KR20220148397A - 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 이용하여 구축되는 뉴럴 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템 - Google Patents
비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 이용하여 구축되는 뉴럴 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템은, 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크; 및 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크로부터 전파된 블록 데이터를 이용하여, 랜덤 합의체 증명 기반의 뉴럴 합의체 유효성 검증 데이터가 결합된 신규 블록을 생성하는 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 포함하고, 상기 신규 블록은 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 통해 전파된다.
Description
본 발명은 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 이용하여 구축되는 뉴럴 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 블록체인(blockchain)은 분산 데이터베이스의 하나로 P2P(Peer to Peer) 네트워크를 활용한다. 분산 데이터베이스는 데이터를 물리적으로 분산시켜 다수의 이용자가 대규모의 데이터베이스를 공유하게 만드는 기술이다. 블록체인은 데이터를 저장하는 구조체 리스트로, 네트워크 참여 노드 단말들이 데이터를 저장하고 검증을 통해 거래 정보를 기록한 원장 데이터를 공동으로 기록 및 관리할 수 있다.
블록체인 활용의 한 예로, 블록체인은 인터넷으로 연결된 가상화폐 사용자들의 노드 단말들이 P2P 네트워크를 구성하여 이루어질 수 있다. 이를 통해, 가상화폐의 거래 내역이 담긴 블록(block)이 사용자 노드 단말에서 관리되고 신규 블록과 연결 및 전파될 수 있다. 신규 블록이 생성되면 다수의 참여자(노드 단말)의 합의 알고리즘을 통해 검증된 블록이 기존 블록과 연결될 수 있고 거래내역이 포함된 최종적인 장부(ledger)로 확인되어 분산 저장될 수 있다. 또한 참여 노드 단말에서 거래가 발생할 시에는, 해당 거래에 대한 유효성 검증을 통해 검증된 트랜잭션 정보가 각 노드 단말들에게 전파하게 된다. 이를 통해 거래 내역, 즉 검증된 트랜잭션이 전파되어 분산 저장되고 일부 노드의 데이터 위조 시, 분산 저장된 트랜잭션에 기반하여 진위를 파악할 수 있게된다. 블록체인의 보안 안정성은 데이터를 공유하는 이용자가 많을 수록 커진다. 블록체인은 비트코인 이외에도 클라우드 컴퓨팅 서비스 등 다양한 온라인 서비스에 활용되고 있다.
블록체인 기술은 기존의 중앙집중식 데이터 관리 구조를 탈중앙식 또는 분산식으로 바꾸면서 거래비용 감소와 데이터 위변조 방지를 가능하게 할 수 있다. 이같은 블록체인 기술은 금융/의료/콘텐츠/공공/물류/유통/에너지 분야 등의 산업과 결합하여 경제적 가치를 창출할 수 있다.
블록체인은 네트워크에 참여한 노드가 블록을 생성하여 타 노드로 생성한 블록 정보를 전파할 수 있다. 또한 신규 블록 정보를 수신한 노드들은 신규 블록 정보에 대한 정합성을 판별하고 검증할 수 있다. 이 때, 신규 생성되는 블록에 포함될 수 있는 거래 내역, 즉 트랜잭션에 대한 유효성 검증 또한 블록체인 네트워크에 참여한 노드에서 수행될 수 있다.
또한, 블록체인 네트워크는 참여하는 노드들이 관리하는 원장을 구성하는 블록 정보의 무결성을 보장하고 정당성을 검토하기 위해서 합의 알고리즘이 적용될 수 있다. 합의 알고리즘은 작업증명(PoW; Proof of Work), 지분증명(PoS; Proof of Stake), 위임된 지분증명(DPoS; Delegated Poof of Stake), PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance) 등이 일반적으로 적용되고 있다.
작업증명(PoW, Proof-of-Work)은 작업을 위해 리소스(ex 컴퓨팅 파워 등)를 투입했다는 것을 증명하여 부정을 억제하는 방법으로. 작업증명(PoW)에 참여하기 위해서 참여 노드는 반드시 리소스를 투입해야 한다. 스팸(spam)이나 DoS 공격 등도 리소스의 51% 이상을 투입하여야 성공 가능하다.
Pow는 블록을 생성하기 위하여 고유의 해시값이 필요하며, 여기서 고유의 해시값은 nonce값을 무작위로 대입해서 찾아내야 하는 값이므로, 이러한 고유 해시값을 찾기 위하여 컴퓨팅 파워 등 리소스들이 과다하게 투입되어야하며, 전력소모에 의한 비용 및 환경문제가 발생되고, 기능이 집약된 별도 칩들이 등장하게 되며, 이로 인하여 연산능력의 단합으로 인한 중앙화 문제가 야기될 수 있다.
