• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.271-277
• /
• 2022

PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant)는 분산 네트워크 환경에서 비의도적·의도적 결함을 해결하여 합의를 달성할 수 있는 합의 알고리즘으로 높은 성능과 절대적 최종성을 보장할 수 있다. 하지만 합의 과정에서 반복적으로 발생하는 메시지 브로드캐스팅으로 인해 네트워크의 규모가 증가할수록 네트워크 부하도 커진다. PBFT 알고리즘의 특성상 소규모·프라이빗 블록체인에는 적합하지만, 대규모·퍼블릭 블록체인에 적용하기엔 한계가 있다. PBFT는 블록체인 네트워크의 성능에 영향을 끼치기 때문에 산업에서는 PBFT가 제품 및 서비스에 적합한지 테스트할 수 있어야 하며, 학계에서는 PBFT 성능 향상 연구를 위한 통일된 평가지표와 평가 기술이 필요하다. 본 논문에서는 PBFT 계열 합의 알고리즘을 평가할 수 있는 정량적 지표와 평가 프레임워크에 대해 연구한다. 또한 제안한 PBFT 평가 프레임워크를 사용하여 PBFT의 처리량, 지연시간, 내결함성을 평가한다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2020년도 제61차 동계학술대회논문집 28권1호
• /
• pp.193-194
• /
• 2020

블록체인의 활용이 다양해지며 블록체인을 통한 산업, 정부의 기술적용이 확산되고 있다. 특히 사물인터넷 등 빅데이터 관리를 위한 방법으로 블록체인과의 융합도 적지 않게 거론되고 있다. 사물인터넷과 같은 빅데이터를 효과적으로 관리하기 위해서는 수집 및 저장과정과 더불어 투명하고 정확한 신뢰기반의 데이터 관리가 필요하다. 현재 블록체인의 프라이빗 블록체인 플랫폼에서 가장 많이 제시되고 활용되는 합의알고리즘은 PBFT이다. PBFT의 경우 노드 증가에 따른 연산알고리즘의 과중으로 인한 속도저하가 문제가 될 수 있다. 본 논문에서는 PBFT의 합의과정에 대한 알고리즘을 수정하여 노드 증가 시에도 복잡도를 낮출 수 있는 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 노드 개수를 변형하며 기존 PBFT알고리즘 대비 제안 알고리즘의 우수성을 증명한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
• /
• pp.249-251
• /
• 2021

PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant)는 PoW(Proof of Work) 대비 높은 처리 속도를 보장하며 컴퓨팅 파워의 우위로 인한 기록이 번복되지 않는 절대적 최종성을 보장하는 합의 알고리즘이다. 하지만 메시지 복잡도로 인해 참여하는 노드의 수가 증가할수록 네트워크 부하가 지수적으로 증가한다는 한계가 있다. PBFT는 블록체인 네트워크의 성능을 결정짓는 중요한 요소이지만 평가지표와 평가 기술에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 논문에서는 PBFT를 평가할 수 있는 정량적 지표와 개선된 방안을 쉽게 평가할 수 있도록 합의 알고리즘 변경이 편리한 PBFT 평가 프레임워크를 제안한다.

• 스마트미디어저널
• /
• 제9권1호
• /
• pp.9-15
• /
• 2020

블록체인은 데이터의 투명성 및 보안성이 뛰어난 분산공유원장으로써 핵심기술인 합의 알고리즘을 통하여 참여 노드에 동일한 데이터를 순차적으로 공유할 수 있도록 한다. 이러한 블록체인 기술의 특징을 활용하고자 최근 기업 및 공공기관을 중심으로 블록체인을 적용하려는 시도가 증가하고 있다. 본 논문에서는 분산 네트워크와 같은 비동기 네트워크 환경에서 활용되는 프라이빗 블록체인의 합의 알고리즘인 PBFT를 수정하여 네트워크 통신비용 및 합의 안정성을 고려한 수정된 PBFT를 제안하였다. 수정된 PBFT는 노드 간 신뢰가 보장된 비동기 네트워크 환경의 특징을 감안하여 클라이언트의 요청 검증에 대하여 기존의 전체 참여 방식을 개선하여 2/N의 Leader(리더)를 통한 합의와 인증을 제안하였다. 해당 과정에서 발생되는 브로드캐스트 과정의 간소화를 통하여 합의를 위한 최소 노드 수 유지가 가능하였으며 네트워크 통신을 위한 효율적 비용관리가 가능하다.

• 인터넷정보학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.17-31
• /
• 2020

블록체인 기술이 급속도로 발전하고 있음에 따라 금융·물류 등 다양한 분야에서 블록체인 기술을 실용화하려는 시도들이 진행되고 있으며, 데이터 무결성이 매우 중요한 공공분야 또한 마찬가지이다. 국방분야 또한 네트워크 중심 작전환경(NCOE) 하에 작전운영을 위해서는 지휘통신 네트워크의 보안성 강화 및 완전무결성 확보가 매우 중요하다. 이를 위해 블록체인 네트워크를 적용한 지휘통신네트워크 구축이 필요하나, 현재까지의 블록체인 기술은 51% 공격 등의 보안 이슈들을 해결하지 못하고 있어, 국방에 접목하기 어려운 것이 현실이다. 특히, 현재 블록체인에서 많이 사용되고 있는 Practical Byzantine fault tolerance (PBFT)알고리즘은, 악의적인 행동을 하는 노드들에게 penalty 요소가 없고, 합의를 방해하는 노드가 전체 노드의 33%이상만 차지해도 합의 실패를 만드는 문제점이 있다. 본 논문에서는 블록체인의 주요 합의 알고리즘인 PBFT의 보안성 향상을 위해, Trust 모델을 접목하여 비정상 행위에 대한 penalty 메커니즘이 적용된 Adaptive Consensus Bound PBFT (ACB-PBFT) 합의 알고리즘을 제안한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.45-53
• /
• 2020

