KR20210073810A - 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템 - Google Patents

데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템 Download PDF

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Abstract

데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템이 제공된다. 상기 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템은, 제1 사용자 노드와 제2 사용자 노드를 포함하고, 제1 내지 제n 블록이 블록체인 구조로 연결된 블록체인 시스템으로서, 상기 제1 사용자 노드는 상기 제1 내지 제n 블록 중 상기 제1 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록만을 제1 블록체인 구조로 연결하여 상기 제1 사용자 노드에 저장하고, 상기 제2 사용자 노드는 상기 제1 내지 제n 블록 중 상기 제2 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록만을 제2 블록체인 구조로 연결하여 상기 제2 사용자 노드에 저장하고, 상기 제1 블록체인 구조는 상기 제1 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록들 사이의 해시 값 정보로 블록체인 구조를 형성하고, 상기 제2 블록체인 구조는 상기 제2 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록들 사이의 해시 값 정보로 블록체인 구조를 형성한다.

Description

데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템{The block chain system including a block chain structure for data self-sovereign identity}
본 발명은 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 자기주권화를 실현하여 개인정보와 통제권을 기관이 아닌 개인이 가질 수 있는 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템에 관한 것이다.
블록체인(Block chain)은 공공 거래 장부라고도 부르며 가상 화폐로 거래할 때 발생할 수 있는 해킹을 막는 기술이다. 기존 금융 회사의 경우 중앙 집중형 서버에 거래 기록을 보관하는 반면, 블록체인은 거래에 참여하는 모든 사용자에게 거래 내역을 보내 주며 거래 때마다 이를 대조해 데이터 위조를 막는 방식을 사용한다. 블록체인은 대표적인 온라인 가상 화폐인 비트코인에 적용되어 있다. 비트코인은 누구나 열람할 수 있는 장부에 거래 내역을 투명하게 기록하며, 비트코인을 사용하는 여러 컴퓨터가 10분에 한 번씩 이 기록을 검증하여 해킹을 막는다.
한편, 블록체인은 클라우드 기술 및 P2P 기술에 기반된 데이터의 기록 기술로서 누구나가 데이터의 저장 및 관리의 주체가 되어 동일한 정보를 각각 기록할 수 있다. 여기서, 블록체인의 "블록"은 데이터 저장 단위를 의미하는 것으로서, 파일 시스템의 블록이 디스크에서 하나의 파일이 할당될 수 있는 최소의 공간이라는 의미와 차이가 있다. 블록체인 기술은 블록의 저장 주체인 노드들간에 동일 데이터가 저장된 블록의 기록을 동기화하므로 백업을 제공한다.
한국 공개특허 10-2019-0110082 (공개일자 2019년 9월 27일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기존의 블록체인 구조를 보완하여 데이터 처리 및 관리에 있어서 자기주권화를 실현할 수 있는 블록체인 구조를 갖는 블록체인 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 블록체인 시스템의 보안성과 신뢰성을 유지하면서 데이터 저장 공간의 불필요한 낭비를 줄일 수 있는 블록체인 구조를 갖는 블록체인 시스템을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 상기 과제들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템은, 제1 사용자 노드와 제2 사용자 노드를 포함하고, 제1 내지 제n 블록이 블록체인 구조로 연결된 블록체인 시스템으로서, 상기 제1 사용자 노드는 상기 제1 내지 제n 블록 중 상기 제1 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록만을 제1 블록체인 구조로 연결하여 상기 제1 사용자 노드에 저장하고, 상기 제2 사용자 노드는 상기 제1 내지 제n 블록 중 상기 제2 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록만을 제2 블록체인 구조로 연결하여 상기 제2 사용자 노드에 저장하고, 상기 제1 블록체인 구조는 상기 제1 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록들 사이의 해시 값 정보로 블록체인 구조를 형성하고, 상기 제2 블록체인 구조는 상기 제2 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록들 사이의 해시 값 정보로 블록체인 구조를 