KR20220044306A - 부분-정렬된 블록체인 - Google Patents

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KR20220044306A
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크리슈나수리 나라얀암
켄 쿠마
다야마 판카즈 사티아나라얀
악샤르 코울
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인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
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Abstract

부분-정렬된 블록체인
예시적인 동작은 이웃하는 블록체인 피어 및 오더링 서비스 노드 중 하나 또는 그 이상으로부터 블록체인의 블록들을 수신하는 단계, 블록체인 내에서 동일 슬롯에 속하는 수신된 블록들 중 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하는 단계, 동시에 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 실행을 통해 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하는 단계, 및 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장에 저장하는 단계 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.

Description

부분-정렬된 블록체인
[0001] 본 출원은 일반적으로 블록체인에 데이터를 저장하는 것과 관련되어 있으며, 보다 구체적으로, 비-종속적 블록들(non-dependent blocks)이 선형의 시퀀스에 정렬되는(ordered) 대신에 슬롯들에 정렬되어 블록 데이터에 대한 데이터 액세스를 개선할 수 있는 블록체인 원장에 관한 것이다.
[0002] 중앙 집중식 데이터베이스는 한 위치의 단일 데이터베이스(예: 데이터베이스 서버)에 데이터를 저장하고 유지한다. 이 위치는 중앙 컴퓨터, 예를 들어, 데스크탑 중앙 처리 유닛 (CPU), 서버 CPU, 또는 메인프레임 컴퓨터인 경우가 많다. 중앙 집중식 데이터베이스에 저장된 정보는 일반적으로 여러 다른 지점들에서 액세스할 수 있다. 여러 사용자들 또는 클라이언트 워크스테이션들은, 예를 들어, 클라이언트/서버 구성을 기반으로 중앙 데이터베이스에서 동시에 작업할 수 있다. 중앙 집중식 데이터베이스는 단일 위치로 인해 특히 보안을 위해서 관리, 유지 및 제어를 하기 쉽다. 중앙 집중식 데이터베이스 내에서 데이터 중복은 최소화되는데, 이는 모든 데이터의 단일 저장 장소가 주어진 데이터 세트에 기본 레코드가 하나만 있음을 의미하기 때문이다.
[0003] 그러나, 중앙 집중식 데이터베이스에는 심각한 결점들이 있다. 예를 들어, 중앙 집중식 데이터베이스는 만일 결함-허용 고려 사항들(fault-tolerance considerations)이 없다면 단일 실패 지점을 갖는다. 따라서, 만일 하드웨어 오류(예를 들어 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어 오류)가 발생하면, 데이터베이스 내의 모든 데이터가 손실되고 모든 사용자의 작업은 중단된다. 또한, 중앙 집중식 데이터베이스들은 네트워크 연결에 크게 의존한다. 그 결과, 연결 속도가 느려질수록, 각 데이터베이스 액세스에 필요한 시간이 늘어난다. 또 다른 단점은 중앙 집중식 데이터베이스는 단일 위치로 인해 높은 트래픽을 경험할 때 병목 현상들이 발생한다는 것이다. 또한, 중앙 집중식 데이터베이스는 데이터 복사본을 하나만 데이터베이스에서 유지하기 때문에 데이터에 대한 제한된 액세스를 제공한다.
[0004] 조직들은 최근 중앙 실체(a central entity)에 의해 제한되지 않고 여러 지점들에서 액세스할 수 있는 방식으로 데이터를 안전하게 저장하기 위한 수단으로 블록체인을 사용하고 있다. 블록체인 네트워크에서, 피어들(peers)은 블록체인에서 데이터를 집합적으로 관리하고 저장할 책임이 있다. 블록체인은 데이터 중복성, 중앙 권한 없음, 다수 액세스 노드 등을 제공한다. 기존 블록체인은 각 블록이 직전블록에 해시-링크되는 등의 선형 블록들 시퀀스에 데이터 블록들을 저장한다. 링크는 직전블록의 해시를 저장하는 블록의 결과이다. 이러한 링크들은, 블록체인이라고 하는, 순차적인 블록들 체인을 생성한다.
[0005] 검증(Validation)(합의 프로토콜(consensus protocol)이라고도 함)은 블록체인 피어가 블록체인의 올바른 상태를 가짐을 보장하기 때문에 블록체인의 기본적인 특징이다. 허가된 블록체인에서, 블록체인 피어는 블록들 간의 해시 링크를 확인하여 블록체인의 상태를 검증할 수 있다. 이를 위해서는 블록체인 피어가 블록들의 선형 체인에서 각 링크의 해시 검증을 수행해야 한다. 블록체인들은 수천 또는 수백만 블록들로 커질 수 있다. 따라서, 검증 프로세스에는 상당한 시간과 자원들이 소요될 수 있다. 그렇기에, 이러한 단점들과 한계들을 극복하는 방법이 필요하다.
[0006] 제1 실시예에 따라, 본 발명은 하나의 장치를 제공하고, 상기 장치는: 이웃하는 블록체인 피어 및 주문 서비스 노드(a neighboring blockchain peer and an ordering service node) 중 하나 또는 그 이상으로부터 블록체인의 블록들을 수신하도록 구성된 네트워크 인터페이스; 및 상기 블록체인 내의 동일 슬롯에 속하는 상기 수신된 블록들 중에서 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하고, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행함을 통해 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하며(validate), 그리고 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장(a local blockchain ledger)에 저장하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
[0007] 바람직하게는, 본 발명은 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들은 서로에 대해 비-종속적인 블록(non-dependent blocks)인 장치를 제공한다.
[0008] 바람직하게는, 본 발명은 상기 프로세서가 상기 블록체인 피어의 둘 또는 그 이상의 독립적인 프로세서 코어들 상에서 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 동시에 실행하도록 구성된 장치를 제공한다.
[0009] 바람직하게는, 본 발명은 상기 프로세서가 부트업(bootup) 및 복구 프로세스 중 적어도 하나에 대해 로컬 블록체인 원장을 초기화하도록 추가로 구성된 장치를 제공한다.
[0010] 바람직하게는, 본 발명은 상기 프로세서가 직전슬롯에 속하는 상기 블록체인 상의 둘 또는 그 이상의 다른 블록들을 식별하도록 추가로 구성된 장치를 제공한다.
[0011] 바람직하게는, 본 발명은 상기 프로세서가 상기 둘 또는 그 이상의 다른 블록들이 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들에 종속되지 않을 때 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록으로 상기 직전슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 블록들을 병렬로 검증하도록 추가로 구성된 장치를 제공한다.
[0012] 바람직하게는, 본 발명은 상기프로세서가 상기 수신된 블록들에 저장된 해시 값들에 기초하여 상기 수신된 블록들 중 어느 것이 상기 동일 슬롯에 속하는지를 식별하도록 구성된 장치를 제공한다.
[0013] 바람직하게는, 본 발명은 상기 프로세서가 상기 블록의 직전 해시 값이 상기 블록체인 상의 직전 슬롯에 저장된 다수의 블록들의 해시들의 함수일 때 블록이 현재 슬롯에 속하는 것으로 결정하는 장치를 제공한다.
[0014] 다른 실시예에 따라, 본 발명은 방법을 제공하고, 상기 방법은: 이웃하는 블록체인 피어 및 주문 서비스 노드 중 하나 또는 그 이상으로부터 블록체인의 블록들을 수신하는 단계; 상기 수신된 블록들 중에서 상기 블록체인 내 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하는 단계; 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행함을 통해 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하는 단계; 및 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장에 저장하는 단계를 포함한다.
[0015] 바람직하게는, 본 발명은 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들이 서로에 대해 비-종속적인 블록(non-dependent blocks)인 방법을 제공한다.
[0016] 바람직하게는, 본 발명은 상기 검증하는 단계가 상기 블록체인 피어의 둘 또는 그 이상의 독립적인 프로세서 코어들 상에서 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 동시에 실행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
[0017] 바람직하게는, 본 발명은 부트업 및 복구 프로세스 중 적어도 하나 동안 로컬 블록체인 원장을 초기화하는 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.
[0018] 바람직하게는, 본 발명은 직전 슬롯에 속하는 블록체인 상의 둘 또는 그 이상의 다른 블록들을 식별하는 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.
[0019] 바람직하게는, 본 발명은 상기 둘 또는 그 이상의 다른 블록들이 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들에 종속되지 않을 때 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들으로 상기 직전슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 다른 블록들을 병렬로 검증하는 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.
[0020] 바람직하게는, 본 발명은 상기 식별하는 단계가 상기 수신된 블록들에 저장된 해시 값들에 기초하여 상기 수신된 블록들 중 어느 것이 동일 슬롯에 속하는지를 식별하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
[0021] 바람직하게는, 본 발명은 상기 식별하는 단계가 상기 블록의 직전 해시 값이 상기 블록체인 상의 직전 슬롯에 저장된 다수 블록들의 해시들 함수일 때 블록이 현재 슬롯에 속하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
[0022] 또 다른 실시 예에 따라, 본 발명은 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체를 제공하고, 상기 컴퓨터-판독 가능 매체는 명령들을 포함하고, 프로세서에 의해서 판독될 때, 상기 프로세서가 방법을 수행하도록 하며, 상기 방법은: 이웃하는 블록체인 피어 및 주문 서비스 노드 중 하나 또는 그 이상으로부터 블록체인의 블록들을 수신하는 단계; 상기 수신된 블록들 중에서 상기 블록체인 내 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하는 단계; 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행함을 통해 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하는 단계; 및 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장에 저장하는 단계를 포함한다.