이를 해결하기 위해, PoS(Proof-of-Stake)가 제안되었으며, PoS는 노드의 보유 지분에 비례하여 증명이 가능한 방법을 채택하고 있다. PoS는 블록을 생성할 수 있는 확률을 각 노드가 갖고 있는 토큰의 지분에 비례하도록 한다. PoS는 토큰의 지분을 투입하는 리소스라고 보면, PoW의 구체적인 하나의 종류라고 볼 수 있다. PoS의 알고리즘 공식은 '다이제스트를 사용한 PoW'로 표현될 수 있다. PoW과 비교하여 PoS는 에너지 소비가 거의 없으며, 리소스 집약을 어렵게 한다.
그러나, PoS는 지분이 많을수록 더 유리해지는 방식이므로, 지분에 의해 블록생성 중앙화 문제가 발생될 수 있으며, 각 노드들 이 토큰을 수집하기만 하고, 사용하지 않으려는 경향이 나타날 수 있다. 나아가, 블록체인의 첫 번째 블록에 해당하는 제네시스 블록 시점에서는 지분이 100%에 달하기 때문에 시스템을 개시한 사람은 몇 번이고 전체 블록을 다시 만들어낼 수 있다. 각 노드들도 지분만 갖고 있으면, 그 시점부터 다시 시작하는 것이 가능하기 때문에 PoS만으로는 위변조를 막을 수 없다.
이러한 문제점 해결을 위해, 한국공개특허공보 10-2019-0122149에서는 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법이 개시되어 있다. 이러한 방식은 공평한 랜덤 합의체를 이용하므로 PoW와 같은 과도한 자원 사용이 필요 없으며, PoS와 같이 업데이트 권한을 자원이 많은 노드가 독점하는 단점을 개선할 수 있도록, 전체 노드 중 난스 체인에 따라 합의체로 선정된 일부만 블록 생성에 참여하여 자원 소모를 최소화하고, 난스 증명 과정을 통해 블록 생성 권한을 획득할 노드를 미리 예측 불가능하게 하면서 확률적 전체의 대표이고, 일정 수 이상의 합의 노드가 선택되도록 하는 장점을 갖는다.
그럼에도 불구하고, 현재 비트코인이나 이더리움과 같이 이미 전세계적으로 구축된 블록체인 네트워크는 여전히 PoW, Pow 방식을 사용하고 있으며, 프라이빗 블록체인 네트워크 등은 통신량의 효율성을 보전하기 위해 PBFT와 같이 소규모 노드만이 참여 가능한 네트워크를 운용하는 바, 새로운 합의 기법을 제안하여 새로운 네트워크를 구축하더라도, 이미 방대하게 구축된 기존의 블록 체인 네트워크로 인하여 발생되는 자원 및 사회적 비용 낭비를 신속하게 극복하기는 매우 어려운 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 비-랜덤 합의체 증명 기반의 기존 블록 체인 네트워크를, 랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크로 이용하는 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 구축함으로써, 기존의 PoW, PoS 방식의 기 구축된 블록 체인 네트워크가 더이상의 PoW 또는 PoS 방식으로 운용되지 않도록 제어하면서, 기 구축된 블록 체인 네트워크를 기반으로 하는 랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크가 운용될 수 있도록 처리하는 뉴럴 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템은, 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크; 및 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크로부터 전파된 블록 데이터를 이용하여, 랜덤 합의체 증명 기반의 뉴럴 합의체 유효성 검증 데이터가 결합된 신규 블록을 생성하는 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 포함하고, 상기 신규 블록은 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 통해 전파된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 비-랜덤 합의체 증명 기반의 기존 블록 체인 네트워크를, 랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크로 이용하는 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 구축함으로써, 기존의 PoW, PoS 방식의 기 구축된 블록 체인 네트워크가 더이상의 PoW 또는 PoS 방식으로 운용되지 않도록 제어하거나, 비잔틴 장애 허용 합의체의 최소 노드 수에 따라 제한적으로 운용되도록 제어하면서, 기 구축된 블록 체인 네트워크를 기반으로 하는 랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크가 운용될 수 있도록 하는 네트워크를 형성하는 뉴럴 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템을 제공할 수 있다.