형성한다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 제1 사용자 노드에 저장된 블록들 내에 기록된 거래 내역에 연관된 다른 사용자 노드는, 해당 사용자 노드가 관련 있는 거래 내역을 포함하는 블록들을 저장할 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 제2 사용자 노드에 저장된 블록들 내에 기록된 거래 내역에 연관된 다른 사용자 노드는, 해당 사용자 노드가 관련 있는 거래 내역을 포함하는 블록들을 저장할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템은, 특정 사용자 노드에 관련된 거래 내역을 포함하는 블록들만으로 블록체인 구조를 형성한 블록체인 시스템으로서, 상기 블록은 블록 헤더, 거래 내역, 및 사용자 노드 정보를 포함하고, 상기 블록 헤더는, 블록들간 신뢰 연결을 위해 참조되는 이전 블록의 해시 정보를 갖는 이전 블록 해시 값, 사용자 노드간 거래 정보를 포함하는 거래 내역의 해시 정보를 갖는 거래 내역 해시 값, 다수의 사용자 노드에 관한 사용자 정보에 대한 해시 정보를 갖는 사용자 정보 해시 값, 및 사용자 노드 정보 트리 구조의 루트 해시에 대한 정보를 갖는 사용자 트리 해시 값을 포함하고, 상기 거래 내역은 다수의 사용자 노드간 거래 정보를 포함하고, 상기 사용자 노드 정보는 사용자 노드가 관여한 거래 정보를 갖는 이전 블록에 관한 해시 값을 포함한다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 사용자 노드 정보는 특정 사용자 노드에 관한 현재 잔고 정보와 총 거래 내역 수 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 거래 내역은 다수의 사용자 노드가 관여한 거래 정보를 모두 기록하고, 상기 사용자 노드 정보는 다수의 사용자 노드에 관한 사용자 정보를 모두 기록할 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 거래 내역은 특정 사용자 노드가 관여한 거래 정보가 아닌 다른 사용자 노드가 관여한 거래 정보는 해시 정보로 기록하고, 상기 사용자 노드 정보는 특정 사용자 노드에 관한 사용자 정보가 아닌 다른 사용자 노드에 관한 사용자 정보는 해시 정보로 기록할 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 사용자 트리 해시 값에는 다수의 사용자 노드에 대해 동일한 블록 높이를 기준으로 동일한 루트 해시 값이 저장될 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 상기 사용자 트리 해시 값에 저장된 상기 사용자 노드 정보 트리 구조의 업데이트는 신규 블록이 생성될 때 마다 상기 신규 블록의 사용자 노드 정보를 기준으로 처리될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 기존의 블록체인 시스템과 달리 각각의 사용자 노드는 자신이 관여한 거래 내역을 포함하는 블록들만을 자신의 노드에 저장함으로써 데이터 처리 및 관리에 있어서 자기주권화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 사용자 노드는 자신이 관여한 거래 내역을 포함하는 블록들만을 새로운 블록체인 구조로 형성하여 저장함으로써 데이터 저장 공간을 줄여 불필요한 자원 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 블록체인 시스템을 유지하기 위한 보상이 없더라도 각 사용자 노드가 자신의 노드와 관련 있는 데이터만을 저장하는 블록체인 구조를 제공함으로써 데이터 저장 공간 확보에 동기 부여가 되고, 데이터를 저장하는 노드 수의 급격한 변화 없이 안정적으로 블록체인 시스템을 유지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기술적 사상이 적용될 수 있는 블록체인을 이용한 분산 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 블록체인 시스템에서 이용되는 블록의 연결을 도시한 블록도이다.
도 4 및 도 5는 기존의 블록체인 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 기술적 사상에 따른 블록체인 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 따른 블록체인 내의 블록의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 블록 내 사용자 정보에 기록된 사용자 노드별로 이전 블록과 연결되는 형태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따라 블록체인 내 복수 개의 블록체인을 형성하는 방법을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 복수의 블록체인 구조를 형성하기 위한 블록 내 구조의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 복수의 블록체인 구조를 형성하기 위한 블록 내 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상이 적용된 블록체인 시스템에서 사용자 노드에 저장된 블록의 최신성을 검증하는 체계를 설명하기 위한 사용자 노드 정보 트리 구조를 도시한 도면이다.