블록체인은 탈중앙화된 방식으로 트랜잭션 제어가 가능하고 투명성, 보안성, 유연성과 같은 장점들로 인해 이미 제조, 금융, 은행, 물류, 의료 산업 영역으로의 도입이 검토되고 있으며, 경제적으로 큰 파급효과를 가져올 것으로 예측되고 있다. 그러나 블록체인은 확장성(Scalability), 탈중앙화(Decentralization), 보안(Security) 특성을 동시에 개선하기는 매우 어려운 3중 딜레마(Trilemma)가 존재한다. 그 중에서 블록체인의 가장 큰 한계는 확장성으로, 지속적으로 크게 증가하는 트랜잭션과 노드의 증가에 대처하기가 매우 어렵다. 블록체인을 확장 가능하게 하려면 기존의 합의 방식을 수정하거나 확장 방식에 영향을 주는 특성 및 네트워크 효율을 향상시켜 더 높은 성능을 달성할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구에서는 허가형(Permissioned) 블록체인의 대표적인 합의 알고리즘인 PBFT의 메시지 복잡도인 O(n²)을 O(n)으로 줄이고 확장 구조에 적합한 클러스터 기반의 CBS-PBFT를 제안한다. 그리고 시뮬레이션 실험결과를 통해 타당성을 검증한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.47-53
• /
• 2020

블록체인은 분산 네트워크에 연결된 노드 간 검증과 합의를 통하여 정보를 투명하게 관리하는 분산공유원장이다. 최근에 프라이빗 블록체인을 기반으로 허가된 기관 간 데이터 관리 사례가 증가하고 있다. 본 논문에서는 프라이빗 블록체인의 대표적 합의 알고리즘인 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)의 적용 사례 및 기술적 처리과정을 조사하고 PBFT 처리 시 발생하는 중복된 검증과 합의과정을 간소화 하여 효율적인 합의가 가능하도록 수정된 PBFT 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 권위 있는 노드를 통한 위임노드 선출과정을 거치며 후보노드 대상 효율적인 재선출 알고리즘을 고려하여 위임노드선출과정의 안전성을 높일 수 있기 때문에 전반적으로 합의과정의 네트워크 통신비용에 대한 부담을 줄이고 노드 간 최종 합의과정을 빠르게 처리할 수 있다.

• Journal of Information Processing Systems
• /
• 제18권6호
• /
• pp.741-754
• /
• 2022

Openstack is widely used as a representative open-source infrastructure of the service (IaaS) platform. The Openstack Identity Service is a centralized approach component based on the token including the Memcached for cache, which is the in-memory key-value store. Token validation requests are concentrated on the centralized server as the number of differently encrypted tokens increases. This paper proposes the practical Byzantine fault tolerance (PBFT) blockchain-based Openstack Identity Service, which can improve the performance efficiency and reduce security vulnerabilities through a PBFT blockchain framework-based decentralized approach. The experiment conducted by using the Apache JMeter demonstrated that latency was improved by more than 33.99% and 72.57% in the PBFT blockchain-based Openstack Identity Service, compared to the Openstack Identity Service, for 500 and 1,000 differently encrypted tokens, respectively.

• 산업융합연구
• /
• 제20권6호
• /
• pp.37-45
• /
• 2022

사물인터넷(IoT)의 발달과 함께 관련 네트워크 인프라는 외부 해킹과 같은 위협을 보호할 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있다. 본 연구는 블록체인 합의 알고리즘을 기반으로 IoT 네트워크를 보호할 수 있는 L-PBFT 합의 알고리즘을 제안한다. 소규모 네트워크에 적합한 블록체인(Private) 모델을 설계하고, 초소형/저전력 IoT 장치를 대상으로 처리 성능을 테스트하고 안정성을 검증했다. 성능 분석 결과 L-PBFT는 노드 수가 적어도 합의 알고리즘의 동작(최소 14%, 최대 29%)을 준수하고, 기존 보안 프로토콜과 다른 신뢰 네트워크(보안 채널 분리)를 구축함을 증명하였다. 본 연구는 4차 산업 융합연구로써 향후 IoT 장치 보안 제품 개발에 도움이 되는 기반 기술이 될 것이다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.151-157
• /
• 2022

본 논문에서는 NFT 거래 시 거래비용과 처리시간의 증가 및 스마트 계약 실행 시 발생하는 거래 안정성 요구을 높이기 위한 방법으로 다양한 블록체인 합의알고리즘의 성능을 비교 분석하였다. 성능 비교를 위한 평가항목으로 네트워크 신뢰성, TPS, 합의알고리즘의 안정성의 세 가지 평가항목에 대하여 제시하였다. 각 평가항목에 대한 정형화된 식을 수립하기 위하여 연산식에 노드의 신뢰도와 스마트 계약 성공률 등을 변수로 고려하였으며 동일 조건하에 PoW와 Raft, PBFT 세 개 그룹의 합의알고리즘에 대하여 성능을 비교하고 분석하였다. 성능평가 결과 네트워크 신뢰도는 세 그룹의 성능이 유사하였으며 나머지 두 개의 평가항목의 경우 다른 합의알고리즘 대비 PBFT 합의알고리즘이 우수한 것으로 분석되었다. 본 연구의 성능평가 연산식과 결과를 통하여 PBFT 합의시 본 연구에서 제안한 처리 과정을 합의 과정에 반영하여 처리할 경우 네트워크 신뢰성을 보장하고 합의 알고리즘의 안정성과 경제적 효율성을 높일 수 있는 것으로 분석되었다.