이에 따라, 기 구축된 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크의 인프라 및 효용성은 최대한 유지하면서도 랜덤 합의체 증명 기반의 블록 체인 네트워크로 활용할 수 있도록 전환시킬 수 있음으로써, 자원 및 사회적 비용 낭비를 방지하면서도 효율적이고 공평한 뉴럴 합의체 증명 기반의 분산합의 프로세스를 제공하는 뉴럴 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전체 시스템을 개략적으로 도시한 도면이뎌, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 노드 장치를 보다 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터 구성 및 전체 프로세스를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노드 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 합의체 증명 모듈 노드 장치에 의해 처리되는 단계별 데이터를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노드 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 노드 장치를 보다 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터 구성 및 전체 프로세스를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노드 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 합의체 증명 모듈 노드 장치에 의해 처리되는 단계별 데이터를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노드 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블록도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전체 시스템을 개략적으로 도시한 도면이뎌, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 네트워크 시스템(1000)은 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연결된 하나 이상의 노드 단말들에 의해 메쉬형(Mesh) 네트워크 토폴로지의 블록체인 네트워크를 구성할 수 있다. 상기 노드 단말들은 입출력 장치를 통하여 블록체인 네트워크에 연결되고, 데이터를 교환할 수 있다. 블록체인 네트워크 시스템(1000)은 이동 전화, 스마트 폰, PDA, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등 모바일 장치, 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 넷북 등 컴퓨팅 장치, 혹은 텔레비전, 스마트 텔레비전, 게이트 제어를 위한 보안 장치 등 전자 제품 등 다양한 전자 시스템을 상기 노드 단말로 포함할 수 있다.
그리고, 각 노드 단말(100)들은 블록 체인 네트워크에 접속하기 위한 통신 모듈을 구비할 수 있다. 블록 체인 네트워크는 예를 들어, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network;WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크로 구현될 수 있다. 또한, 블록 체인 네트워크는 이동 통신망(mobile radio communication network), 위성 통신망, 블루투스(Bluetooth), Wibro(Wireless Broadband Internet), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 와이파이(Wi-Fi), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다. 필요에 따라서, 블록 체인 네트워크는 유선 및 무선이 혼용된 네트워크일 수 있다.
그리고, 각 노드 단말은 자신의 노드 접속에 따른 계정 정보를 네트워크를 통해 클라우드 방식으로 공유되는 거래 장부 데이터에 등록할 수 있다. 그리고, 블록 체인을 생성하기 위한 암호화 정보의 거래가 필요한 경우, 각 거래자 단말은 상기 거래 장부 데이터에 기록될 거래 정보를 각 거래자 단말에게 전파할 수 있다.
그리고, 이에 대응하는 상호 검증 처리에 따라, 상기 거래 장부 데이터가 업데이트되고, 그 정보가 공유됨으로써, 블록 체인을 생성하기 위한 암호화 정보의 거래가 처리될 수 있다.
여기서, 상기 거래 장부 데이터는 일정 시간 또는 단위에 대응하는 블록별로 현재의 블록이 이전에 생성된 블록에 대한 해시값을 포함하도록 하여 복수의 블록이 생성 순서에 따라 순차적으로 연결된 구조를 갖는 블록 체인(block chain) 데이터와 연동될 수 있다. 이에 따라, 거래 장부 데이터의 위변조 여부 검증은 상기 블록 체인의 해시값 검증에 따라 용이하게 처리될 수 있다.
이러한 블록 체인의 보안 안정성은 데이터를 공유하는 공유자들의 시스템 참여에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 블록체인 네트워크에 접속된 각 공유자 단말 사이의 공유에 대한 내역 및 블록 체인을 생성하기 위한 암호화 정보 발급/거래 내역 등을 포함하는 거래 정보 블록이 순차적으로 저장될 수 있으며, 그 위변조 방지를 위한 해시값을 순차적으로 블록 체인화하기 위한 거래 검증 처리가 각 거래자 단말에서 분산 수행될 수 있다.
이러한 거래 검증 처리에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 기존에 구축된 블록 체인 네트워크는 통상 비-랜덤 합의체 증명 기반의 블록 체인 네트워크일 수 있다. 대표적으로서, PoW(Proof-of-Work), PoS(Proof-of-Stake) 등이 비-랜덤 합의체 증명 기반의 블록 체인 네트워크(200)일 수 있으며, 비트코인, 이더리움 등의 블록 체인 네트워크가 이에 해당할 수 있다.
이에 대응하여, 본 발명의 실시 예에 따른 노드 장치(100)는, 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 구성할 수 있으며, 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터는 랜덤 합의체 증명 방식을 기반으로, 뉴럴 합의체 유효성 검증 데이터를 결합한 신규 블록을 구성할 수 있으며, 구성된 신규 블록이 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 전파되도록 처리할 수 있다.
