• 융합보안논문지
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• 제20권1호
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• pp.3-8
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• 2020

블록체인은 중앙 집중 시스템 형태에서 벗어난 탈중앙화 형태의 데이터 관리를 통하여 데이터 투명성과 보안성을 높일 수 있다. 블록체인 플랫폼 중 허가형 블록체인은 신뢰기반의 허가된 노드만이 분산 네트워크에 참여할 수 있다. 허가형 블록체인의 특징을 고려하였을 때 합의 알고리즘 선정을 위한 조건으로 네트워크 통신 속도 및 거래내역의 최종성 합의, 안정성 등의 고려가 필요하다. 허가형 블록체인 환경의 합의 알고리즘은 PoA, PBFT, Raft 등 다양하지만 합의 알고리즘 선정을 위한 다양한 평가요소가 존재하지 않는다. 본 논문에서는 허가형 블록체인의 각 합의 알고리즘의 특징을 분석하고 네트워크를 구성하는 사용자 환경의 특징을 고려한 효율적 합의 알고리즘 선정을 위하여 다양한 성능평가항목을 제안하였다. 제안한 성능평가항목은 신뢰를 전제로 한 노드 간 네트워크 속도, 안정성, 최종성 합의의 적합성 등을 고려할 수 있으며 이를 통하여 보다 효율적인 블록체인 네트워크 환경을 구성할 수 있다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제41권4호
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• pp.179-188
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• 2018

Recently, blockchain technology has been recognized as one of the most important issues for the 4th Industrial Revolution which can be represented by Artificial Intelligence and Internet of Things. Cryptocurrency, named Bitcoin, was the first successful implementation of blockchain, and it triggered the emergence of various cryptocurrencies. In addition, blockchain technology has been applied to various applications such as finance, healthcare, manufacturing, logistics as well as public services. Distributed consensus algorithm is an essential component in blockchain, and it enables all nodes belonging to blockchain network to make an agreement, which means all nodes have the same information. For example, Bitcoin uses a consensus algorithm called Proof-of-Work (PoW) that gives possession of block generation based on the computational volume committed by nodes. However, energy consumption for block generation in PoW has drastically increased due to the growth of computational performance to prove the possession of block. Although many other distributed consensus algorithms including Proof-of-Stake are suggested, they have their own advantages and limitations, and new research works should be proposed to overcome these limitations. For doing this, above all things, we need to establish an evaluation method existing distributed consensus algorithms. Based on this motivation, in this work, we suggest and analyze assessment items by classifying them as efficiency and safety perspectives for investigating existing distributed consensus algorithms. Furthermore, we suggest new assessment criteria and their implementation methods, which can be used for a baseline for improving performance of existing distributed consensus algorithms and designing new consensus algorithm in future.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권4호
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• pp.1389-1408
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• 2021

Proof-of-Work (PoW) is the first and still most common consensus protocol in blockchain. But it is costly and energy intensive, aiming at addressing these problems, we propose a consensus algorithm named Proof-of-Work-and-Block-Compression (PoW-BC). PoW-BC is an improvement of PoW to compress blocks and adjust consensus parameters. The algorithm is designed to encourage the reduction of block size, which improves transmission efficiency and reduces disk space for storing blocks. The transaction optimization model and block compression model are proposed to compress block data with a smaller compression ratio and less compression/ decompression duration. Block compression ratio is used to adjust mining difficulty and transaction count of PoW-BC consensus protocol according to the consensus parameters adjustment model. Through experiment and analysis, it shows that PoW-BC improves transaction throughput, and reduces block interval and energy consumption.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제7권2호
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• pp.267-277
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• 2017

견고한 분산 서비스를 개발하는 데 있어 주요 문제점 중 하나는 분산 그룹의 참여자들이 공유하는 데이터에 대한 동의를 보장하는 분산 컨센서스를 어떻게 달성하는가에 대한 문제이다. 분산 컨센서스를 위한 알고리즘 중 Raft는 분산 컨센서스 문제를 3가지(리더 선거, 로그 복제, 안정성)로 나누어 해결한 간단하고 이해하기 쉬운 컨센서스 알고리즘이다. 하지만 Raft는 컨센서스 그룹을 구성하고 있는 참여 노드의 추가나 제거같은 노드의 동적 구성에 대하여 전혀 언급하지 않고 있다. 본 논문에서는 Raft를 확장하여 참여 노드의 동적 구성을 허용하는 새로운 컨센서스 알고리즘, Raft-D에 대해 기술한다. 이를 위하여, Raft-D는 참여 노드가 가지는 정보를 확장하고 컨센서스 그룹에 속해있는 노드들의 연결 상태를 확인하기 위한 기법을 제공하며, 이를 바탕으로 컨센서스 그룹의 참여 노드 추가 및 삭제 작업을 다루기 위한 상태와 조건에 대하여 정의한다. 이러한 상태와 조건을 기반으로, Raft-D는 Raft의 로그 업데이트 과정을 통한 컨센서스 그룹의 동적 구성 작업을 수행한다.

