KR20200091997A - 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템 - Google Patents

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KR20200091997A
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황성운
안교욱
김문서
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Abstract

블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템은 투표 또는 설문조사를 진행하는 사용자 애플리케이션이 설치되며 사용자 애플리케이션을 통해 참여한 투표 또는 설문조사에 대한 정보를 JSON(JavaScript Object Notation)파일 형식으로 전송하는 클라이언트와, 클라이언트로부터 전송된 JSON(JavaScript Object Notation)파일을 토대로 트랜잭션을 추가하여 블록을 생성하되, 라운드-로빈 방식을 사용하여 블록을 생성하고, 위임된 노드 간의 검증이 종료되면 블록체인에 새로운 블록을 연결하는 서버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템{Electronic voting and survey system using block chain}
본 발명은 전자투표 및 설문조사 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템에 관한 것이다.
통상의 설문조사 방법으로는 전화를 이용한 설문조사 방법이 있다. 전화를 이용한 설문조사는 표본 집단을 추출하여, 추출된 표본 집단의 사람들에게 전화를 걸어 수행된다.
최근에는 통신 기술의 발달로 인터넷을 이용한 설문조사가 이루어지기도 한다. 또한 이동통신 시스템을 이용한 설문조사 방법도 있다. 대한민국 공개특허공보 2001-105844호에는 이동통신 단말기를 이용한 설문조사 시스템이 개시되어 있다.
공개특허 2001-105844호에서는 단문 메시지 서비스를 이용해 설문 문항 및 이에 따른 응답을 단문 메시지로 전송한다.
또한, 공개특허공보 2002-38255호에는 인터넷과 이동통신망을 통한 설문조사 시스템 및 설문조사방법이 개시되어 있다. 공개특허 2002-38255호에서는 WAP 프로토콜을 이용해 설문 문항과 응답을 전송한다.
최근 이동통신 시스템에서는 가입자들에게 다양한 멀티미디어 데이터의 전송을 가능하도록 멀티미디어 메시징 서비스가 제공되고 있다. 멀티미디어 메시징 서비스(MMS)는 국제 표준 권고안 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 기술 사양(TS: Technical Specification) 22.140과 23.140에 정의된 서비스로써, 단말 간에 문자 메시지 뿐만 아니라 음성, 이미지, 오디오, 비디오 데이터 등 다양한 멀티미디어 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 서비스이다.
표준 권고안에 제시된 MMS는 메시지 전송 방식으로 저장 및 전달(store and forward) 방식을 채택하고 있다. 멀티미디어 메시지는 미디어 내용, 미디어 내용을 기술하는데 필요한 정보 및 메시지의 수신자를 식별하는 주소 정보가 함께 캡슐화 되어 전송된다. 멀티미디어 메시지는 송신자 이동통신단말로부터 멀티미디어 메시징 서비스 센터(MMSC)로 전송되고, 멀티미디어 메시징 서비스 센터는 수신자 이동통신단말에게 메시지의 수신 사실을 통지한다. 그리고 수신자 요구에 의해 멀티미디어 메시징 서비스 센터에 저장된 멀티미디어 메시지가 수신자 이동통신 단말로 전송된다. 이러한 멀티미디어 메시징 서비스를 이용해 설문조사를 수행하는 방식도 제안되고 있다.
하지만, 종래의 시스템은 중앙 집권 시스템으로써 보안이 취약하고 신뢰도가 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 분산 네트워크 방식인 블록체인을 이용하여 보안성과 신뢰도가 높은 전자투표 및 설문조사 시스템을 제공한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 투표 또는 설문조사를 진행하는 사용자 애플리케이션이 설치되며 상기 사용자 애플리케이션을 통해 참여한 투표 또는 설문조사에 대한 정보를 JSON(JavaScript Object Notation)파일 형식으로 전송하는 클라이언트와, 클라이언트로부터 전송된 JSON(JavaScript Object Notation)파일을 토대로 트랜잭션을 추가하여 블록을 생성하되, 라운드-로빈 방식을 사용하여 블록을 생성하고, 위임된 노드 간의 검증이 종료되면 블록체인에 새로운 블록을 연결하는 서버를 포함하는 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 포함되는 클라이언트는, 참여한 투표 및 설문조사에 대한 블록체인을 서버로부터 전송받아 보관하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템은 분산 네트워크 방식인 블록체인을 이용하여 향상된 보안성과 높은 신뢰도를 보장할 수 있다.
또한, 학생회장 투표, 식단 개선 설문조사 등을 진행할 때 높은 참여율을 기대할 수 있으며, 투표 및 설문조사의 신뢰성을 기대할 수 있다.
