3초 이내에 서비스 완료되는 블록체인 성능의 개선이 있었다. 본 시스템에서는 권한 자동 제어 알고리즘을 적용함으로써 stake에 따른 권한은 2개월이 경과하면 0.3으로 크게 감소하여 권한 집중화를 자동으로 제어할 수 있었다. 또한 개인 ID 별로 기부금 장부에 타임 스탬프 추적기능을 추가함으로써 마이크로 트래킹이 가능하도록 설계되었고, 이를 통해 기부금 사용의 투명성을 개선하였다. 서비스 관점에서 기존의 블록체인 기부시스템들은 제한된 기부금 전달 방식으로 처리되었던 것을 사용자 독립방식을 적용함으로써 다양한 형태로 기부금을 전달하게 하여 사용자 편의성을 크게 개선하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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