이에 따라, 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)에서는 다시 전파된 블록 데이터를 네트워크 내 공유하게 되며, 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 구성하는 노드 장치(100)에 의해 다시 다음 블록이 생성되도록 처리될 수 있다. 이 과정에서 별도의 PoW, PoS 등의 증명은 요구되지 않기 때문에, 비경쟁 방식으로 탈 중앙화를 구현할 수 있는 신규의 랜덤 합의체 블록 체인 네트워크 시스템(1000)을 구축할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 비-랜덤 합의체 증명 기반의 기존 블록 체인 네트워크(200)를, 랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크(1000)로 이용할 수 있게 하는 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 노드 장치(100)들로 구축함으로써, 기존의 PoW, PoS 방식의 기 구축된 블록 체인 네트워크가 더이상의 PoW 또는 PoS 방식으로 운용되지 않도록 제어하거나, 비잔틴 장애 허용 합의체의 최소 노드 수에 따라 제한적으로 운용되도록 제어하면서, 기 구축된 블록 체인 네트워크를 기반으로 하는 랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크가 운용될 수 있도록 하는 네트워크를 형성하는 노드 단말 장치(100)를 제공할 수 있는 것이다.
이에 따라, 기 구축된 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크의 인프라 및 효용성은 최대한 유지하면서도 랜덤 합의체 증명 기반의 블록 체인 네트워크로 활용할 수 있도록 전환시킬 수 있음으로써, 자원 및 사회적 비용 낭비를 방지하면서도 효율적이고 공평한 뉴럴 합의체 증명 기반의 분산합의 프로세스를 제공할 수 있다. 여기서, 랜덤 합의체의 참여 자격 증명은 일회성 난수 기반으로 구성된 논스 체인 및 해시 확인 프로세스가 이용될 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며, 여러 다른 방식으로도 랜덤 합의체의 지정 또는 참여 자격 증명은 가능할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 노드 장치를 보다 구체적으로 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터 구성 및 전체 프로세스를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인 시스템(1000)의 노드 단말(100)들은, 랜덤한 노드 선정 프로세스에 의해 다음 블록을 구성하기 위한 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터에 포함될 수 있으며, 이러한 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터에 포함되어 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 합의체 증명 프로세스를 수행하기 위한 뉴럴 합의체 증명 모듈(110)을 각각 포함할 수 있다.
또한, 노드 단말(100)은 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)에 접속되어 있으며, 랜덤 합의체 증명 프로세스에 의해 구성된 다음 블록의 공유 전파 프로세스의 처리를 상기 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 수행하는 블록 체인 서비스부(120)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서 노드 단말(100)들은, 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)에 참여하면서 랜덤 합의체 선정 프로세스에 의해 선정되어 각 블록을 합의체 협의에 따라 생성 가능한 권한이 선택적으로 부여되는 노드 단말(100)들일 수 있으며, 이를 통해 랜덤 합의체 블록 체인 네트워크 시스템(1000)이 독자적으로 구축될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 노드 단말(100)들은 일반 노드인 제4 노드 단말, 참여 노드인 제3 노드 단말, 의회 노드인 제2 노드 단말, 위원회 노드인 제1 노드 단말의 기능을 선택적으로 수행할 수 있다.
뉴럴 합의체 증명 모들 클러스터는 참여 노드로 등록된 단말인 제3 노드 단말을 기반으로 구축될 수 있다. 제3 노드 단말인 참여 노드에서는 신규 전파된 블록의 합의체 유효성 검증 데이터에서 확인되는 다음 합의체 선정 정보에 기초하여, 참여 자격을 검증할 수 있으며, 제2 노드 단말은 검증 결과에 따라 의회 노드 선정 여부를 확인하여 의회 노드 기능 동작을 처리하는 단말일 수 있다. 제1 노드 단말은 검증 결과에 따라 위원회 노드 선정 여부를 확인하여 위원회 노드 기능 동작을 처리하는 단말일 수 있다.
의회 노드로 선정된 노드 단말(100)의 경우, 도 4에서 도시된 제2 노드 단말과 같이 후보 블록 제시 및 합의 프로세스를 수행할 수 있으며, 위원회 노드로 선정된 노드 단말(100)의 경우, 합의 블록을 결정하고 서명 정보를 취합하여, 다음 블록의 합의체 유효성 검증 데이터를 구성 및 배포하는 프로세스를 수행할 수 있다. 여기서, 합의체 유효성 검증 데이터는 합의 과정 검증 데이터, 다중 서명 정보 및 다음 합의체 선정 정보를 포함할 수 있으며, 이는 기 구축된 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 전파될 수 있다.