도 14는 도 13의 사용자 노드 정보 트리 구조의 루트 해시 값이 저장되는 블록 내의 위치를 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 기술적 사상이 적용될 수 있는 블록체인을 이용한 분산 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 블록체인을 이용한 분산 처리 시스템(100)은 복수의 노드들(110-170)로 이루어진 분산형 네트워크(distributed network) 시스템이다. 상기 분산 처리 시스템(100)을 구성하는 노드들(110-170)은 컴퓨터, 이동 단말기, 전용 전자 장치 등 연산 능력이 있는 전자 장치일 수 있다.
일반적으로 분산 처리 시스템(100)은 블록체인(block chain)이라 불리는 블록(block)의 연결 묶음 내에 모든 참여 노드에 공통으로 알려진 정보를 저장하고 참조할 수 있다. 상기 노드들(110-170)은 상호간 통신이 가능하며 블록체인을 저장, 관리 및 전파를 담당하는 완전 노드(full node)와 단순하게 트랜잭션에만 참여할 수 있는 간이 노드(light node)로 구분될 수 있다. 본 명세서에서 별다른 설명 없이 노드에 대하여 언급되는 경우, 이는 분산 처리 시스템(100)의 분산형 네트워크에 참여하며 블록체인을 생성, 저장 또는 검증하는 동작을 수행하는 완전 노드를 지칭하는 경우가 많으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 블록체인에 연결되어 있는 각 블록(block)들은 일정 기간 내의 거래 내역, 즉 트랜잭션(transaction)들을 포함한다. 상기 노드들(110-170)은 각각 역할에 따라 블록체인을 생성, 저장 또는 검증함으로써 트랜잭션들을 관리할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 트랜잭션은 다양한 형태의 거래를 나타낼 수 있다. 일 실시예에서 상기 트랜잭션은 가상 화폐의 소유 상태 및 그 변동을 나타내기 위한 금융 거래에 해당할 수 있다. 다른 실시예에서 상기 트랜잭션은 물건의 소유 상태 및 그 변동을 나타내기 위한 실물 거래에 해당할 수 있다. 상기 분산 처리 시스템(100)에서 거래를 수행하는 노드들은 각각의 암호학적 연관관계가 있는 개인키(private key) 및 공개키(public key) 쌍을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3은 블록체인 시스템에서 이용되는 블록의 연결을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면 블록체인(200)은 순차적으로 연결된 하나 이상의 블록들(210, 220, 230)의 분산 데이터베이스의 일종이다. 상기 블록체인(200)은 블록체인 시스템 내 사용자의 거래 내역을 저장하고 관리하기 위해 사용되며, 상기 블록체인 시스템의 네트워크에 참여하는 각 노드가 블록을 생성하여 상기 블록체인(200)에 연결한다. 도 2에는 제한된 수의 블록들(210, 220, 230)이 도시되어 있으나 블록체인에 포함될 수 있는 블록의 수는 이에 제한되지 아니한다.
상기 블록체인(200)에 포함된 각 블록은 블록 헤더(211)와 블록 바디(213)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 블록 헤더(211)는 각 블록들간의 연결 관계를 나타내기 위하여 이전 블록(220)의 해시 값을 포함할 수 있다. 상기 블록체인(200)이 유효한지 검증하는 과정에서 상기 블록 헤더(211) 내의 연결 관계가 사용된다. 상기 블록 바디(213)는 상기 블록(210)에 저장되고 관리되는 데이터, 예를 들어 트랜잭션 리스트 또는 트랜잭션 체인을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 블록 헤더(211)는 이전 블록의 해시(2112), 현재 블록의 해시(2113), 넌스(Nonce)(2114)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 블록 헤더(211)는 블록 내의 트랜잭션 리스트의 헤더를 나타내는 루트 해시(2115)를 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이, 상기 블록체인(200)은 연결된 하나 이상의 블록들을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 블록들은 상기 블록 헤더(211) 내의 해시 값에 기초하여 연결된다. 상기 블록 헤더(211)에 포함된 이전 블록의 해시 값(2112)은 직전 블록(220)에 대한 해시 값으로서 직전 블록(220)에 포함된 현재 해시(2213)와 동일한 값이다. 상기 하나 이상의 블록들은 각 블록 헤더 내의 이전 블록의 해시 값에 의하여 연쇄적으로 연결된다. 상기 분산형 네트워크에 참여하는 노드들은 상기 하나 이상의 블록들에 포함된 이전 블록의 해시 값에 기반하여 블록의 유효성을 검증하므로 악의적인 단일 노드가 이미 생성된 블록의 내용을 위조 또는 변조하는 행위가 불가능하다.
