해쉬체인을 이용한 전자화폐는 효율적인 해쉬함수를 이용하여 화폐의 유효성을 빠르고 저렴하게 확인할 수 있다. 해쉬체인을 이용한 기존 후불방식의 시스템은 근본적으로 익명성을 제공하지 않는 문제점이 있으며, 선불방식의 시스템들은 익명성을 제공하지만 이것으로 인하여 지불비용이 증가하여 소액지불에는 적합하지 않다. 이 논문에서는 이런 문제를 해결한 해쉬체인을 이용하는 새로운 익명의 판매자 전용화폐를 제안한다. 새 시스템은 해쉬체인과 표현문제를 이용하여 화폐를 구성하고 제한적 은닉서명을 사용하여 익명성을 제공한다
전자 상거래의 발달로 인해 전자 화폐의 개발 및 연구는 현재 활발하게 진행되어지고 있다. 전자화폐는 고액과 소액의 금액 단위 및 보안 요구 사항으로 위조 방지, 익명성, 분할성, 이중사용 방지 등의 다양한 요구를 만족 시켜야 한다. 이에 본 논문에서는 해쉬체인을 이용한 소액의 은행 전용의 전자화폐에 관하여 연구하였다. 보안 요구 사항으로는 분할성, 위조 방지, 이중사용 방지를 제공해 주고 있다. 기존의 해쉬 체인의 경우 사용자가 발행하여 은행으로부터 정당성을 증명하는 경우가 대부분이나 본 논문에서는 은행이 사용자의 요청으로 인해 해쉬체인을 생성하여 제공한다. 이로 인해 인출 프로토콜의 통신횟수가 줄어들었다.
해쉬체인은 계산속도가 빠른 해쉬함수를 이용하여 체인을 구성하는 구조이다. 이 구조를 이용하여 one-time 패스워드, 서버지원 서명(signature) 그리고 소액지불과 같은 다양한 암호학 응용에 사용되고 있다. 그러나 선불방식에 사용하고 있는 대부분의 해쉬 체인기반 시스템들은 익명성을 지원하지만 익명성으로 인하여 지불비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이 논문에서는 고객의 사생활 보호에 중점을 두면서 루트값이 인출되는 과정에서 한번만 은닉서명을 하여 사용자의 익명성을 보장하고, 시스템에 사용하는 공개키 대신 비밀키를 사용하여 인증서의 역할을 수행하지 않도록 효율성을 향상시킨 새로운 해쉬체인 기반 소액지불시스템을 제안한다.
해쉬체인은 계산속도가 빠른 해쉬함수를 이용하여 체인을 구성하는 구조이다. 이 구조를 이용하여 화폐를 만들면 해쉬연산만으로 화폐의 유효성을 확인할 수 있어서 지금까지 주로 적은 금액이 빈번하게 교환되는 실명 거래 환경에서 응용되었다. 최근에 익명 거래가 가능한 범용화폐로 확장하려는 노력이 있었으나 추가 비용이 많이 들어 해쉬체인이 가지고 있는 본래의 장점이 퇴색하는 결과를 초래했다. 이 논문에서는 해쉬체인의 장점을 최대한 유지하면서 익명 거래와 분할이 가능한 오프라인 화폐를 제안한다. 이 화폐는 인출할 때 해쉬체인의 길이만큼 서명이 필요한 기존의 시스템과는 달리 한 번의 은닉서명만 수행하며, 다양한 금액을 추가비용 없이 지불할 수 있다. 새 시스템은 사용하고 남은 화폐에 대해서 환불이 가능하도록 하였으며, 환불티켓이라는 새로운 개념의 환불방식을 사용하여 지불과 환불을 연관시킬 수 없도록 하였다. 그밖에 지불액과 환불액 사이의 차액을 통해 관련 여부를 추측할 수 없도록 환불액을 축적하는 방식을 사용하고 있다.
해쉬체인은 계산속도가 빠른 해쉬함수를 이용하여 체인을 구성하는 구조이다. 이 구조를 이용하여 화폐를 만들면 해쉬연산만으로 화폐의 유효성을 확인할 수 있어 지금까지 주로 적은 금액이 빈번하게 교환되는 실명 거래 환경에서 응용되었다. 그러나, 소액지불과 같은 다양한 암호학 응용에 사용되고 있는 해쉬체인 기반 시스템들은 익명성으로 인하여 지불비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이 논문에서는 지불비용이 증가하지 않도록 인출되는 과정에서 한번의 은닉서명으로 사용자의 익명성을 보장하며, 시스템에 사용하는 인증서의 역할을 세션키로 대체하여 효율성을 향상시킨 새로운 해쉬체인 기반 소액지불시스템을 제안한다.
오늘날 휴대 단말기의 대중화에 따라 무선 가입자가 유선 가입자를 넘어서고 있다. 이러한 상황에서 유선의 전자상거래 서비스 업체들이 무선의 서비스를 제공하려고 한다. 이에 무선에서 과금 및 금융서비스가 필요하게 되었다. 특히 금융 서비스는 무선에서 제공하는 서비스 중 하나가 될 수 있다. 이에 본 논문에서는 안전하게 지불할 수 있는 시스템으로 해쉬체인을 이용하여 효율성을 높인 소액 지불 시스템을 제안한다 제안된 방식의 경우 해쉬체인을 이용하므로 분할 지급 할 수 있도록 구성하였다.
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.
본 논문에서는 대표적인 소액 지불 프로토콜 중의 하나인 PayWord를 개선한 효율적인 지불프로토콜을 제안한다. 기존의 PayWord 시스템은 사용자가 해쉬 체인 연산을 수행하여 생성된 payword를 하나의 지정된 판매자에게만 지불할 수 있도록 설계되어 있다. 즉 사용자는 인터넷상의 수많은 판매자들과 거래를 하기 위해서 각 판매자에 대한 해쉬 체인 값을 새로 생성해야 한다. 본 논문에서는 이러한 결점을 보완하기 위해 사용자가 한 번 생성하는 해쉬 체인 값으로도 다른 판매자들과 거래를 할 수 있는 효율적인 방법을 제안한다. 제안한 시스템에서는 브로커가 사용자의 인증서 발급 요청에 대하여 인증서와 함께 새로운 해쉬 체인 값을 생성한다. 이 인증서에는 사용자에게 payword를 생성할 수 있는 권한을 부여하기 위해 브로커의 전자 서명이 되어 있다. 브로커가 생성하는 새로운 해쉬 체인 값은 사용자가 한번의 해쉬 체인 연산의 수행으로 여러 판매자들과 거래할 수 있는 수단을 제공한다.
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.
그룹키란 그룹 내의 사용자들이 암호화와 복호화를 위하여 공유하는 비밀키를 의미하며, 그룹키는 Backward secrecy와 Forward secrecy를 모두 제공하여야 한다. Backward secrecy는 새로운 그룹 사용자가 과거의 데이터를 읽지 못하도록 하는 것이고, Forward secrecy는 탈퇴한 사용자가 이후의 데이터를 읽지 못하도록 하는 것이다. 본 연구에서는 해쉬체인을 사용하여 네트워크 환경에서 Backward secrecy와 Forward secrecy를 효율적으로 제공하는 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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