이러한 신규 블록 구성 및 전파 처리에 따라, 기존 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)의 증명 프로세스는 제한 처리될 수 있으며, 일부 노드 수가 비잔틴 감내 허용(PBFT) 기준치에 기반하여 설정된 개수 미달인 예외적인 경우에만 노드 단말(100)들 간의 Pow 또는 Pos 증명 기반 다음 블록 생성이 처리될 수 있다.
한편, 이러한 노드 단말(100)의 참여 자격 및 검증 정보는 참여 노드 등록에 따라 개별 노드별로 연산되는 랜덤 값을 기반으로 산출되어 상호 공개 및 검증될 수 있는 바, 이는 전술한 바와 같이 논스(nonce) 체인이 이용될 수 있다. 예를 들어, 다음 합의체 선정 정보에 포함된 논스 값과 현재 블록의 높이 값 등을 이용한 해시 처리에 따른 자신의 자격 검증 값이 어떠한 값인지에 따라, 노드 단말(100)은 참여 노드, 의회 노드, 위원회 노드 또는 의장 노드 중 적어도 하나로 결정될 수 있다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 노드 단말(100)은, 장치 정보 설정부(111), 노드 정보 설정부(112), 유효성 검증 처리부(113), 자격 검증 처리부(114), 합의체 노드 기능부(115) 및 데이터 인터페이스부(116)를 포함한다.
장치 정보 설정부(111)는, 뉴럴 합의체 증명 모듈(110)이 설치된 단말(100)의 장치 정보를 획득 및 저장 관리한다. 여기서, 장치 정보는 단말(100)의 노드 네임 정보, 장치 주소 정보, 장치 성능 정보, 장치 신뢰성 정보, 사용 네트워크 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 장치 정보는, 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터의 식별 또는 구축, 투표 합의 프로세스의 수행 등에 이용될 수 있다.
노드 정보 설정부(112)는 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200) 및 참여 노드 등록을 위한 노드 정보를 설정한다. 설정된 노드 정보는 블록체인 네트워크 클라이언트 주소 정보를 포함할 수 있으며, 단말(100)은 상기 블록체인 네트워크 클라이언트 주소 정보를 통해 블록 체인 네트워크에 접속하여 블록 정보를 획득하거나 공유할 수 있다.
유효성 검증 처리부(113)는 상기 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 전파된 신규 블록 데이터를 획득하여, 상기 신규 블록 데이터로부터 유효성 검증 데이터를 추출하고, 상기 유효성 검증 데이터의 검증 처리에 따라, 랜덤 합의체 증명 프로세스 기반으로 생성된 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보를 획득한다.
그리고, 합의체 노드 기능부(115)는, 상기 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보에 기초하여 선택적으로 구동되어 다음 블록의 유효성 검증 데이터를 생성하는 바, 의장 노드 기능부(1151), 의회 노드 기능부(1152), 위원회 노드 기능부(1153) 중 적어도 하나를 선택적으로 구동시킬 수 있다. 의장 노드 기능부(1151)는 뉴럴 합의체 지정 정보와 지정된 노드 단말(100)의 논스 값의 적어도 일부의 비교를 통해 선택적으로 구동될 수 있으나, 본 발명이 이러한 선정 방식에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 의장 노드 기능부(1151)는 의회 및 위원회 노드에 대응하는 의장 프로세스를 수행할 수 있는 바, 의회 노드들로부터 블록 체인 네트워크의 트랜잭션 풀에서 가져온 유효한 거래 블록의 위임 정보 및 참여 자격 검증 정보와, 다음 블록 합의체 후보 정보를 수집할 수 있다. 이에 따라, 다음 블록을 위한 3f + 1(f는 자연수)개 이상의 의회 노드가 선정될 수 있으며, 2f + 1개 이상의 위원회 노드가 선정될 수 있다.
그리고, 의회 노드 기능부(1152)는 의장 노드 기능부(1151)가 구동되는 노드 단말(100)로 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)의 트랜잭션 풀에서 가져온 유효한 거래 블록의 위임 정보 및 참여 자격 검증 정보를 전송할 수 있다.