상기 블록 바디(213)는 트랜잭션 리스트(2131)를 포함할 수 있다. 상기 트랜잭션 리스트(2131)는 블록체인 기반의 거래의 목록이다. 예를 들면, 상기 트랜잭션 리스트(2131)는 상기 블록체인 기반의 금융 시스템에서 이루어진 금융 거래에 대한 기록을 포함할 수 있다. 상기 트랜잭션 리스트(2131)는 트리(tree) 형태로 표현될 수 있으며, 예를 들어, 사용자 A가 사용자 B에게 전송한 금액을 목록 형태로 기록하며, 블록 내의 저장 길이는 현재 블록에 포함된 트랜잭션의 수에 기초하여 증감될 수 있다.
그리고, 블록(210)은 블록 헤더(211)와 블록 바디(213)에 포함된 정보 이외의 기타 정보(2116)를 포함할 수 있다.
분산형 네트워크에 참여하는 노드들은 동일한 블록체인을 가지며, 블록에는 동일한 트랜잭션이 저장된다. 트랜잭션 목록이 포함된 블록이 네트워크에 공유되므로 모든 참여자가 검증할 수 있다.
도 4와 도 5는 기존의 블록체인 연결 구조를 도시한 도면이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 기술적 사상에 따른 블록체인 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기존의 블록체인 연결 구조는 이전 블록의 데이터에 대한 해시 값을 현재 블록의 헤더에 저장함으로써 이전 블록에 대한 신뢰 연결을 현재 블록이 검증해주는 구조로 형성되어 있다. 따라서, 블록체인의 앞뒤 블록간의 해시 연결은 기존 블록체인 구조에서는 없어서는 안 될 필수적인 요소이다. 하지만, 이러한 단일 연결의 블록체인 구조 때문에 신뢰할 수 있는 블록체인 데이터를 위해서는 모든 사용자 노드가 각각 전체 블록체인을 저장하고 있어야 한다. 바로 앞뒤의 블록의 연결이 아니면 블록 간의 신뢰성을 보장할 수 없기 때문이다. 즉, 기존의 블록체인 구조에서는 단지 블록 순서에 의해서만 신뢰성 있는 데이터가 연결될 수 있다. 이는 블록 내의 데이터 간의 연관성에 관한 연결이 아니다.
블록체인이라는 전체 시스템의 관점에서 보면 모든 블록을 신뢰할 수 있어야 하기 때문에 블록 순서에 의해 데이터 연결관계를 정의하는 것이 타당할 수 있으나, 각각의 사용자 노드 입장에서 보면 자신의 데이터만 가지면 되고 이에 대한 신뢰성만 확인되면 전체 블록체인 데이터의 신뢰성 확보에는 문제가 없다. 즉, 각 사용자 노드는 자신의 데이터를 처리하는데 굳이 다른 블록체인 데이터를 저장하고 있을 필요는 없다. 그럼에도 불구하고, 기존의 블록체인 시스템에서는 신뢰성 확보를 위해 모든 블록체인 데이터를 저장하고 있어야 하며, 자신과 연관된 블록 데이터만으로는 신뢰할 수 있는 데이터 연결관계를 형성할 수 없다.
본 발명에서는 이러한 기존의 블록체인 시스템의 문제를 해결하고자 새로운 블록체인 구조를 제안하며, 각 사용자 블록에 대한 신뢰성 있는 연결관계를 형성하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 블록체인 연결 구조에서는, A 사용자 노드가 연관되어 있는 블록이 각각 '#2834', '#3167', '#7821', '#9054'라고 한다면, 각 블록 간에 해시 값(또는 블록 높이 정보)을 연결하여 바로 앞뒤 블록 순서가 아니더라도 블록 간의 데이터 연결이 가능하다.