[0023] 바람직하게는, 본 발명은 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들이 서로에 대해 비-종속적인 블록들인 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 제공한다.
[0024] 바람직하게는, 본 발명은 상기 검증하는 단계가 상기 블록체인 피어의 둘 또는 그 이상의 독립 프로세서 코어들 상에서 병렬로 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행하는 단계를 포함하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 제공한다.
[0025] 바람직하게는, 본 발명은 상기 방법이 부트업 및 복구 프로세스 중 적어도 하나 동안 상기 로컬 블록체인 원장을 초기화하는 단계를 더 포함하는 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체를 제공한다.
[0026] 도 1a는 예시적 실시예들에 따른 블록체인 네트워크를 나타내는 도면이다.
[0027] 도 1b는 예시적 실시예들에 따른 부분-정렬된 블록체인 원장을 나타내는 도면이다.
[0028] 도 2a는 예시적 실시예들에 따른 블록체인 아키텍처 구성을 나타내는 도면이다.
[0029] 도 2b는 예시적 실시예들에 따른 블록체인 트랜잭션 플로를 나타내는 도면이다.
[0030] 도 3a는 예시적 실시예들에 따른 허가형 블록체인 네트워크를 나타내는 도면이다.
[0031] 도 3b는 예시적 실시예들에 따른 다른 허가형 블록체인 네트워크를 나타내는 도면이다.
[0032] 도 3c는 예시적 실시예들에 따른 무허가 블록체인 네트워크를 나타내는 도면이다.
[0033] 도 4a는 예시적 실시예들에 따른 피어 동작 시 병렬로 블록을 검증하는 과정을 나타내는 도면이다.
[0034] 도 4b는 예시적 실시예들에 따른 쿼리 검색 시 블록들 검증을 스킵하는 과정을 나타내는 도면이다.
[0035] 도 4c는 예시적 실시예들에 따른 병렬 처리 옵션들을 결정하기 위해 트랜잭션을 DAG들에 매핑하는 과정을 나타내는 도면이다.
[0036] 도 4d는 예시적 실시예들에 따라 새로운 트랜잭션의 저장 동안 블록들을 선택적으로 검증하는 과정을 나타내는 도면이다.
[0037] 도 4e는 예시적 실시예들에 따라 암호화된 데이터 블록들을 부분적으로 정렬하는 과정을 나타내는 도면이다.
[0038] 도 5는 예시적 실시예들에 따른 병렬 블록들 검증 방법을 나타내는 도면이다.
[0039] 도 6a는 예시적 실시예들에 따른, 여기에 설명된 하나 또는 그 이상의 연산들을 수행하도록 구성된 예시적 시스템을 나타내는 도면이다.
[0040] 도 6b는 예시적 실시예들에 따른, 여기에 설명된 하나 또는 그 이상의 연산들을 수행하도록 구성된 다른 예시적 시스템을 나타내는 도면이다.
[0041] 도 6c는 예시적 실시예들에 따른 스마트 계약을 활용하도록 구성된 또 다른 예시적 시스템을 나타내는 도면이다.
[0042] 도 6d는 예시적 실시예들에 따른 블록체인을 활용하도록 구성된 또 다른 예시적 시스템을 나타내는 도면이다.
[0043] 도 7a는 예시적 실시예들에 따른 분산 원장에 새로운 블록이 추가되는 과정을 나타내는 도면이다.
[0044] 도 7b는 예시적 실시예들에 따른 새로운 데이터 블록의 내용을 나타내는 도면이다.
[0045] 도 7c는 예시적 실시예들에 따른 디지털 콘텐츠를 위한 블록체인을 나타내는 도면이다.
[0046] 도 7d는 예시적 실시예들에 따른 블록체인에서 블록들의 구조를 나타낼 수 있는 블록을 나타내는 도면이다.
[0047] 도 8a는 예시적 실시예들에 따른 머신 러닝(인공 지능) 데이터를 저장하는 예시적인 블록체인을 나타내는 도면이다.
[0048] 도 8b는 예시적 실시예들에 따른 예시적인 양자-보안 블록체인을 나타내는 도면이다.
[0049] 도 9는 예시적 실시예들 중 하나 또는 그 이상을 지원하는 예시적 시스템을 나타내는 도면이다.
[0050] 본 명세서의 도면에 일반적으로 설명되고 도시된 바와 같은, 본 발명의 컴포넌트들은 매우 다양한 구성들로 배열 및 설계될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 도면들에 나타낸 바와 같은, 방법, 장치, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 및 시스템 중 적어도 하나의 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명은, 청구된 본 출원의 범위를 제한하려는 것이 아니라 선택된 실시예들의 대표적인 예일뿐이다.
[0051] 본 명세서 전반에 걸쳐 설명된 본 발명의 특징들, 구조들 또는 특징들은 하나 또는 그 이상의 실시 예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합되거나 제거될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서 전반에 걸쳐 "예시적인 실시 예들", "일부 실시 예들" 또는 기타 유사한 표현들의 사용은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 사실을 나타낸다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 "예시적인 실시 예들", "일부 실시 예들에서", "다른 실시 예들에서", 또는 기타 유사한 표현들은 반드시 모두 동일 그룹의 실시예들을 가리키는 것은 아니며, 설명된 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 또는 그 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합되거나 제거될 수 있다. 또한, 도면들에서 엘리멘트들 간의 임의의 연결은 도시된 연결이 단-방향 또는 양-방향 화살표인 경우에도 단-방향 및/또는 양-방향 통신을 허용할 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 모든 디바이스는 서로 다른 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 만일 모바일 디바이스가 정보를 보내는 것으로 도시되면, 유선 디바이스가 정보를 보내기 위해 사용될 수도 있다.
[0052] 또한, 실시예들의 설명에서는 "메시지"라는 용어가 사용되었을 수 있지만, 상기 애플리케이션은 많은 유형들의 네트워크들 및 데이터에 적용될 수 있다. 또한, 특정 유형들의 연결들, 메시지들 및 시그널링이 예시적인 실시예들에서 묘사될 수 있지만, 상기 애플리케이션은 특정 유형의 연결, 메시지 및 시그널링에 제한되는 것은 아니다.
[0053] 예시적인 실시예들은 블록들이 선형 시퀀스 대신 슬롯들에 배열되는 부분-정렬된 블록체인 원장(a partially ordered blockchain ledger)을 위한 방법들, 시스템들, 컴포넌트들, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 디바이스들 및/또는 네트워크들을 제공한다.
[0054] 일 실시예에서, 상기 애플리케이션은, 서로 통신하는 다수 노드들을 포함하는, 분산 스토리지 시스템인 탈중앙 데이터베이스(a decentralized database) (블록체인과 같은)를 활용한다. 탈중앙 데이터베이스는 상호 신뢰할 수 없는 당사자들(mutually untrusted parties) 간에 기록들을 유지할 수 있는 분산 원장(a distributed ledger)과 유사한 추가 전용 불변 데이터 구조(an append-only immutable data structure)를 포함한다. 신뢰할 수 없는 당사자들은 여기서는 피어들(peers) 또는 피어 노드들이라고 칭한다. 각 피어는 데이터베이스 기록들의 복사본을 유지하며 단일 피어는 분산된 피어 간에 합의(consensus)에 도달하지 않고는 데이터베이스 기록들을 수정할 수 없다. 예를 들어, 피어들은 블록체인 스토리지 트랜잭션들을 검증하고(validate), 스토리지 트랜잭션들을 블록들로 그룹화하며(group), 블록들에 대해 해시 체인을 구축하기(build) 위해 합의 프로토콜을 실행할 수 있다. 이 프로세스는 일관성을 위해, 필요에 따라, 스토리지 트랜잭션들을 오더링(order)하여 원장을 형성한다. 다양한 실시 예들에서, 허가형 및/또는 무허가 블록체인(a permissioned and/or a permissionless blockchain)이 사용될 수 있다. 공공 또는 무허가(public or permission-less) 블록체인에서는, 특정 신원(identity) 없이 누구나 참여할 수 있다. 공공 블록체인들은 기본 암호화폐(native cryptocurrency)를 포함할 수 있으며 작업 증명(Proof of Work: PoW)과 같은 다양한 프로토콜들에 기초한 합의(consensus)를 사용할 수 있다. 반면에, 허가된 블록체인 데이터베이스는 자금들, 상품들, 정보들 등을 교환하는 비즈니스들과 같이 공통의 목표를 공유하지만, 서로를 완전히 신뢰하지 않는 주체들 그룹 간에 안전한 상호 작용들을 제공한다.
[0055] 이 애플리케이션은, “스마트 계약들” 또는 “체인코드들”(“smart contracts” or “chaincodes”)라 일컬어 지는, 그리고 분산 스토리지 체계에 맞춤으로 조정되는(tailored), 임의의 프로그래밍 가능한 논리를 작동하는 블록체인을 활용할 수 있다. 일부 경우들에서, 시스템 체인코드들이라 일컬어지는 관리 기능들 및 파라미터들을 위해 특수 체인코드들(specialized chaincodes)이 존재할 수 있다. 상기 애플리케이션은, 보증 또는 보증 정책(endorsement or endorsement policy) 이라 일컬어지는, 블록체인 데이터베이스의 변조 방지 속성(tamper-proof properties)과 노드들 간의 기본 계약을 이용하는(leverage) 신뢰할 수 있는 분산 애플리케이션들인 스마트 계약들을 추가로 활용할 수 있다. 이 애플리케이션과 연관된 블록체인 트랜잭션들은 블록체인에 커밋되기(committed) 전에 “승인(endorsed)”될 수 있지만, 승인되지 않은, 트랜잭션들은 무시된다. 보증 정책을 통해 체인코드는 보증에 필요한 피어 노드들 집합의 형태로 트랜잭션에 대한 보증인(endorser)을 명시할 수 있다. 클라이언트가 보증 정책에 명시된 피어들에 트랜잭션을 보낼 때, 그 트랜잭션을 검증하기(validate) 위해 그 트랜잭션은 실행된다. 검증 후, 그 트랜잭션들은 블록들로 그룹화된 승인된 트랜잭션들의 순서화 된 시퀀스(an ordered sequence)를 생성하기 위해 합의 프로토콜(a consensus protocol)이 사용되는 순서화 단계(an ordering phase)에 들어간다.