그리고, 의장 노드 기능부(1151)는, 의회 노드에서 제안된 거래 블록 중 의회 노드의 합의 정족수 이상이 일치되는 블록을 후보 블록으로 선정하고, 후보 블록에 대한 합의를 나타내는 다중 서명 영역의 부분 서명 처리를 요청하는 메시지를 위원회 노드 기능부(1153)가 구동된 노드 단말(100)들로 전달할 수 있다. 예를 들어, 의장 노드 기능부(1151)는 2f+1개의 거래 데이터 후보 블록 중 f+1개가 일치하는 거래 데이터 후보 블록을 결정하고, 위원회 노드 기능부(1153)로 다중 서명 영역의 부분 서명 처리를 요청하는 메시지를 송신할 수 있는 바, 위원회 노드 기능부(1153)가 구동된 노드 단말(100)에서는 후보 블록에 대응하는 합의를 나타내는 부분 서명을 처리하여 의장 노드 기능부(1151)가 구동된 노드 단말(100)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 의장 노드 기능부(1151)는, 위원회 합의에 따라 다중 서명 처리가 완료된 후보 블록을 검증하여 배포 블록으로 결정하고, 상기 합의 프로세스에 대응하는 유효성 검증 데이터를 생성하여 배포 블록과 결합하여 신규 블록을 생성한다.
데이터 인터페이스부(116)는, 생성된 신규 블록을 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)의 포맷으로 변환 처리하여 블록 체인 서비스부(120)로 전달할 수 있다.
그리고, 블록 체인 서비스부(120)에서는 상기 신규 블록을 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 전파 처리할 수 있으며, 신규 블록은 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 전파될 뿐만 아니라 거래 데이터 관리부(121) 구동에 따라, 거래 데이터 메모리 풀(mem pool)에 추가될 수도 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 노드 단말(100) 장치는, 전술한 블록 체인 서비스부(120) 및 뉴럴 합의체 증명 모듈(110)이 활용 가능한 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어(instruction)를 포함할 수 있으며, 블록 체인 서비스부(120) 및 뉴럴 블록 모듈(110)은 메모리에 저장된 명령어가 프로세서에서 실행됨에 따라 앞서 언급된 동작들을 수행할 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리 혹은 비휘발성 메모리일 수 있다.
메모리는 사용자의 데이터를 저장하도록 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 장치는 eMMC(embeddedmultimedia card), SSD(solid state drive), UFS(universal flash storage) 등 일 수 있다. 저장 장치는 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리 장치는, 낸드 플래시 메모리(NAND FlashMemory), 수직형 낸드 플래시 메모리(Vertical NAND; VNAND), 노아 플래시 메모리(NOR Flash Memory), 저항성 램(Resistive Random Access Memory: RRAM), 상변화 메모리(Phase-Change Memory: PRAM), 자기저항 메모리(Magnetoresistive Random Access Memory: MRAM), 강유전체 메모리(Ferroelectric Random Access Memory: FRAM), 스핀주입 자화반전 메모리(Spin Transfer Torque Random Access Memory: STT-RAM) 등이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노드 단말(100)의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 노드 단말(100)은, 기 구축된 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 전파된 신규 블록 데이터가 획득되면(S101), 유효성 검증 처리부(113)에서는 신규 블록 데이터로부터 유효성 검증 데이터를 추출하고, 유효성 검증 데이터의 검증 처리에 따른 합의체 지정 정보를 획득한다(S103).
유효성 검증 처리부(113)는 상기 유효성 검증 데이터의 검증 처리에 따라, 랜덤 합의체 증명 프로세스 기반으로 생성된 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보를 할 수 있으며, 전술한 바와 같이 상기 유효성 검증 데이터는, 상기 랜덤 합의체 증명 프로세스에 대응하는 합의 과정 검증 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 합의 과정 검증 데이터는, 거래 데이터에 대한 합의를 처리하는 의회 노드의 멤버 자격 검증 정보로서, 논스 체인 기반 자격 증명 해시 데이터 및 상기 의회 노드의 부분 서명들을 결합하여 형성된 다중 서명 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보는, 다음 블록에 대응하는 뉴럴 합의체의 참가 자격을 검증하기 위한 논스(nounce) 정보를 포함할 수도 있다.
이후, 노드 단말(100)은 다음 블록에 대한 뉴럴 합의체 증명 클러스터 노드를 구성하는 노드로 선정되었는지 판단하며(S107), 선정된 경우 합의체 지정 정보에 기초하여 의장 노드인지를 확인한다(S109).
의장 노드로 지정되지 않은 경우에는 각 자격에 따라 블록 체인 네트워크의 트랜잭션 풀에서 가져온 유효한 거래 블록의 위임 정보 및 참여 자격 검증 정보를 의회 의장 노드로 전달할 수 있다(S113).
이에 따라 의장 노드 기능부(1151)가 구동된 노드 단말(100)은 위임 정보 및 다음 블록 합의체 후보 정보를 다른 노드들로부터 취합할 수 있다(S115).