도 1은 블록체인의 구성 형태를 나타낸 도면
도 2는 중앙 집중식 방식과 블록체인이 주로 사용하고 있는 분산식 방식을 나타낸 도면
도 3은 블록체인 기반의 거래 과정을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템(1)의 개념도
도 5 내지 도 10은 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템(1)이 진행되는 과정을 나타낸 도면
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 블록체인의 구성 형태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 블록체인은 데이터의 신뢰성을 확보하는 기술이라고 할 수 있다. 네트워크 내의 참여자가 공동으로 정보 및 가치의 이동을 기록, 검증, 보관, 실행함으로써 중개자 없이도 신뢰를 확보할 수 있다.
일정 주기 또는 임의의 주기마다 데이터가 담긴 블록을 생성한 후 이전 블록들에 체인처럼 연결하는 구조로 이루어져 블록체인이라고 지칭된다. 예를 들면 암호화 화폐의 경우 소정의 시간주기로 합의 과정(작업증명)을 통해 블록을 새롭게 형성한다. 체인처럼 연결된 구조 중 어느 하나라도 임의로 변경될 경우, 변경되었다는 것을 쉽게 확인할 수 있어서 신뢰성 및 보안성 측면에서 유리하다.
도 2는 중앙 집중식 방식과 블록체인이 주로 사용하고 있는 분산식 방식을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 블록체인은 데이터를 중앙집중식으로 관리하던 기존의 구조를 탈중앙식/분산식으로 바꾸는 것을 지향하고 있다.
탈중앙식/분산식은 모든 참여자(노드)가 거래내역이 기록된 원장 전체를 각각 보관하고, 새로운 거래를 반영/갱신하는 작업을 공동 수행한다.
따라서 중앙 집중식의 경우 서버가 오류가 일어날 경우 거래가 중단되지만, 분산식의 경우 일부 오류가 발생해도 전체 기능은 동작하는 장애내성이 강점이다.
블록체인은 완전한 분산식 방식으로 구성될 수 있으나, 일부 영역에 중앙 집중식 방식을 적용한 하이브리드 방식이 적용될 수도 있다.
도 3은 블록체인 기반의 거래 과정을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 블록체인은 퍼블릭 혹은 프라이빗 네트워크에서 일어나는 거래정보가 암호화되어 해당 네트워크 구성원 간 공유되는 디지털 원장(ledger)을 의미한다고 볼 수 있다.
거래 원장의 복사본이 각 네트워크 구성원에게 분산되어 새로운 거래가 발생할 때마다 구성원들의 동의를 통해 해당 거래를 인증하게 된다. 또한 구성원들 이러한 거래정보를 증거로써 보유하고 있다.
중앙 집중화된 시스템에 의존하지 않고 P2P(peer to peer) 네트워크 방식에 기반하기 때문에 거래 중개자의 필요성을 없애서 거래의 효율성과 투명성을 높이고 적은 비용으로 보다 빠르고 안전한 거래가 가능하다.
즉 블록체인은 분산원장 기술(distributed ledger technology)을 바탕으로 동일한 거래 장부가 네트워크 참여자들 모두에게 개방되고 새로운 정보가 실시간으로 동시에 업데이트 되므로 블록체인에 기반한 거래 정보는 임의로 변경이 불가능하여 거래의 신뢰성이 높아지고 정보 추적이 용이한 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템(1)의 개념도이다.
본 실시예에 따른 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 4를 참조하면, 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템(1)은 클라이언트(100)와 서버(200)를 포함하여 구성된다.
클라이언트(100)는 투표 또는 설문조사를 진행하는 사용자 애플리케이션이 설치된다.
즉, 클라이언트(100)는 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이 사용자가 휴대하면서 사용할 수 있는 기기를 총칭하는 것이며, 본 실시예에서는 스마트폰으로 구성된 클라이언트로 가정하고 설명하기로 한다.
클라이언트(100)는 사용자 애플리케이션을 통해 참여한 투표 또는 설문조사에 대한 정보를 JSON(JavaScript Object Notation)파일 형식으로 서버(200)로 전송한다.
서버(200)는 블록체인 서버와 데이터베이스 서버로 구분되어 구성될 수도 있고, 하나의 통합 서버로 구성될 수 도 있다.
서버(200)는 클라이언트(100)로부터 전송된 JSON(JavaScript Object Notation)파일을 토대로 트랜잭션을 추가하여 블록을 생성하는데, 라운드-로빈 방식을 사용하여 블록을 생성하고, 위임된 노드 간의 검증이 종료되면 블록체인에 새로운 블록을 연결한다.
<표 1>
Figure pat00001
표 1은 블록체인의 구조를 나타낸 것이다.
참고적으로, 해시 함수는 어떤 형태의 데이터든 입력 데이터의 길이와 상관없이 고정된 길이의 숫자로 변환하는 함수이다. 해시 함수는 한 번에 하나의 데이터만 입력받아 그 데이터를 구성하는 비트와 바이트를 이용해서 해시값을 생성한다. 해시값은 해시 함수의 종류에 따라 서로 다른 길이로 생성되는데, 요구되는 길이를 충족하기 위해 앞자리 수를 모두 0으로 채우기도 한다.