[0056] 이 애플리케이션은 블록체인 시스템의 통신 주체들인 노드들을 활용할 수 있다. “노드”는 다른 유형들의 다수 노드들이 동일 물리적 서버에서 실행될 수 있다는 점에서 논리적 기능을 수행할 수 있다. 노드들은 신뢰 도메인들로 그룹화되며 다양한 방식들로 노드를 제어하는 논리적 주체들과 연관된다. 노드들은, 클라이언트 또는 제출 클라이언트 노드와 같은, 다양한 유형들을 포함할 수 있고, 클라이언트 또는 제출 클라이언트 노드(submitting-client node)는 트랜잭션-호출(transaction-invocation)을 보증자(예: 피어)에게 제출하고 트랜잭션-제안들(transaction-proposals)을 오더링 서비스(예: 오더링 노드)에 브로드캐스트 한다. 다른 유형의 노드는 피어 노드이고, 피어 노드는 클라이언트가 제출한 트랜잭션들을 수신하고, 트랜잭션들을 커밋(commit) 하여, 블록체인 트랜잭션들 원장의 상태와 사본을 유지할 수 있다. 필요조건은 아니지만, 피어들도 보증인의 역할을 가질 수 있다. 오더링-서비스-노드(Ordering-service-node) 또는 오더러(orderer)는 모든 노드들에 대한 통신 서비스를 실행하는 노드이고, 트랜잭션들을 커밋하고 블록체인의 세계 상태(a world state)를 수정할 때 시스템의 각 피어 노드들에 브로드캐스트하는 것과 같은, 전달 보장(a delivery guarantee)을 구현하며, 이는 일반적으로 컨트롤 및 설정 정보를 포함하는 초기 블록체인 트랜잭션에 대한 다른 이름이다.
[0057] 이 애플리케이션은 블록체인의 모든 상태 전환들(all state transitions)의, 순서화 된, 변조-방지 기록인 원장을 활용할 수 있다. 상태 전환들은 참여 당사자들(예: 클라이언트 노드들, 오더링 노드들, 승인자 노드들, 피어 노드들 등)가 제출한 체인코드 호출들(즉, 트랜잭션들)로 인해 발생할 수 있다. 각 참여 당사자(예: 피어 노드)는 원장의 사본을 유지할 수 있다. 트랜잭션은, 생성들, 업데이트들, 삭제들 등과 같은 하나 또는 그 이상의 오퍼랜드들로서, 한 세트의 자산 키-값 쌍들(a set of asset key-value pairs)이 원장에 커밋되게 할 수 있다. 원장은 불변의 순서화 된 기록을 블록들에 저장하는 데 사용되는 블록체인(체인이라고도 함)을 포함한다. 원장은 또한 블록체인의 현재 상태를 유지하는 상태 데이터베이스도 포함한다.
[0058] 이 애플리케이션은 트랜잭션 로그 (a transaction log)인 체인(a chain)을 활용할 수 있으며, 상기 트랜잭션 로그는 해시-링크된 블록들(hash-linked blocks)로 구성되고, 각 블록은 N 트랜잭션들의 시퀀스를 포함하며, 여기서 N이 1 과 같거나 더 크다. 블록 헤더는 블록의 트랜잭션들의 해시뿐만 아니라, 이전 블록의 헤더의 해시도 포함한다. 이러한 방식으로, 원장의 모든 트랜잭션들은 순서가 지정된(sequenced) 암호화 방식으로 함께 링크될 수 있다. 따라서, 상기 해시 링크들을 파괴함이 없이 원장 데이터를 변조(tamper)하는 것은 불가능하다. 가장 최근에 추가된 블록체인 블록의 해시는 이전에 발생한 체인의 모든 트랜잭션을 나타내며, 따라서 모든 피어 노드들이 일관되고 신뢰할 수 있는 상태에 있음을 보장할 수 있다. 체인은 피어 노드 파일 시스템(예: 로컬, 연결된 스토리지, 클라우드 등)에 저장되어 블록체인 워크로드의 추가-전용 특성(the append-only nature)을 효율적으로 지원한다.
[0059] 불변 원장의 현재 상태는 체인 트랜잭션 로그에 포함된 모든 키들의 최신 값들을 나타낸다. 상기 현재 상태는 채널에 알려진 최신 키 값들을 나타내므로, 월드 상태라고도 한다. 체인코드 호출들(Chaincode invocations)은 원장의 현재 상태 데이터에 대해 트랜잭션들을 실행한다. 이들 체인 코드 상호 작용들을 효율적으로 만들기 위해, 키들의 최신 값들을 상태 데이터베이스에 저장할 수 있다. 상태 데이터베이스는 단순히 체인의 트랜잭션 로그에 대해서 인덱스 된 뷰(an indexed view)일 수 있으므로, 언제든지 체인으로부터 다시 생성될 수 있다(regenerated). 상태 데이터베이스는, 피어 노드 시작 시, 트랜잭션들이 승인되기 전에 자동으로 복구(또는 필요한 경우 생성)될 수 있다.
[0060] 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric)과 같은 블록체인 프레임워크들은 엔터프라이즈급 허가된 분산 원장 기술(DLT)을 제공한다. 허가된 블록체인은 허가된 블록체인에서 액세스가 블록체인의 구성원들로만 제한되기 때문에 공공 블록체인과 다르다. 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric)은 블록체인 트랜잭션들을 원장에 저장하기 위한, 실행-오더링-검증(execute-order-validate)이라는, 새로운 아키텍처를 도입한 것으로 알려져 있다. 그것은 산업 및 공개 도메인 모두에서 사용되는 보편적인 블록체인 아키텍처를 알려져 있다.
[0061] 실행-오더링-검증 블록체인 네트워크의 핵심 엘리멘트들 중 하나는 오더링 서비스(여기서는 오더링 노드라고도 함)이다. 오더러(orderer)의 역할은 블록체인 피어에게 순서대로 실행된 블록들을 제공하여 각 원장들에 저장하는 것이다. 오더러들은 클라이언트들과 피어들에게 공유 통신 채널을 제공하여 트랜잭션들이 포함된 메시지를 위한 브로드캐스트 서비스를 제공한다. 오더러들은 또한 트랜잭션들이 엄격하게 순서화되었음(ordered)을 보장한다(즉, 모든 트랜잭션은 다른 트랜잭션 이전 또는 이후에 엄격하게 이루어진다.
[0062] 오더러가 충분한 트랜잭션들을 수신하고, 그 트랜잭션들을 순서화하였을 때(ordered), 오더러는 블록을 생성하고 그 블록을 블록체인 네트워크에 참여하는 블록체인 피어들에게 브로드캐스트 한다. 각 블록은 그 블록체인 상의 직전 블록의 해시(an immediately previous block)를 포함한다. 이렇게 하면 두 블록들 사이에 링크가 생성된다. 이 과정은 새로운 블록들이 만들어지면서 지속적으로 반복된다. 그 결과 블록들의 선형 시퀀스 순서(a linear sequential order)가 형성된다. 하지만, 블록들의 크기는 제한되어 있다. 또한, 그러한 블록들의 검증에는 블록들의 선형 시퀀스에서 각 해시의 검증이 필요하다. 이로 인해 검증 프로세스 동안 수백, 수천 또는 수백만 개의 해시들이 확인되어야(being verified) 하는 일이 초래될 수 있다.
[0063] 예시적인 실시예들은 블록체인 원장의 블록들에 대한 새로운 오더링 프로세스(a new ordering process)를 도입하는데, 이를 부분-정렬된 트랜잭션들 또는 부분-정렬된 블록들(partially-ordered transactions or partially-ordered blocks)이라고 한다. 블록들은 수백 또는 수천 개의 트랜잭션들을 저장할 수 있다. 그러나, 모든 블록들이 서로 종속되는 것은 아니다. 예를 들어, 새로운 블록은 직전 블록에 종속적-트랜잭션이 아닐 수 있다. 여기에 설명된 시스템은 이러한 비-종속성을 이용하여, 블록체인 원장에서 슬롯들의 사용을 도입한다. 슬롯들이 오더링 서비스에 의해서 사용될 수 있는데, 이는 다수의 블록들을 서로 병렬로, 다른 슬롯들과 순차로 보유하기 위해서이다. 예를 들어, 슬롯은 둘 또는 그 이상의 블록들을 보유할 수 있고, 둘 또는 그 이상의 블록들 각각은 이전 슬롯에 대한 해시 링크를 포함할 수 있다. 이 예에서, 현재 슬롯의 둘 또는 그 이상의 블록들 각각은, 하나의 블록(직전 블록과 같은)에 대해서 하나의 해시 링크(a hash link)를 포함하기 보다는, 이전 슬롯의 블록들의 조합에 기초한 해시 함수(a hash function)를 포함할 수 있다.