또한, 의장 노드 기능부(1151)가 구동된 노드 단말(100)은 의회 노드 기능부(1152)가 구동된 노드 단말(100)로부터 합의된 후보 블록을 결정하고, 후보 블록에 대한 합의를 나타내는 다중 서명 영역의 부분 서명 처리를 요청하는 메시지를 위원회 멤버 노드로 전달한다(S117).
그리고, 의장 노드 기능부(1151)가 구동된 노드 단말(100)은 위원회 합의에 따라 다중 서명 처리가 완료된 후보 블록을 검증하여 배포 블록으로 결정하며(S119), 유효성 검증 데이터 생성하여 배포 블록과 결합하여 신규 블록을 생성하고(S121), 결합된 신규 블록을 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)의 트랜잭션 풀에 등록하고, 기 구축된 비-랜덤 합의체 블록 체인 네트워크(200)를 통해 신규 블록을 전파한다(S123).
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 합의체 증명 모듈 노드 장치에 의해 처리되는 단계별 데이터를 예시한 도면이다.
도 6은 현재 블록의 구성을 위한 위임 요청 단계에서 의장 노드로 전달되는 위임 정보를 예시한 것으로, 위임 정보에는 현재 블록 높이에 대응하는 난스 값과, 다중서명을 위해 각 의회 노드가 사용하고자 하는 Qi 값 정보와, 거래 데이터와, 다음 합의체 의회 후보 정보 및 다음 블록 높이의 난스 값이 포함될 수 있다.
그리고, 도 7은 준비 단계에서 의장 노드에서 위원회 노드로 전달되는 후보 블록 정보를 예시한 것으로, 후보 블록 정보는 머클 루트 등을 포함하는 헤더 정보, 후보 블록 거래 데이터, 다음 합의체의 의회 지정 정보, 다중서명 요청 데이터(Qi를 통합한 Q 데이터, 공개 키 Pk) 및 검증 데이터를 포함할 수 있다. 검증 데이터는 거래 데이터를 제안한 서버 정보를 식별할 수 있는 비트맵 정보 등이 예시될 수 있으며, 이는 의장 노드 자신이 제안하는 케이스 등을 사전에 방지할 수 있게 한다.
또한, 도 8은 위원회 검증이 처리되는 프로세스에서 위원회 노드로부터 의장 노드로 전파되는 부분 서명 데이터를 예시한 것으로, 의장 노드는 부분 서명 데이터 Si를 통합하여 서명 완료 데이터 S를 산출할 수 있다..
한편, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 생성되어 전파되는 신규 블록의 구성을 도시한 것으로, 신규 블록은 헤더 정보와, 거래 블록 정보 및 유효성 검증 데이터를 포함할 수 있다. 유효성 검증 데이터는 앞서 설명한 바와 같이, 다음 합의체 지정 정보와, 완료된 다중서명 정보 및 합의 과정 및 참여 자격을 증명할 수 있는 다양한 정보들이 포함될 수 있다. 또한, 헤더 정보에도 블록 데이터 자체의 유효성 검증을 위한 머클루트(MerkleRoot) 값 등이 포함될 수 있다.
이에 따라, 유효성 검증 처리부(113)는 먼저 다중서명 정보를 확인하여 합의 과정을 1차 검증하고, 이후 헤더의 머클루트 값이 정상인지 확인하여 2차 검증할 수 있으며, 거래 블록 정보를 이용하여 다신 산출한 머클루트 값과 비교하여 3차 검증함으로써, 안전한 거래 블록의 처리를 가능하게 한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노드 단말 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노드 단말(100)은 먼저 다음 뉴럴 합의체의 의회 및 위원회 노드 개수를 식별한다(S201).
그리고, 노드 단말(100)은 비잔틴 감내 최소 허용 노드 수에 따라 사전 설정된 합의체 정족수 미달 여부를 판단한다.
예를 들어, 합의체 정족수는 참여 노드의 수 N에 대응하여, 노드 선택 확률 P에 의해 선택될 수 있는 최대 비잔틴 수(악의적 노드의 최대 허용 개수)에 의해 결정될 수 있으며, 의회 노드는 최소 3f+1(f는 자연수)개, 위원회 노드는 최소 2f+1개 이상이어야 합의체 정족수를 만족시킬 수 있다.
만약 상기 합의체 노드 개수가 상기 비잔틴 감내 최소 허용 노드 수에 따라 사전 설정된 뉴럴 합의체 의회 및 위원회 정족수에 미달하는 경우 노드 단말(100)은, 상기 다음 블록의 유효성 검증 데이터는 상기 PoW(Proof of Work) 또는 Pos(Proof of stake) 방식으로 형성시키는 선택적 예외 처리를 수행한다(S205).