A 사용자 노드의 경우 자신이 연관되어 필요한 데이터가 상기 4개의 블록에 모두 존재한다면, 그에 대한 신뢰성이 확보된다면 굳이 다른 블록 데이터까지 저장하고 있을 필요가 없다. 이는 불필요한 저장 공간의 낭비를 방지하면서 블록체인 기술의 고유 특성인 신뢰성 확보까지 달성할 수 있는 것이다. A 사용자 노드에 저장된 블록들의 내부에는 사용자를 기준으로 각 블록 간에 해시 값(또는 블록 높이 정보)으로 연결되어 있기 때문에 데이터에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
이와 같이, A 사용자 노드 자신의 블록 데이터만 저장하게 된다면 앞서 언급된 블록체인 전체 데이터 저장으로 인해 문제가 되는 대용량의 저장 공간 확보 없이도 모든 사용자 노드에서 데이터를 저장할 수 있게 된다. 그리고, 모든 사용자 노드에서 자신의 데이터를 저장할 수 있게 됨으로써 중앙 서버에 대한 데이터 의존 없이 데이터를 처리할 수 있는 데이터에 관한 자기주권화가 가능하게 된다. 이는 본 발명의 목적이 블록체인 데이터의 처리에 관한 주체성 확보에 있는 것이며, 이에 따라 부수적 효과로서 블록체인 데이터의 저장 공간 감소로 인한 불필요한 자원 낭비를 방지할 수 있는 것이다.
블록체인 시스템의 안전성 및 신뢰성은 다수의 노드가 동일한 블록체인 데이터를 분산 저장하기 때문에 확보된다. 따라서, 본 발명에 따른 기술적 사상의 적용에 있어서도 하나의 사용자 노드에 저장되는 블록에는 자신의 데이터만 저장되는 것이 아니라 다른 사용자 노드와 관련된 데이터도 함께 저장된다. 따라서, 각 사용자 노드는 자신과 연관된 블록만 선택적으로 저장한다고 하더라도 해당 블록은 블록에 관련된 모든 사용자 노드에 동시에 분산 저장되게 된다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 블록체인 시스템에서는 '#2834' 블록에 기록된 거래 내역 중 관련성이 있는 모든 사용자 노드에는 '#2834' 블록이 동일하게 저장되는 것이고, 예를 들어 '#2834' 블록에 연관된 사용자 노드가 1만개라면 '#2834' 블록은 최소한 1만개의 사용자 노드에 분산 저장되게 된다. 그리고, 이와 같이 분산 저장된 데이터는 각 사용자 노드에 관련된 데이터이기 때문에 데이터 저장 이유가 명확하게 존재하는 것이고, 기존의 블록체인 시스템에서 문제가 되는 데이터 저장 및 유지에 따른 경제성 때문에 블록체인 데이터를 저장하는 노드 수의 급격한 변화 없이 보다 안정적으로 데이터를 분산 저장할 수 있다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상에 따른 블록체인 내의 블록의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 9는 도 8의 블록 내 사용자 정보에 기록된 사용자 노드별로 이전 블록과 연결되는 형태를 도시한 도면이다. 도 10은 본 발명에 따라 블록체인 내 복수 개의 블록체인을 형성하는 방법을 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 블록체인 시스템에서는 사용자 노드별로 자신의 데이터를 모두 자신의 노드에 저장하게 되면 블록체인 시스템의 기본적 목적인 데이터의 완전 분산화 및 데이터 처리의 자기주권화가 가능하게 된다. 하지만 자신의 데이터만 모아서 저장하는 방법은 기존의 블록체인 구조로는 불가능하다. 자신과 연관된 블록간의 신뢰 연결이 존재하지 않기 때문이다.
이를 구현하기 위해, 본 발명에서는 블록(310) 내에 해당 블록의 거래 내역(330)에 관련되어 있는 모든 사용자 노드 정보(340)를 저장하는 공간을 갖는다. 이러한 사용자 노드 정보(340) 공간에 특정 사용자 노드가 관련되어 있는 바로 앞 블록에 대한 해시 값(또는 블록 높이 정보)을 저장한다. 이를 통해 사용자 노드는 특정 사용자 노드가 관련되어 있는 모든 블록을 블록 해시 값(또는 블록 높이 정보)을 통해 신뢰 연결을 형성할 수 있다.