[0064] 부분-정렬된 블록체인(및 그 안의 트랜잭션들)의 일부 잇점들은 블록들을 병렬로 검증/실행하는 능력이다. 기존 블록체인에서, 검증은 각 블록 해시가 순차적인 순서로 확인되는 선형 시퀀스에서 이루어진다. 그 결과, 연속 스트링의 해시 확인들(verifications)이 선형 방식으로 수행된다. 대조적으로, 부분-정렬된 블록체인은 다수의 블록들(예: 같은 슬롯에 있는 블록들 등)이 병렬로 실행/검증되게 할 수 있다. 이 때문에 블록체인을 검증하는 데 필요한 시간을 크게 줄일 수 있다. 또한, 부분-정렬된 블록체인에 의해 생성되는 다른 이점들로는, 더 빠른 피어 복구/부팅, 더 빠른 쿼리 처리, 트랜잭션 처리량 향상을 위한 블록들의 선택적 검증, 트랜잭션 처리량 및 쿼리 응답 시간들, 암호화된 트랜잭션들 블록들의 오더링의 향상을 위해 모든 조직의 피어들 그룹에 의한 다른 DAG 기반 방법들의 채택(adoption of different DAG based methods) 등이 있다.
[0065] 도 1a는 예시적인 실시예들에 따른, 실행-오더링-검증 프레임워크를 준수하는 블록체인 네트워크(100)를 도시한다. 도 1a를 참조하면, 블록체인 네트워크(100)는 블록체인 원장(블록체인(110))의 분산 사본을 저장하는, 복수의 블록체인 피어(121, 122, 123, 124)를 포함한다. 클라이언트(도시되지 않음)는 블록체인(110)의 저장을 위해 블록체인 피어(121-124)를 통해 트랜잭션을 제안할 수 있다. 트랜잭션들이 블록체인(110)에 커밋(commit)되기 전에 트랜잭션들은 하나 또는 그 이상의 승인 피어들(endorsing peers)에 의해 실행될 수 있다. 블록체인 피어들(121-124) 모두는 보증인(endorser) 역할을 할 수 있다.
[0066] 그 다음 성공적으로 실행된 트랜잭션들이 (예를 들어, 클라이언트, 등에 의해) 오더링 노드(120)에 제공될 수 있다. 오더링 노드(120)는 트랜잭션들을 수신한 후, 그들을 타임스탬프들에 기초하여 정렬하고(order), 정렬된 트랜잭션들을 블록들에 저장한다. 충분한 트랜잭션들이 수신되었거나, 또는 미리 결정된 시간 제한이 만료되면, 정렬된 트랜잭션들을 보유하는 새로운 블록은 절단되고(cut) 저장을 위해 블록체인 피어들(121-124)로 전송될 수 있다. 저장에 앞서, 블록체인 피어들(121-124) 각각은 블록체인(110)의 자신들의 각 사본에 블록을 저장하기 전에, 트랜잭션들을 다시 한 번 검증할 수 있다. 그러나, 오더링 노드(120)는 선형 시퀀스들로 블록들을 정렬하기 보다, 오더링 노드(120)는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 부분-정렬된 블록들/트랜잭션들을 생성할 수 있다.
[0067] 특히, 도 1b는 예시적인 실시예들에 따라 부분-정렬된 블록체인 원장(110)의 예를 도시한다. 알 수 있듯이, 모든 트랜잭션들이 그들 사이에 종속성을 갖는 것도 아니고, 현재 블록의 트랜잭션들이 항상 블록체인의 각 이전 블록에 종속되는 것도 아니다. 부분 정렬(Partial ordering)은 이 개념을 이용하여 비-종속 블록들(상호 종속 트랜잭션이 없는 블록)을 블록체인 원장의 동일 슬롯에 저장할 수 있는 메커니즘을 제공한다. 슬롯이 너무 커지는 것을 방지하기 위해, 오더링 노드(120)는 슬롯-크기 최대값, 컷-오프 시간 등을 구현할 수 있다.
[0068] 다양한 실시예들에 따르면, 오더링 노드(120)는 가능한 한 오랫동안(또는 슬롯-크기 최대 또는 컷-오프 시간에 도달할 때까지) 블록들 간의 종속성을 피할 수 있는 방식으로 트랜잭션들을 배열할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예들은 블록체인 원장에 슬롯들의 개념을 도입한다. 슬롯은 기본적으로 블록체인 원장에 병렬로 배열될 수 있는 블록들 그룹이다(전통적으로 선형 시퀀스임). 병렬로-배열된 슬롯은 원장의 다른 슬롯들이 수평으로(순차적으로 하나씩) 실행되는 동안, 수직으로(병렬로) 실행될 수 있는데, 이는 블록들의 전통적인 선형 시퀀스와 대비된다. 시간상(For the purposes of time), 동일 슬롯의 블록들은 동일하다고 가정한다. 본 발명의 시스템은 이 개념을 도입할 수 있는데, 그 이유는 블록들 중 어느 것도 상호-종속 트랜잭션들을 포함하고 있지 않아서, 동일 슬롯에 있는 서로 다른 블록들 사이에서 타이밍 차이로 인한 위험을 제거할 수 있기 때문이다.
[0069] 도 1b는 각 블록들(115)의 4개의 슬롯들(111, 112, 113, 114)의 예를 나타낸다. 하나의 슬롯이 하나 이상의 블록을 포함할 필요는 없다. 다시 말하면, 하나의 슬롯은 하나의 블록만을 포함할 수도 있고, 또는 둘 또는 그 이상의 블록들을 포함할 수도 있다. 또한, 각 슬롯(111-114) 내의 블록들의 수는 슬롯 크기, 오더링 노드(120)에 의해 모니터 되는 컷-오프 시간 등에 의해 제한될 수 있다.
[0070] 동일 슬롯의 트랜잭션들에서, 트랜잭션들은 오더링 노드(120)에 의해 식별되고 구현되는 다양한 속성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 한 슬롯(112)의 블록(예: 블록 9) 내의 트랜잭션은 상기 동일 블록(예: 블록 9) 내의 트랜잭션들에 종속되거나(depend), 또는 이전 슬롯 (111)(또는 슬롯들)의 블록들(예: 블록 8)에 존재하는 트랜잭션들에 종속될 수 있다. 그러나, 한 블록 내의 트랜잭션은 동일 슬롯 내의 다른 블록들의 트랜잭션들에는 종속될 수 없다. 따라서, 블록(9)는 블록들(10, 11 또는 12)에 종속된 트랜잭션들을 가질 수 없으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 새로운 블록이 현재 슬롯의 블록 내에 존재하는 임의의 트랜잭션에 종속되는 트랜잭션을 가질 때, 오더링 노드(120)는 새로운 슬롯을 생성한다. 예를 들어, 만일, 슬롯(112)를 생성하는 동안, 오더링 노드(120)가 블록(10)에 종속된 트랜잭션을 수신한다고 하면, 오더링 노드(120)는 블록(13)을 생성하고 동시에 슬롯(113)도 생성할 수 있다.
[0071] 한편, 각 블록에 저장된 이전 해시 값은 기존의 선형 시퀀스 블록체인의 것과는 다르다. 도 1b의 예에서, 함수(116)는 이전 해시 값을 생성하기 위해 사용된다. 예를 들어, 동일 슬롯 내의 각 블록들은 동일 이전 해시 값을 저장할 수 있다. 또한, 이전 해시 값은 직전슬롯으로부터의 해시 값들/블록들의 조합에 기초하여 생성된 값일 수 있다. 예를 들어, 블록(13, 14, 및 15)은, 동일 슬롯(113)(슬롯 i라고 함)에 속한다. 여기서, 블록들(13, 14, 및 15)의 각각은 이전 해시 값을 저장할 수 있고, 상기 이전 해시 값은 직전 슬롯(112)에 속하는 블록들(9, 10, 11, 및 12)로부터의 해시들의 조합에 기초하고, 그리고 블록들(9, 10, 11, 및 12)의 이전 해시 값(116)에 기초한다. 이렇게 하면 슬롯들의 시퀀스 특성도 유지되고, 동시에 또한 동일 슬롯 내의 블록들 사이에 병렬 처리도 가능하게 된다.
[0072] 다양한 실시예들에 따르면, 슬롯(i) 내의 새로운 블록의 이전 해시 값은 이전 슬롯(i-1) 내에 존재하는 블록들의 해시들의 함수(Fn)이다. 함수 Fn의 예들은 이전 슬롯 내 블록들 해시들의 XOR을 포함한다. 다른 예로서, 함수 Fn은 이전 슬롯 내 블록들의 복합 해시(a compounding hash)일 수 있다. 예를 들어, 복합 해시는 이전 슬롯 내 블록들의 해시들의 함수로서 키의 2차 해시(a secondary hash of the key)일 수 있다.
[0073] 도 1b에 도시된 바와 같이, 블록들(9-12)는 서로에 종속적이지 않으며(non-dependent), 따라서 동일 슬롯(112)에 속한다. 한편, 블록(13)은 비종속성 요건들을 위반하는데, 그 이유는 블록(13) 내의 트랜잭션들 중 적어도 하나가 블록들(9에서 12까지) 중 하나 내에 존재하는 트랜잭션들에 종속하기 때문이다. 따라서, 오더링 노드(120)는 새로운 슬롯(113)을 생성하고 블록(13)은 슬롯(13)에 추가된다. 또한, 블록(13)에 대한 이전 해시 값은 이전 슬롯(112) 내에 존재하는 블록들에 기초한 함수(116)이다. 한편, 나머지 블록들(14와 15)은 블록(13) 내의 트랜잭션들에 종속되지도 않고, 또는 서로에 상호-종속되지(inter-dependent)도 않는다. 따라서, 블록들(14 및 15)은 슬롯(113)에 추가된다. 한편, 블록(16)은 종속성 요건들을 위반하거나 또는 블록(16)은 슬롯 제한 파라미터 후에 수신된다.