• 스마트미디어저널
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• 제9권1호
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• pp.9-15
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• 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.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제14권1호
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• pp.101-128
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• 2018

Thanks to its potential in many applications, Blockchain has recently been nominated as one of the technologies exciting intense attention. Blockchain has solved the problem of changing the original low-trust centralized ledger held by a single third-party, to a high-trust decentralized form held by different entities, or in other words, verifying nodes. The key contribution of the work of Blockchain is the consensus algorithm, which decides how agreement is made to append a new block between all nodes in the verifying network. Blockchain algorithms can be categorized into two main groups. The first group is proof-based consensus, which requires the nodes joining the verifying network to show that they are more qualified than the others to do the appending work. The second group is voting-based consensus, which requires nodes in the network to exchange their results of verifying a new block or transaction, before making the final decision. In this paper, we present a review of the Blockchain consensus algorithms that have been researched and that are being applied in some well-known applications at this time.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권9호
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• pp.83-88
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• 2018

블록체인은 중앙 집중화된 시스템이 아닌 분산화 된 시스템을 구현하는 데에 사용되는 기술로써, 익명성, 투명성 등을 특징으로 한다. 그러나 아직 블록체인을 상용화하기에는 고질적인 공격들이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 블록체인을 구현하기 위해서 존재하는 대표적인 합의 알고리즘으로써 Bitcoin, Algorand, 그리고 IOTA를 소개하고, 각각의 합의 알고리즘들이 어떠한 방법으로 블록체인의 고질적인 공격들인 이중 지불 공격이나 시빌 공격을 해결하는지, 혹은 해결하지 못하고 있다면 어떤 방법으로 해결할 수 있는지를 소개한다. 뿐만 아니라 기존의 고질적인 공격이 가능한 새로운 시나리오를 제안한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권8호
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• pp.4093-4107
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• 2019

Proof of Work (PoW) based blockchains have limitations in throughput, time consumption, and energy efficiency. In these systems, a miner will consume significant time and resources to obtain a reward for contributing to the blockchain. To overcome these limitations, recent research on blockchains are focused on accelerating the speed, scalability, and enhancing the security level. By enhancing specific procedures of blockchain system, the level of data integrity supported by the blockchain can become more robust, and efficient. In this paper, a new blockchain consensus model based on the Bryllite Consensus Protocol (BCP) is proposed to support a hyper-connected massively multiplayer online game (MMOG) ecosystem. The BCP scheme enables users to participate directly in new consensus processes through a Proof of Participation (PoP) algorithm. In this model, the consensus algorithm has a simpler form while maintaining high security level. In addition, because the BCP scheme gives users an equal chance to make a contribution to the blockchain, rewards are distributed in an equal fashion, which motivates user participation. The analysis of the proposed scheme is applied to the Bryllite consortium blockchain system (homed in Hong Kong), which is a new blockchain network developed for international game industries, gamers, and game events.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.197-202
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• 2014

다수의 임무를 다중의 무인기로 효과적으로 수행하기 위해서는 전체 임무를 수행하는데 필요한 총 이동거리를 최소화로 하는 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 다수의 무인기 운용에 적합하게 적용할 수 있는 수정된 합의 기반 경매 알고리즘(Modified Consensus Based Auction Algorithm)을 제안한다. 제안하는 알고리즘의 핵심 아이디어는 기존의 합의 기반 경매 알고리즘을 기초로 하여 에이전트들의 위치와 임무까지의 거리의 합을 최소화하는 것이다. 3개의 UAV 에이전트로 다수의 임무를 수행하는 시뮬레이션을 진행하였고 전체 임무 완수 시간과 전체 이동 거리 측면에서 효율적임을 보였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.617-621
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• 2012

This paper studies asymptotic consensus problem for linear multi-agent systems. We propose a distributed state feedback control algorithm for solving the problem under fixed and undirected network communication. In contrast with the conventional algorithms that use global information (e.g., graph connectivity), the proposed algorithm only uses local information from neighbors. The principle for achieving asymptotic consensus is that, for each agent, a distributed update law gradually increases the coupling gain of LQR-type feedback and thus, the overall stability of the multi-agent system is recovered by the gain margin of LQR.