사용자 노드 정보(340) 저장 공간에는 이전 블록의 해시 값(또는 블록 높이 정보) 외에도 현재의 사용자 노드의 정보(예를 들어, 현재의 잔고, 총 거래 내역의 수 등)를 저장할 수 있다. 기존의 블록체인 시스템에서는 사용자 노드의 UTXO(Unspent Transaction Output)를 모두 수집하거나 블록체인 밖에 따로 형성된 잔고 저장 공간으로부터 사용자 노드의 현재 잔고 정보를 알 수 있으나, 본 발명에 따르면 사용자 노드에 저장된 마지막 블록에 저장된 잔고 내역만 확인하면 현재 사용자 노드의 잔고 정보를 알 수 있다.
도 8에 도시된 블록체인 구조의 예시를 참조하면, Tx 1에 관련된 사용자 A는 이전 잔고가 15코인이며, 이는 이전 블록 '#2567'을 참고하면 알 수 있다. 사용자 A는 현재 블록의 거래 내역(330)을 통해 사용자 B에게 10코인을 전송하였고 그 결과 A 사용자의 현재 잔고는 5코인이 된 것이다. 사용자 A는 다음 거래를 수행한다면 현재 블록에 저장된 사용자 노드 정보(340)의 잔고 5코인을 기준으로 거래하게 된다.
상기 거래를 통해 10코인을 전송받은 사용자 B의 경우에는 이전 잔고가 10코인이고, 이는 '#1823' 블록을 통해 확인할 수 있으며, 이번 거래를 통해 사용자 A로부터 10코인을 전송받아 현재 잔고가 20코인이 되었으며 다음 거래는 현재 블록의 잔고 20코인을 기준으로 거래하게 된다.
본 발명에 따르면, 해당 사용자 노드 정보(340)는 데이터 분산화에 중요한 요소이기 때문에 거래 내역(330)의 최종 해시 값(거래 내역 해시)을 블록 헤더(320)에 저장하는 것과 함께 사용자 노드 정보(340)에 대한 최종 해시 값(사용자 정보 해시)도 블록 헤더(320)에 저장하게 된다.
도 9를 참조하면, 도 8의 블록(310) 내의 사용자 정보(340)에 기록된 각 사용자 노드별로 이전 블록과 연결되어 블록체인을 형성하는 형태를 그림으로 도식화한 것이다.
본 발명에서는 사용자 노드를 중심으로 블록체인 내의 또 다른 블록체인 구조를 형성하는 방법 및 블록 연결 구조를 설명하였는데, 이는 꼭 사용자 노드를 기준으로 할 필요는 없다. 필요에 따라서는 사용자 노드에서 이용하는 서비스, 스마트 컨트랙트, 사용자 그룹 등을 기준으로 블록체인 내에 여러 블록체인을 복수 개 형성할 수도 있다.
도 10을 참조하면, 특정 사용자 노드를 기준으로 블록체인 내의 또 다른 블록체인 구조를 형성하는 방법뿐만 아니라 사용자 노드에서 이용하는 서비스를 기준으로 복수 개의 블록체인 구조를 형성하는 방법에 대해 예시하고 있다.
도 11은 본 발명에 따른 복수의 블록체인 구조를 형성하기 위한 블록 내 구조의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명에 따른 복수의 블록체인 구조를 형성하기 위한 블록 내 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 블록체인 내 또 다른 블록체인 구조의 형성은 그에 대한 정보가 추가로 저장되어야 하기 때문에 기존의 블록에 비하여 블록 크기가 더 커지게 된다. 하지만, 블록체인의 사용자 노드 입장에서는 저장하는 블록 수가 전체 블록체인을 저장하는 것보다 현저히 줄어들기 때문에 블록체인의 저장 공간은 오히려 감소하게 된다.
본 발명에 따르면 블록 내의 거래 내역(332)에는 거래 정보를 저장하고, 사용자 노드 정보(342)에는 이전 블록의 해시 값(또는 블록 높이 정보)과 현재의 사용자 노드의 정보(예를 들어, 현재의 잔고, 총 거래 내역의 수 등)를 함께 저장할 수 있다.