본 실시예에서는 독립해싱, 반복해싱, 결합해싱 및 순차해싱 중 어느 하나의 해싱 기법이 적용될 수 있다. 생성된 해시값은 개인키를 이용해 암호화되어 네트워크 망에 참여한 클라이언트 및 서버로 전달되며, 서버는 공개키를 이용하여 복호화하고 해시값을 검증하여 임의 변경이력을 확인할 수 있다.
<표 2>
Figure pat00002
표 2는 합의 알고리즘에 대한 것이다.
표 2를 참조하면, 모바일 환경에서 사용자 간의 P2P 방식의 통신이 불가능하기 때문에 노드들이 경쟁하여 블록을 채굴하는 PoW 방식이나 PoS 방식은 시스템에 적합하지 않다. 따라서 시스템에 적용하기 가장 적합한 합의 알고리즘으로 DPoS 방식을 채택하여 적용한다.
즉, 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템(1)은 위임 지분 증명(DPoS) 방식이 적용된다.
위임 지분 증명(DPoS)은 네트워크 상의 검증자 수를 제한하여 높은 수준의 확장성을 제공하는 PoS의 변형이다.
DPoS는 일정 수의 엔티티(블록 생산자 또는 증인이라고 함)를 뽑아 라운드 로빈 방식으로 블록을 만드는 시스템이다. 네트워크 사용자들이 투표를 하여 블록 생산자들을 뽑는다. 사용자는 자신이 네트워크상에서 보유한 토큰 수(자신의 지분)가 많으면 더 많이 투표할 수 있다.
또한 유권자들은 직접 투표하는 대신, 자신들의 지분을 다른 유권자에게 위임할 수 있으며, 위임을 받은 유권자들은 블록 생산자 선거에서 원 유권자들 대신 투표를 할 수 있다.
참고적으로, 블록 생산자는 블록을 만들고 서명하는 책임을 맡는다. 그들의 수는 제한되어 있고, 유권자들에 의해 선출된다.
또한, DPoS에서 블록 검증자는 블록 생산자가 작성한 블록이 합의 규칙을 준수하는지 확인하는 풀 노드를 나타낸다. 모든 사용자는 블록 검증자를 실행하고 네트워크를 검증할 수 있다.
즉, 위임지분증명(DPoS)은 특정 인원에게만 PoS를 할 수 있도록 권한을 위임하는 알고리즘 이며, 네트워크상 노드들의 투표 결과로 선출된 상위 노드에게 권한을 위임하여 일종의 대표자가 된다.
PoS의 경우 일정 지분을 소유한 모든 노드에게 블록 생성 권한이 주어지기에 시간이 오래 걸린다. 하지만 DPoS의 경우 투표 결과로 정한 상위 노드라는 비교적 적은 숫자로 인해 합의 시간과 비용이 줄어들게 된다.
DPos는 라운드 로빈 방식으로 블록을 생성한다. N개의 블록 생산자들이 있을 때 한 라운드라고 한다면, N개의 블록 생산자들이 블록 생산자 후보군에서 선출하며 i번째 블록 생성자가 i번째 블록을 서명한다.(i=N이 될 때까지)
예를 들면 블록 생성자의(2/3+1)이 투표하면 한 블록이 확정된다. 각각의 DPoS 구현에서 블록 보상 및 인플레이션 매커니즘은 보상 모델에 따라 달라지며, 투표자들은 블록 생산자가 악의적인 것으로 밝혀지면 다음 라운드에서 해당 블록 생산자에게 투표하지 않음으로써 블록 생산자를 해고 할 수도 있다.
도 5 내지 도 10은 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템(1)이 진행되는 과정을 나타낸 도면
도 5 내지 도 10을 참조하면, 클라이언트(100)의 사용자 애플리케이션의 회원등록은 카카오 계정 등과 같이 신뢰성이 있는 타 사이트의 회원정보를 이용하여 진행할 수 있다. 신뢰성 있는 회원등록을 위해 관리자의 승인 후 회원등록이 완료될 수도 있다.
또한, 사용자 애플리케이션을 이용하여 투표에 참여할 수 있으며, 투표결과를 확인할 수도 있다. 또한, 설문조사를 진행하고 조사결과를 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템은 분산 네트워크 방식인 블록체인을 이용하여 향상된 보안성과 높은 신뢰도를 보장할 수 있다.
또한, 학생회장 투표, 식단 개선 설문조사 등을 진행할 때 높은 참여율을 기대할 수 있으며, 투표 및 설문조사의 신뢰성을 기대할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 클라이언트
200 : 서버

Claims (2)

  1. 투표 또는 설문조사를 진행하는 사용자 애플리케이션이 설치되며 상기 사용자 애플리케이션을 통해 참여한 투표 또는 설문조사에 대한 정보를 JSON(JavaScript Object Notation)파일 형식으로 전송하는 클라이언트;
    상기 클라이언트로부터 전송된 상기 JSON(JavaScript Object Notation)파일을 토대로 트랜잭션을 추가하여 블록을 생성하되, 라운드-로빈 방식을 사용하여 블록을 생성하고, 위임된 노드 간의 검증이 종료되면 블록체인에 새로운 블록을 연결하는 서버;
    를 포함하는 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클라이언트는,
    참여한 투표 및 설문조사에 대한 상기 블록체인을 상기 서버로부터 전송받아 보관하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 활용한 전자투표 및 설문조사 시스템.
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KR20230001592A (ko) 2021-06-28 2023-01-05 한국방송통신대학교 산학협력단 전자투표 시스템 및 그 제어방법

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