[0074] 예를 들어, 계산 비용이 폭발하는 것을 방지하기 위해, 오더링 노드(120)는 슬롯 크기 요건 및 컷-오프 시간 요건 중 하나 또는 그 이상을 구현할 수 있다. 슬롯 크기 요건은 하나의 슬롯 내에 존재할 수 있는 블록들(또는 트랜잭션들)의 수를 제한한다. 만일 슬롯 내의 블록들 수가 할당된 슬롯-크기 파라미터(the allotted slot-size parameter)에 도달하면, 오더링 노드(120)는 새로운 슬롯을 절단하고 새로운 슬롯 내에는 다음 블록을 배치한다. 다른 예로서, 컷-오프 시간 파라미터(the cut-off time parameter)는 오더링 노드(120)가 현재 슬롯에 블록들을 추가할 수 있는 최대 할당된 시간이다. 컷-오프 시간 파라미터는 새로운 슬롯이 생성될 때 타이머를 시작하는 오더링 노드(120)에 의해 추적될 수 있다. 여기서, 오더링 노드(120)는 타이머가 만료/완료될 때까지 슬롯에 블록들을 계속 추가할 것이다. 오더링 노드(120)가 새로운 슬롯을 시작할 때, 오더링 노드(120)는 시간을 다시 시작한다. 도 1b의 예에서, 슬롯(113)을 생성하는 동안 타이머가 만료되었고, 타이머 만료 후에 블록 16이 생성되었다고 가정한다. 따라서, 블록(16)은 새로운 슬롯(114)에 추가된다.
[0075] 오더링 노드(120)는 슬롯 판독 세트 및 슬롯 기록 세트(slot read set and slot write set)를 유지할 수 있는데, 이들은 현재 슬롯에 속하는 블록 내의 트랜잭션들에 의해 판독되거나, 기록된 키들을 포함한다. 슬롯의 크기를 제한함으로써, 이들 세트들을 유지하기 위해 오더링 노드(120)에 의해 사용되는 자원들이 제한된다(bounded). 일부 실시 예들에서, 오더링 노드(120)가 현재 슬롯의 일부 이전 블록 내의 트랜잭션에 종속하는 새로운 트랜잭션을 수신할 때, 새로운 슬롯이 또한 생성될 수 있다. 이 경우 오더러에 의해서 사용된 자원들은 자동으로 리세트 된다. 슬롯 크기에 대한 제한은 현재 슬롯의 일부 이전 블록 내의 트랜잭션에 종속된 새 트랜잭션이 없는 경우 오더러가 압도당하지 않도록 한다. 슬롯의 실제 크기는 오더러에게 이용 가능한 자원에 따라 세트 될 수 있다. 추가적으로, 만일 슬롯의 크기에 제한이 없다면, 이전 블록 해시 검증에 시간이 오래 걸릴 수 있는데, 그 것은 많은 직전 블록들이 수신되기를 기다려야 하기 때문이다. 슬롯 내의 모든 블록들은 각 피어가 소유하는 제한된 수의 프로세서들로 인해 병렬로는 검증되지 않을 수 있다.
[0076] 다른 예로서, 슬롯이 열려 있는 시간의 양을 제한함으로써, 이들 세트들을 유지하기 위해 오더링 노드(120)에 의해 사용되는 자원들도 제한된다. 슬롯이 열려 있는 시간의 양에 대한 제한은 마찬가지로 현재 슬롯의 일부 이전 블록 내의 트랜잭션에 종속하는 새로운 트랜잭션이 오지 않는 경우에 오더링 노드(120)가 압도당하지 않는 것을 보장한다. 슬롯이 열리는 실제 시간의 양은 오더러에게 이용 가능한 자원들에 따라서 세트 될 수 있다. 만일 슬롯이 열려 있는 시간의 양에 제한이 없다면, 시작/초기에 슬롯 내에 포함된 트랜잭션들은 높은 대기시간(latency) 때문에 어려움을 겪는다.
[0077] 이들 예들에서, 새로운 슬롯은 다음 세 가지 시나리오들에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 오더링 노드(120)가 현재 슬롯의 일부 이전 블록 내의 트랜잭션에 종속되는 새로운 트랜잭션을 수신할 때 새로운 슬롯이 생성될 수 있다. 다른 예로서, 오더링 노드(120)는 슬롯 크기에 도달된 때 새로운 슬롯을 생성할 수 있다. 또 다른 예로서, 오더링 노드(120)는 컷-오프 시간에 도달된 때 새로운 슬롯을 생성할 수 있다.
[0078] 한편, 블록체인 피어들(121-124)은 블록들이 생성된 후 오더링 노드(120)로부터 블록들을 수신할 수 있다. 여기서, 블록체인 피어들(121-124)은 한 번에 하나씩 블록들을 수신할 수 있다. 따라서, 블록체인 원장(110)에 있는 블록들의 슬롯들/부분-정렬(partial-order)이 즉각적으로 드러나지 않는다. 블록체인 피어(예를 들어, 121-124)가 오더링 노드(120)로부터 새롭게 브로드캐스트 된 블록을 수신하였을 때, 블록체인 피어는 상기 블록이 현재 슬롯에 속하는지를 체크할 수 있는데, 새로운 블록 내의 이전 해시 값이 이전 슬롯 내에 존재하는 블록들 해시들의 함수인지를 확인함으로써 체크할 수 있다.
[0079] 만일 이전 해시가 이전 슬롯의 해시들이 함수가 아니라면, 블록체인 피어는 새 블록이 다음 슬롯에 속하는지를 체크할 수 있다. 이 경우에, 만일 새 블록이 다음 슬롯에 속한다면, 새 블록 내의 이전 해시 값은 현재 슬롯 내의 블록들의 해시들의 함수여야 한다. 만일 해시 값을 성공적으로 체크될 수 있다면, 블록체인 피어는 현재 슬롯 포인터를 증가시키고(increment) 블록체인 원장에 새 슬롯을 생성한다. 만일 해시 값이 일치(match)하지 않으면, 블록체인 피어는 이 블록들의 트랜잭션들이 잠재적으로 종속될 수 있는 현재 슬롯의 일부 블록들을 아직은 받아야만 한다. 또한, 블록체인 네트워크의 중복성으로 인해, 각 블록은 모든 피어들에 의해서 수신될 것으로 예상된다. 블록체인 피어는 블록을 버퍼 내에 저장하고 그 것이 현재 슬롯에 속하는지를 주기적으로 체크할 수 있다.
[0080] 트랜잭션의 종속성을 추적하기 위해, 오더링 노드(120)는 슬롯의 각 블록에 대한 트랜잭션들의 키들을 추적하기 위한 해시 세트를 사용할 수 있다. 이 예에서, 트랜잭션은 하나의 블록에 추가될 수 있는데, 상기 블록 내에 또는 이전 슬롯(들)의 블록들 내에 있는 트랜잭션들에 그것이 종속되는 경우에만 추가될 수 있다. 한편, 만일 트랜잭션이 현재 슬롯에 추가될 수 없다면, 오더링 노드(120)는 새로운 슬롯을 생성하고 거기에 트랜잭션을 넣기로 결정하거나, 또는 그 트랜잭션을 보류하고 현재 슬롯에 추가될 수 있는 다른 트랜잭션들을 처리할 수 있다. 이 경우에, 오더링 노드(120)는 보류된 트랜잭션들에 대해 기아 (starvation)가 발생하지 않는 것을 보장하기 위한 조치를 취할 수 있다(예를 들어, 트랜잭션이 블록에 포함되기 전의 대기 시간에 대한 제한).
[0081] 각각의 키에 대해, 오더링 노드(120)는 어떤 트랜잭션들(어느 블록에 존재하는)이 판독되고 수정되는지에 관한 별도의 메타데이터를 유지할 수 있다. 이 방법은 메모리 요건들 측면에서 비용이 많이 들지만, 피어들이 오더링 노드(120)를 신뢰하는 허가된 플랫폼들에 대해서는 메타데이터가 유리할 수 있다. 피어가 블록체인 네트워크(100)에 가입했을 때, 피어는 블록들을 수신하는 것을 시작할 수 있다. 기존 시나리오에서, 피어는 현재 수신된 블록으로부터의 트랜잭션들을 검증할 수 있기 전에 모든 이전 블록들을 요청해야 한다. 하지만, 예시적인 실시예들에서는, 부분 정렬화(partial ordering)로 인해, 블록체인 피어는 현재 블록 내의 트랜잭션들이 종속되는 블록들만 요청할 수 있다.