또한, 상술한 방식에 따른 본 발명의 일 실시예에 의하더라도 저장 공간이 문제가 된다면 거래 내역(332)과 사용자 노드 정보(342)에서 자신의 데이터를 제외한 나머지 데이터에 대해서는 해시 값으로 저장할 수 있다. 데이터 처리의 자기주권화는 자신의 데이터를 자신이 보관하고 관리하는 것이기 때문에 굳이 다른 사용자 노드의 데이터를 모두 저장할 필요가 없다. 다른 사용자 노드의 거래 내역과 사용자 노드 정보를 해시 값으로 저장한 예시가 도 12에 도시되어 있다.
본 발명에 따른 블록체인 시스템에서 블록 내에 거래 내역뿐만 아니라 사용자 노드 정보를 저장하는 방식에 있어서 또 다른 중요한 요소가 있는데 이는 사용자 노드의 마지막 블록 정보를 알아내는 것이다. 본 발명에 따른 블록체인 구조에 의해 사용자 노드 중심의 블록체인 구성이 가능해 졌으며, 다만 사용자 노드에 저장된 블록체인의 마지막 블록이 해당 사용자 노드가 관련된 마지막 블록인지에 대해서는 고려할 사항이 있다.
사용자 노드의 블록체인에 저장되어 있는 마지막 블록에 저장된 거래 내역이 자신의 노드에서 발생시킨 거래를 기준으로 한다면 해당 블록이 사용자 노드가 관련된 마지막 블록으로서 최신 블록일 가능성이 높다. 하지만, 자신이 발생시킨 거래가 아니고 다른 사용자 노드에서 자신에게 송금하여 발생된 거래가 존재하고, 그 거래가 기록된 블록이 자신에게 아직 전달되지 않은 상태라면, 해당 사용자 노드에서 저장하고 있는 블록체인의 마지막 블록이 최신 블록이라고 할 수 없다. 따라서, 사용자 노드에 저장된 블록에 대해 마지막 블록인지를 검증하는 시스템이 필요하다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상이 적용된 블록체인 시스템에서 사용자 노드에 저장된 블록의 최신성을 검증하는 체계를 설명하기 위한 사용자 노드 정보 트리 구조를 도시한 도면이다. 도 14는 도 13의 사용자 노드 정보 트리 구조가 저장되는 블록 내의 위치를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 사용자 노드 정보 트리 구조는 모든 사용자 노드에 저장되어 있을 필요는 없고, 블록 생성 노드를 포함한 완전 노드(full node)에 저장되어 있으면 된다.
사용자 노드 정보 트리 구조는 사용자 노드의 주소 값으로 트리 구조를 형성한 것이며, 트리 구조의 마지막 부분에 각 사용자 노드의 마지막 블록에 대한 해시 값(또는 블록 높이 정보)을 포함하는 사용자 노드 정보를 저장하게 된다.
사용자 노드는 완전 노드(full node)에 저장된 마지막 블록 정보가 현재 자신이 저장하고 있는 블록체인의 마지막 블록과 일치하는지 여부를 확인하고, 만약 일치하지 않으면 해당 블록을 완전 노드(full node)로부터 전송받아 동기화시키는 작업을 수행한다.
상기 사용자 노드 정보 트리 구조는 모든 노드의 값이 일치해야 하기 때문에 동일한 블록 높이를 기준으로 할 때 동일한 루트 해시 값을 가진다. 이러한 루트 해시 값은 각 사용자 노드 정보의 해시 값을 상위로 전달받아 생성된다.
사용자 노드 정보 트리 구조의 업데이트는 신규 블록이 생성될 때 마다 신규 블록의 사용자 노드 정보를 기준으로 처리되며, 루트 해시 값에는 해당 신규 블록의 해시 값(또는 블록 높이 정보)을 저장하여 루트 해시 값에 관한 최신 버전을 관리한다.