반면, 상기 합의체 노드 개수가 상기 비잔틴 감내 최소 허용 노드 수에 따라 사전 설정된 뉴럴 합의체 의회 및 위원회 정족수 이상인 경우, 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록체인 네트워크의 PoW(Proof of Work) 또는 Pos(Proof of stake) 프로세스는 제한시키고, 전술한 도 5의 프로세스를 이용하여 뉴럴 합의체를 구성하고, 유효성 검증 데이터를 구성하여 신규 블록을 생성 및 전파할 수 있다(S203).
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 방법들은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
Claims (8)
- 블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템에 있어서,
비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크; 및
상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크로부터 전파된 블록 데이터를 이용하여, 랜덤 합의체 증명 기반의 뉴럴 합의체 유효성 검증 데이터가 결합된 신규 블록을 생성하는 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터를 포함하고,
상기 신규 블록은 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 통해 전파되는
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 신규 블록에 대응하는 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크의 작업증명 프로세스는 제한되는 것을 특징으로 하는
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터는 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 통해 전파된 상기 신규 블록 데이터를 획득하고, 상기 신규 블록 데이터로부터 상기 유효성 검증 데이터를 추출하며, 상기 유효성 검증 데이터의 검증 처리에 따라, 랜덤 합의체 증명 프로세스 기반으로 생성된 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보를 획득하고, 상기 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보에 기초하여, 합의체 노드 기능부를 선택적으로 구동시켜, 다음 블록의 유효성 검증 데이터를 생성하며, 상기 생성된 유효성 검증 데이터 및 상기 신규 블록을 결합한 상기 다음 블록을 구성하여, 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크를 통해 전파시키는 하나 이상의 노드 장치로 구성되는
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 유효성 검증 데이터는,
상기 랜덤 합의체 증명 프로세스에 대응하는 합의 과정 검증 데이터를 포함하며,
상기 합의 과정 검증 데이터는,
거래 데이터에 대한 합의를 처리하는 의회 노드의 멤버 검증 정보 및 상기 의회 노드의 부분 서명들을 결합하여 형성된 다중 서명 데이터를 포함하는
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터는,
참여 노드로 등록되는 참여 노드 단말;
상기 참여 노드 중 상기 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보에 따라, 다음 블록에 대응하는 뉴럴 합의체의 참가 자격을 검증하기 위한 논스(nounce) 정보를 통해 검증되어 선정되는 의장 노드 단말;
후보 블록 및 위임 정보를 상기 의장 노드로 전달하는 의회 노드 단말; 및
상기 의장 노드 단말의 후보 블록 정보에 대응하는 합의를 나타내는 다중서명을 처리하는 위원회 노드 단말;을 포함하는
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록 체인 네트워크는 PoW(Proof of Work) 또는 Pos(Proof of stake) 방식의 블록 체인 네트워크인
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터는, 다음 블록의 뉴럴 합의체 지정 정보로부터 식별되는 합의체 노드 개수를 식별하고, 상기 합의체 노드 개수가 상기 비잔틴 감내 최소 허용 노드 수에 따라 사전 설정된 뉴럴 합의체 의회 및 위원회 정족수에 미달하는 경우, 상기 다음 블록의 유효성 검증 데이터는 상기 PoW(Proof of Work) 또는 Pos(Proof of stake) 방식으로 형성시키는 선택적 예외 처리를 수행하는
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 뉴럴 합의체 증명 모듈 클러스터는, 상기 합의체 노드 개수가 상기 비잔틴 감내 최소 허용 노드 수에 따라 사전 설정된 뉴럴 합의체 의회 및 위원회 정족수 이상인 경우, 상기 비-랜덤 합의체 증명 기반 블록체인 네트워크의 PoW(Proof of Work) 또는 Pos(Proof of stake) 프로세스는 제한시키는
블록 체인 네트워크 플랫폼 시스템.
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200026699A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | True Blockchain Technology Ltd. | Highly Performant Decentralized Public Ledger with Hybrid Consensus |
| KR20200144466A (ko) * | 2019-06-18 | 2020-12-29 | 한국전자통신연구원 | 탈 중앙화된 비잔틴 오류 감내 분산 합의 장치 및 방법 |
-
2021
- 2021-04-29 KR KR1020210055358A patent/KR102610531B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200026699A1 (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | True Blockchain Technology Ltd. | Highly Performant Decentralized Public Ledger with Hybrid Consensus |
| KR20200144466A (ko) * | 2019-06-18 | 2020-12-29 | 한국전자통신연구원 | 탈 중앙화된 비잔틴 오류 감내 분산 합의 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102610531B1 (ko) | 2023-12-06 |
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