[0082] 오더링 노드(120)에 의해 생성된 해시 세트는 현재 슬롯에 속하는 블록들의 트랜잭션들에 의해 읽혀 지거나 쓰여진 모든 키들의 세트를 포함할 수 있다. 오더링 노드(120)는 해시-세트를 통해 또는 링크된 목록을 통해 또는 어레이들 등을 통해 다양한 데이터 구조들에서 이 세트를 유지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오더링 노드(120)는 슬롯 읽기 세트 및 슬롯 쓰기 세트를 포함하는 2개의 세트들을 유지할 수 있다. 슬롯 읽기 세트는 현재 슬롯 내의 블록들에 속하는 트랜잭션들에 의해서 읽혀 진 키들을 포함할 수 있다. 슬롯 쓰기 세트는 현재 슬롯 내의 블록들에 속하는 트랜잭션들에 의해서 쓰여 진 키들을 포함할 수 있다. 새로운 트랜잭션이 올 때, 오더링 노드(120)는 자신의 읽기/쓰기 세트를 슬롯 읽기 세트 및 슬롯 쓰기 세트와 비교할 수 있다. 이 비교를 사용하여, 오더링 노드(120)는 트랜잭션이 현재 슬롯에 속하는 블록에 놓일 수 있는지 또는 새로운 슬롯이 필요한지 결정할 수 있다.
[0083] 다른 예로서, 오더링 노드(120)는 클라이언트들에 의해 제출된 트랜잭션들의 지시된 비순환 그래프(a directed acyclic graph: DAG)를 생성할 수 있다. 이 예에서, 동일 연결된 컴포넌트에 속하는 트랜잭션들은 동일 블록에 배치되거나, 다른 슬롯들의 다른 블록들에 배치될 수 있다. 또한, 다른 컴포넌트들에 속한 트랜잭션들은 동일 슬롯에 배치될 수 있다(그러나 동일 슬롯 내의 다른 블록들에).
[0084] 예시적인 실시예들은 전통적인 선형으로 정렬된 블록체인에 비해 상당한 이점들을 제공한다. 예를 들어, 예시적인 실시예들은 블록체인의 트랜잭션들 사이에서 부분 정렬(partial ordering)을 구현하는 오더링 노드를 설명한다. 오더링 노드는 일정 기간(a time period)에 도착하는 서로 다른 트랜잭션들의 키들 사이에서 종속성(dependencises)을 식별하고 서로 다른 블록들을 생성하며 그들을 함께 정렬하는데(즉, 블록체인 원장안의 슬롯), 이는 모든 피어에 의해서 동시에 실행될 수 있다. 블록의 이전 해시(The previous hash)는 이전 슬롯 내 블록들의 해시들의 함수(예: 해시들의 배타적 OR, 복합 해시 등)가 포함된다. 일부 실시 예들에서, 슬롯 내의 블록들의 수는 슬롯에서 허용되는 최대 블록들의 수에 의해 제한되고, 또는 더 이상 블록들이 현재 슬롯들에 추가될 수 없는 시간 초과(timeout)에 의해 제한된다. 일부 실시 예들에서, 오더링 노드는 트랜잭션이 기아상태가 되지 않는 것을 보장하면서 슬롯에 맞는 블록들의 수를 최대화하는 것을 보장한다.
[0085] 도 2a는 예시적인 실시예들에 따른, 블록체인 아키텍처 구성(200)을 도시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 블록체인 아키텍처(200)는 특정 블록체인 엘리멘트들, 예를 들어, 블록체인 노드들(202)의 그룹을 포함할 수 있다. 블록체인 노드들(202)은 하나 또는 그 이상의 노드들(204-210)을 포함할 수 있다(이 4개의 노드들은 예시적으로만 도시됨). 이러한 노드들은, 블록체인 트랜잭션 추가 및 검증 프로세스(합의)와 같은 여러 활동들에 참여한다. 블록체인 노드들(204-210) 중 하나 또는 그 이상은 보증 정책에 기초하여 트랜잭션들을 보증할 수 있고 아키텍처(200)의 모든 블록체인 노드들에 대해 오더링 서비스를 제공할 수 있다. 블록체인 노드는 블록체인 인증(authentication)을 시작하고 블록체인 계층(216)에 저장된 블록체인 불변 원장에 기록하려고 할 수 있으며, 그 사본은 기반 물리적 인프라(the underpinning physical infrastructure)(214)에도 저장될 수 있다. 블록체인 구성은 맞춤형 애플리케이션에 따라 생성될 수 있는 저장된 프로그램/애플리케이션 코드(220)(예를 들어, 체인코드, 스마트 계약들 등)에 액세스하고 실행하기 위해 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스들(APIs)(222)에 연결된 하나 또는 그 이상의 애플리케이션들(224)을 포함하며, 참가자들이 원하는 구성으로 자신의 상태들을 유지하고 자신의 자산을 컨트롤하며 외부 정보를 수신할 수 있다. 이것은 트랜잭션으로 배포되고, 분산 원장에 추가하는 것을 통해, 모든 블록체인 노드들(204-210)에 설치될 수 있다.
[0086] 블록체인 기반 또는 플랫폼(212)은 블록체인 데이터의 다양한 계층들, 서비스들(예: 암호화 신뢰 서비스들, 가상 실행 환경, 등) 및 기반 물리적 컴퓨터 인프라를 포함하는데, 이는 새로운 트랜잭션들을 수신하고, 저장하며, 그리고 데이터 항목에 액세스하려고 감사자들(auditors)에게 액세스를 제공하는 데 사용될 수 있다. 블록체인 계층(216)은 프로그램 코드를 처리하고 물리적 하부구조(214)를 참여시키는 데 필요한 가상 실행 환경에 대한 액세스를 제공하는 인터페이스를 익스포즈(expose)할 수 있다. 암호화 신뢰 서비스들(218)은 자산 교환 트랜잭션들과 같은 트랜잭션들을 확인하고 정보를 비공개(private)로 유지하는 데 사용될 수 있다.
[0087] 도 2a의 블록체인 아키텍처 구성은, 블록체인 플랫폼(212)에 의해서, 제공된 서비스들 및 익스포즈된 하나 또는 그 이상의 인터페이스를 통해, 프로그램 /애플리케이션 코드 (220)를 처리 및 실행할 수 있다. 코드(220)는 블록체인 자산들을 컨트롤 할 수 있다. 예를 들어, 코드(220)는 데이터를 저장 및 전송할 수 있고, 조건들 또는 실행 대상이 되는 다른 코드 엘리멘트들을 갖는, 스마트 계약 및 연관된 체인코드의 형태인 노드들(204-210)에 의해 실행될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 스마트 계약들이, 변경들, 업데이트들, 등의 대상인, 리마인더들(reminders), 업데이트들, 및/또는 기타 통지들을 실행하기 위해서, 생성될 수 있다. 스마트 계약들 그 자체는, 권한 부여(authorization)와 액세스 요건들 및 원장의 사용과 관련된 규칙들을 식별하기 위해, 사용될 수 있다. 예를 들어, 데이터 읽기(226)는, 데이터 쓰기(228)를 포함하는 블록체인에 기록될 처리 결과들을 생성하기 위해, 블록체인 계층(216)에 포함된 하나 또는 그 이상의 처리 주체들(예: 가상 머신들)에 의해 처리될 수 있다. 물리적 하부구조(214)는 여기에 설명된 데이터 또는 정보 모두를 검색하는 데 사용될 수 있다.
[0088] 스마트 계약은 높은-레벨의 애플리케이션 및 프로그래밍 언어를 통해 생성된 후, 블록체인의 블록에 기록될 수 있다. 스마트 계약은 블록체인(예: 블록체인 피어들의 분산 네트워크)에 등록, 저장 및/또는 복제되는 실행 가능 코드를 포함할 수 있다. 트랜잭션은 스마트 계약과 관련된 조건들이 충족되는 경우 수행될 수 있는 스마트 계약 코드의 실행이다. 스마트 계약의 실행은 디지털 블록체인 원장의 상태에 대해 신뢰할 수 있는 수정(들)을 발생시킬(trigger) 수 있다. 스마트 계약 실행에 의해서 발생된 블록체인 원장의 수정(들)은 하나 또는 그 이상의 합의 프로토콜들을 통해 블록체인 피어들의 분산 네트워크 전체에 자동으로 복제될 수 있다.
[0089] 스마트 계약은 키-값 쌍들의 형식으로(in the format of key-value pairs) 블록체인에 데이터를 쓸 수 있다(write). 또한, 스마트 계약 코드는 블록체인에 저장된 값들을 읽고 애플리케이션 연산들(application operations)에 사용할 수 있다. 스마트 계약 코드는 다양한 논리 연산들의 출력을 블록체인에 쓸 수 있다. 상기 코드는 가상 머신 또는 기타 컴퓨팅 플랫폼에서 임시 데이터 구조를 생성하는 데 사용될 수 있다. 블록체인에 기록된 데이터는 공개(public)될 수 있고 및/또는 암호화되어 비공개(private)로 유지될 수 있다. 스마트 계약에 의해 사용/생성된 임시 데이터는 제공된 실행 환경에 의해 메모리에 보관되었다가, 블록체인에 필요한 데이터가 식별되면 삭제된다.
[0090] 체인코드는, 추가 기능들과 함께, 스마트 계약의 코드 해석을 포함할 수 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 체인코드는 컴퓨팅 네트워크에 배치된 프로그램 코드일 수 있으며, 여기서 합의 프로세스 동안 체인 검증자들(chain validators)에 의해서 함께 실행 및 검증된다. 체인코드는 해시를 수신하고 이전에 저장된 기능 추출기(feature extractor)의 사용에 의해서 생성된 데이터 템플릿과 연결된 해시를 블록체인으로부터 검색한다. 만일 해시 식별자의 해시들과 저장된 식별자 템플릿 데이터에서 생성된 해시가 일치하면(match), 체인코드는 요청된 서비스에 인증 키(an authorization key)를 보낸다. 체인코드는 암호화 세부 정보들과 관련된 블록체인 데이터에 쓸 수 있다.