각 사용자 노드의 사용자 노드 정보 트리 구조의 일치 여부는 상기 업데이트된 사용자 노드 정보 트리 구조의 루트 해시 값에 의해 확인된다. 이러한 사용자 노드 정보 트리 구조는 블록의 생성 및 검증의 기준이 되기 때문에 사용자 노드 정보 트리 구조의 루트 해시 값은 다음 블록의 헤더에 저장되어 모든 노드가 동일한 사용자 노드 정보를 기준으로 작업을 수행할 수 있도록 한다.
전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 분산 처리 시스템
200: 블록체인
310: 블록
320: 블록 헤더
330: 거래 내역
340: 사용자 노드 정보

Claims (9)

  1. 제1 사용자 노드와 제2 사용자 노드를 포함하고, 제1 내지 제n 블록이 블록체인 구조로 연결된 블록체인 시스템으로서,
    상기 제1 사용자 노드는 상기 제1 내지 제n 블록 중 상기 제1 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록만을 제1 블록체인 구조로 연결하여 상기 제1 사용자 노드에 저장하고,
    상기 제2 사용자 노드는 상기 제1 내지 제n 블록 중 상기 제2 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록만을 제2 블록체인 구조로 연결하여 상기 제2 사용자 노드에 저장하고,
    상기 제1 블록체인 구조는 상기 제1 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록들 사이의 해시 값 정보로 블록체인 구조를 형성하고,
    상기 제2 블록체인 구조는 상기 제2 사용자 노드가 참여한 거래 내역을 포함하는 블록들 사이의 해시 값 정보로 블록체인 구조를 형성한, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 사용자 노드에 저장된 블록들 내에 기록된 거래 내역에 연관된 다른 사용자 노드는, 해당 사용자 노드가 관련 있는 거래 내역을 포함하는 블록들을 저장하는, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 사용자 노드에 저장된 블록들 내에 기록된 거래 내역에 연관된 다른 사용자 노드는, 해당 사용자 노드가 관련 있는 거래 내역을 포함하는 블록들을 저장하는, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  4. 특정 사용자 노드에 관련된 거래 내역을 포함하는 블록들만으로 블록체인 구조를 형성한 블록체인 시스템으로서,
    상기 블록은 블록 헤더, 거래 내역, 및 사용자 노드 정보를 포함하고,
    상기 블록 헤더는,
    블록들간 신뢰 연결을 위해 참조되는 이전 블록의 해시 정보를 갖는 이전 블록 해시 값;
    사용자 노드간 거래 정보를 포함하는 거래 내역의 해시 정보를 갖는 거래 내역 해시 값;
    다수의 사용자 노드에 관한 사용자 정보에 대한 해시 정보를 갖는 사용자 정보 해시 값; 및
    사용자 노드 정보 트리 구조의 루트 해시에 대한 정보를 갖는 사용자 트리 해시 값;을 포함하고,
    상기 거래 내역은 다수의 사용자 노드간 거래 정보를 포함하고,
    상기 사용자 노드 정보는 사용자 노드가 관여한 거래 정보를 갖는 이전 블록에 관한 해시 값을 포함하는, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 사용자 노드 정보는 특정 사용자 노드에 관한 현재 잔고 정보와 총 거래 내역 수 정보를 포함하는, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 거래 내역은 다수의 사용자 노드가 관여한 거래 정보를 모두 기록하고, 상기 사용자 노드 정보는 다수의 사용자 노드에 관한 사용자 정보를 모두 기록한, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 거래 내역은 특정 사용자 노드가 관여한 거래 정보가 아닌 다른 사용자 노드가 관여한 거래 정보는 해시 정보로 기록하고, 상기 사용자 노드 정보는 특정 사용자 노드에 관한 사용자 정보가 아닌 다른 사용자 노드에 관한 사용자 정보는 해시 정보로 기록한, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 사용자 트리 해시 값에는 다수의 사용자 노드에 대해 동일한 블록 높이를 기준으로 동일한 루트 해시 값이 저장되는, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 사용자 트리 해시 값에 저장된 상기 사용자 노드 정보 트리 구조의 업데이트는 신규 블록이 생성될 때 마다 상기 신규 블록의 사용자 노드 정보를 기준으로 처리되는, 데이터 자기주권화를 위한 블록체인 구조를 포함하는 블록체인 시스템.
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