[0091] 도 2b는 예시적인 실시예에 따른 블록체인의 노드들 사이의 블록체인 트랜잭션 플로(250)의 예를 도시한다. 도 2b를 참조하면, 트랜잭션 플로는 애플리케이션 클라이언트 노드(260)에 의해 승인 피어 노드(281)로 전송된 트랜잭션 제안(291)을 포함할 수 있다. 보증 피어(281)는 클라이언트 서명을 확인하고(verify) 트랜잭션을 개시하기 위해 체인코드 함수를 실행할 수 있다. 출력은 체인코드 결과들, 체인코드에서 읽혀 진 키/값 버전 세트(읽기 세트), 체인코드에서 쓰여 진 키들/값들 세트(쓰기 세트)를 포함할 수 있다. 제안 응답(292)은, 승인된 경우, 보증 서명과 함께 클라이언트(260)로 다시 전송된다. 클라이언트(260)는 승인들을 트랜잭션 페이로드(a transaction payload)(293)로 취합해서(assemble) 그것을 오더링 서비스 노드(284)에 브로드캐스트 한다. 오더링 서비스 노드(284)는 정렬된 트랜잭션들을 채널의 모든 피어들(281-283)에 블록들로서 전달한다. 블록체인에 커밋하기 전에, 각 피어(281-283)는 트랜잭션을 검증할 수 있다. 예를 들어, 피어들은 명시된 피어들의 올바른 할당(the correct allotment of the specified peers)이 결과들에 서명하고 트랜잭션 페이로드(293)에 대해 서명들을 인증하였음을 보장하기 위해 보증 정책을 체크할 수 있다.
[0092] 다시 도 2b를 참조하면, 클라이언트 노드(260)는 승인자인 피어 노드(281)에 대해 요청을 구축하고 전송함으로써, 트랜잭션(291)을 개시한다. 클라이언트(260)는, 트랜잭션 제안을 생성하기 위해 이용 가능한 API를 활용하는, 지원된 소프트웨어 개발 키트(SDK)를 이용하는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 제안은 체인코드 함수를 호출하여 데이터를 원장에서 읽고/원장에 쓰라는(즉, 자산들을 위해 새로운 키 값 쌍을 쓰라는) 요청이다. SDK는 트랜잭션 제안을 적절하게 설계된 형식(예: 원격 절차 호출(RPC)을 통한 프로토콜 버퍼)으로 패키징하고 트랜잭션 제안에 대한 고유한 서명을 생성하기 위해 클라이언트의 암호화 자격 증명들(the client’s cryptographic credentials)을 가져오는 심(a shim) 역할을 수행할 수 있다.
[0093] 응답으로, 승인 피어 노드(281)는 (a) 거래 제안이 잘 형성되었는지, (b) 거래가 과거에 이미 제출되지는 않았는지(재생-공격 보호), (c) 서명이 유효한지, 그리고 (d) 제출자(예에서 클라이언트(260))는 해당 채널에서 제안된 연산을 수행하도록 적절하게 승인되었는지를 확인할 수 있다. 보증 피어 노드(281)는 트랜잭션 제안 입력을 호출된 체인코드 함수에 대한 아규먼트들(arguments)로서 취할 수 있다. 그런 다음, 체인코드는 현재 상태 데이터베이스에 대해 실행되어 응답 값, 읽기 세트 및 쓰기 세트를 포함하는 트랜잭션 결과를 생성한다. 그러나, 이 시점에서 원장에 대한 업데이트는 수행되지 않는다. 응답 (292)에서, 보증 피어 노드(281)의 서명과 함께, 값들의 세트가, 제안 응답(292)으로서 클라이언트(260)의 SDK에 다시 전달되고, 클라이언트(260)의 SDK는 애플리케이션이 사용하기 위해 페이로드(payload)를 분석한다(parse)
[0094] 응답으로, 클라이언트(260)의 애플리케이션은 보증 피어들의 서명들을 검사/확인(inspects/verifies)하고 제안 응답이 동일지를 결정하기 위해 제안 응답을 비교한다. 만일 체인코드가 원장만 쿼리하였다면, 애플리케이션은 쿼리 응답은 검사하고 일반적으로 트랜잭션은 오더링 노드 서비스(284)에 제출하지 않는다. 만일 클라이언트 애플리케이션이 원장을 업데이트하기 위해 트랜잭션을 오더링 노드 서비스(284)에 제출하려 한다면, 애플리케이션은 제출 전에 명시된 보증 정책이 충족되었는지(즉, 트랜잭션에 필요한 모든 피어 노드가 트랜잭션을 승인했는지)를 결정한다. 여기서, 클라이언트는 트랜잭션에 대한 다수의 당사자들 중 하나만을 포함할 수 있다. 이 경우, 각 클라이언트는 자신의 보증 노드를 가질 수 있으며, 각 보증 노드는 트랜잭션을 보증해야 한다. 아키텍처는 애플리케이션이 응답을 검사하지 않도록 선택되거나, 또는 승인되지 않은 트랜잭션을 전달하더라도, 승인 정책이 여전히 피어들에 의해 시행되고 커밋 검증 단계에서 지지되도록 구성된다.
[0095] 성공적인 검사 후, 단계(293)에서 클라이언트(260)는 승인들을 트랜잭션으로 취합하고 트랜잭션 메시지 내의 트랜잭션 제안 및 응답을 오더링 노드(284)에 브로드캐스트 한다. 트랜잭션은 읽기/쓰기 세트들, 피어들의 서명들 및 채널 ID를 포함할 수 있다. 오더링 노드(284)는 자신의 연산을 수행하기 위해 트랜잭션의 전체 내용을 검사할 필요는 없고, 대신에 오더링 노드(284)는 단지 네트워크의 모든 채널로부터 트랜잭션들을 수신하여, 채널별로 시간순으로 정렬하고, 채널당 트랜잭션들의 블록들을 생성할 수 있다.
[0096] 트랜잭션의 블록들은 오더링 노드(284)에서 채널의 모든 피어 노드들(281-283)로 전달된다. 상기 블록 내의 트랜잭션들(294)은 모든 승인 정책이 충족되었는다는 것을 보증하고 트랜잭션 실행에 의해 읽기 세트가 생성된 이후 읽기 세트 변수들 때문에 원장 상태에 대한 변경들이 없었다는 것을 보증하기 위해 검증된다. 상기 블록 내의 트랜잭션들은 유효하거나 유효하지 않은 것으로 태그가 지정된다. 또한, 단계(295)에서, 각 피어 노드(281-283)는 상기 블록을 채널의 체인에 추가하고, 각 유효한 트랜잭션에 대해 쓰기 세트가 현재 상태 데이터베이스에 커밋된다. 트랜잭션(호출)이 체인에 변경 불가능하게 추가되었음을 클라이언트 애플리케이션에 통지하고, 트랜잭션이 검증되었는지 또는 무효화되었는지(invalidated)를 통지하기 위해, 이벤트가 발생된다.
[0097] 도 3a는 분산되고, 탈중앙화 된 P2P(peer-to-peer) 아키텍처를 특징으로 하는, 허가형 블록체인 네트워크(300)의 예를 도시한다. 이 예에서, 블록체인 사용자(302)는 허가된 블록체인(304)에 대해 트랜잭션을 개시할 수 있다. 이 예에서, 트랜잭션은 배치(deploy), 호출(invoke), 또는 쿼리(query)일 수 있으며, SDK를 이용하는 클라이언트-측 애플리케이션을 통해, API 등을 통해 직접 발행될 수 있다. 네트워크들은, 감사자(auditor)와 같은, 조정자(regulator)(306)에 대해 액세스를 제공할 수 있다. 블록체인 네트워크 운영자(308)는 조정자(306)를 "감사자"로 등록하고, 블록체인 사용자(302)를 "클라이언트"로 등록하는 것과 같은 멤버 권한들(member permissions)을 관리한다. 감사자는 원장 쿼리로만 제한될 수 있는 반면 클라이언트는 특정 유형의 체인코드를 배포, 호출, 및 쿼리할 수 있는 권한이 부여될 수 있다.
[0098] 블록체인 개발자(310)는 체인코드 및 클라이언트-측 애플리케이션들을 작성할 수 있다(write). 블록체인 개발자(310)는 인터페이스를 통해 네트워크에 직접 체인코드를 배치할 수 있다. 체인코드 내의 기존 데이터 소스(312)로부터의 자격증명들(credentials)을 포함하기 위해, 개발자(310)는 대역외 연결(an out-of-band connection)을 사용하여 데이터에 액세스 할 수 있다. 이 예에서, 블록체인 사용자(302)는 피어 노드(314)를 통해 허가된 블록체인(304)에 연결한다. 트랜잭션들을 진행하기 전에, 피어 노드(314)는 사용자 역할들 및 권한들을 관리하는 인증 기관(certificate authority)(316)으로부터, 사용자의 등록 및 트랜잭션 인증서들을 검색한다. 일부 경우들에서, 블록체인 사용자들은 허가된 블록체인(304)에서 거래하기 위해 이러한 디지털 인증서들을 소유해야 한다. 한편, 체인코드를 이용하려는 사용자는 기존 데이터 소스(312)에서 자신의 자격 증명을 확인해야 할 수 있다. 사용자의 인증을 확인하기 위해, 체인코드는 기존 처리 플랫폼(318)을 통해 이 데이터에 대해 대역외 연결을 사용할 수 있다.
[0099] 도 3b는 분산되고, 탈중앙화된P2P 아키텍처를 특징으로 하는, 허가형 블록체인 네트워크(320)의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 블록체인 사용자(322)는 허가된 블록체인(324)에 트랜잭션을 제출할 수 있다. 이 예에서, 트랜잭션은 배치, 호출, 또는 쿼리일 수 있으며, SDK를 이용하는 클라이언트-측 애플리케이션을 통해, API 등을 통해 직접 발행될 수 있다. 네트워크들은, 감사자와 같은, 조정자(326)에 대한 액세스를 제공할 수 있다. 블록체인 네트워크 운영자(328)는 조정자(326)를 "감사자"로 등록하고 블록체인 사용자(322)를 "클라이언트"로 등록하는 것과 같은 멤버 권한들을 관리한다. 감사자는 원장 쿼리로만 제한될 수 있는 반면 클라이언트는 특정 유형의 체인코드를 배치, 호출, 및 쿼리할 수 있는 권한이 부여될 수 있다.
[00100] 블록체인 개발자(330)는 체인코드 및 클라이언트-측 애플리케이션들을 작성한다. 블록체인 개발자(330)는 인터페이스를 통해 네트워크에 직접 체인코드를 배치할 수 있다. 체인코드에 기존의 데이터 소스(332)로부터의 자격증명들을 포함하기 위해, 개발자(330)는 대역외 연결을 사용하여 데이터에 액세스 할 수 있다. 이 예에서, 블록체인 사용자(322)는 피어 노드(334)를 통해 네트워크에 연결한다. 트랜잭션들을 진행하기 전에 피어 노드(334)는 인증 기관(336)으로부터 사용자의 등록 및 트랜잭션 인증서들을 검색한다. 일부 경우들에서, 블록체인 사용자들은 허가된 블록체인 (324)에서 거래하기 위해 이러한 디지털 인증서들을 소유해야 한다. 한편, 체인코드를 이용하려는 사용자는 기존 데이터 소스(332)에서 자신의 자격증명을 확인해야 할 수 있다. 사용자의 인증을 확인하기 위해, 체인코드는 기존 처리 플랫폼(338)을 통해 이 데이터에 대해 대역외 연결을 사용할 수 있다.
[00101] 일부 실시예들에서, 여기에서의 블록체인은 무허가 블록체인(permissionless blockchain) 일 수 있다. 참여 권한이 필요한 허가형 블록체인들과 달리, 누구나 무허가 블록체인에 참여할 수 있다. 예를 들어, 무허가 블록체인에 참여하기 위해 사용자는 개인 주소를 생성할 수 있고, 트랜잭션들을 제출하고, 원장에 엔트리들을 추가함으로써, 네트워크와 상호 작용을 시작할 수 있다. 추가적으로, 모든 당사자들은 시스템 상에서 노드를 실행하는 것과 트랜잭션들을 확인하는 데 도움이 되는 마이닝 프로토콜을 채용하는 것을 선택할 수 있다.
[00102] 도 3c는 복수의 노드들(354)를 포함하는 무허가 블록체인(352)에 의해 처리되는 트랜잭션의 프로세스(350)를 예시한다. 발신자(356)는 결제(payment) 또는 어떤 다른 형태의 가치(예를 들어, 증서, 의료 기록들, 계약, 상품, 서비스 또는 디지털 기록에 캡슐화될 수 있는 기타 자산)를 무허가 블록체인(352)를 통해 수신자(358)에게 보내기를 원한다. 일 실시예에서, 발신자 디바이스(356) 및 수신자 디바이스(358) 각각은 사용자 인터페이스 컨트롤들 및 트랜잭션 파라미터의 디스플레이를 제공하는 디지털 지갑들(블록체인(352)과 연관됨)을 가질 수 있다. 응답으로, 트랜잭션은 블록체인(352)을 통해 노드들(354)로 브로드캐스트된다. 블록체인(352)의 네트워크 파라미터들에 따라서 노드들은 트랜잭션을 확인(verify)(360)하는데, 무허가 블록체인(352) 생성자들에 의해서 설정된 규칙들(미리-정의되거나 동적으로 할당될 수 있음)에 기초하여 한다. 예를 들어, 이 것은 관련 당사자들의 신원 확인(verifying identities) 등을 포함할 수 있다. 트랜잭션은 즉시 확인될 수도 있거나, 또는 다른 트랜잭션들과 함께 대기열에 배치되어, 노드들(354)이 네트워크 규칙들 세트에 기초하여 트랜잭션들이 유효한지를 결정할 수도 있다.
[00103] 구조(362)에서, 유효한 트랜잭션들은 블록으로 형성되고 잠금(해시)으로 봉인된다. 이 과정은 노드들(354) 사이에서 노드들을 마이닝(mining)함으로써 수행될 수 있다. 노드들의 마이닝은 무허가 블록체인(352)을 위해 특별히 블록들의 마이닝 및 생성을 수행하는 추가의 소프트웨어를 이용하여 할 수 있다. 각 블록은 네트워크에 의해서 동의된 알고리즘을 사용하여 생성된 해시(예: 256비트 숫자, 등)에 의해서 식별될 수 있다. 각 블록은, 헤더, 체인 내의 이전 블록 헤더의 해시에 대한 포인터 또는 참조, 그리고 유효한 트랜잭션들 그룹을 포함할 수 있다. 이전 블록의 해시에 대한 참조는 블록들의 안전한 독립 체인의 생성과 연관되어 있다.
[00104] 블록들이 블록체인에 추가되기 전에, 먼저 블록들은 검증되어야 한다. 무허가 블록체인(352)에 대한 검증은 블록의 헤더에서 파생된 퍼즐에 대한 솔루션인 작업-증명(a proof-of-work: PoW)을 포함할 수 있다. 도 3c의 예에서는 도시되지 않았지만, 블록을 검증하기 위한 다른 프로세스는 지분-증명(proof-of-stake)이다. 알고리즘이 수학 문제들을 해결한 채굴자들(miners)에게 보상하는 작업-증명과 달리, 지분 증명을 통해, 새로운 블록의 생성자는, "지분"으로도 정의되는, 자신의 부(富)에 따라, 결정론적 방식으로(in a deterministic way) 선택된다. 그런 다음, 선택된/선택된 노드에 의해 유사한 증명이 수행된다.
[00105] 마이닝(364)를 통해, 노드들은 솔루션이 네트워크-전체의 타겟(a network-wide target)을 충족할 때까지 하나의 변수를 점진적으로 변경하여 블록을 해결하려고 한다. 이것은 PoW를 생성하고 이에 의하여 정답들을 보장한다. 달리 말하면, 잠재적인 솔루션은 문제를 해결하는 데 컴퓨팅 자원들이 고갈되었음(drained)을 증명해야 한다. 일부 유형의 무허가 블록체인들에서, 채굴자들은 블록을 올바르게 채굴한 가치(예: 코인들, 등)로 보상될 수 있다.
[00106] 여기서, PoW 프로세스는, 블록들을 체인으로 연결하는 것(chaining)과 함께, 블록체인 수정들을 극도로 어렵게 만드는데, 공격자가 한 블록의 수정들이 허용되게 하기 위해 모든 후속 블록들을 수정해야 하기 때문이다. 또한, 새로운 블록들이 채굴됨에 따라, 블록을 수정하는 것의 어려움도 증가하고, 후속 블록들의 수도 증가한다. 분산(366)를 통해, 성공적으로 검증된 블록은 무허가 블록체인(352)을 통해 분산되고 모든 노드들(354)은 무허가 블록체인(352)의 감사 가능한 원장인 다수 체인(a majority chain)에 상기 블록을 추가한다. 또한, 발신자(356)에 의해 제출된 트랜잭션의 가치는 예치되거나(deposited) 또는 그렇지 않으면 수신자 디바이스 (358)의 디지털 지갑에 전송된다.
[00107] 도 4a는 예시적인 실시예들에 따른 피어 연산 동안 병렬로 블록들을 검증하는 프로세스(400A)를 도시한다. 도 4a를 참조하면, 블록체인 피어(420)는 블록체인(424) 및 상태 데이터베이스(426)를 포함하는 로컬 블록체인 원장(422)을 복원할 때 부팅 또는 복구 프로세스 동안 복수의 블록들(411-414)을 동시에 검색할 수 있다.
[00108] 기존 블록체인 프로토콜들에서, 디폴트로, 블록체인 피어는 재부팅하는 동안 많은 애플리케이션을 시작해야 하며, 동시에 블록체인의 다른 블록들을 순차로 실행해야 한다. 블록들이 순차로 실행되기 때문에 부팅 시간이 길어진다. 그러나, 예시적인 실시예들에서, 블록체인 피어(420)는 블록들(411-414)을 병렬로 실행할 수 있으며, 이는 전체 블록체인(410)에 대한 블록 검증을 완료하는 데 필요한 시간을 절약한다. 슬롯들에서 트랜잭션들의 부분 정렬(the partial ordering)로 인해 다수 블록들의 병렬 검증이 이용 가능하다. 이로 인해 충돌되는 피어들(crashed peers) 및/또는 처음으로 부팅되는 새로운 피어들의 복구 속도가 빨라진다.
[00109] 예를 들어, 블록체인 피어(420)는 복구 프로세스의 속도를 높이기 위해 다수 물리적 코어들을 사용할 수 있다. 블록체인 피어(420)가 복구 프로세스를 시작할 때, 블록체인 피어(420)는 가십 프로토콜(gossip protocol)을 통해 다른 피어(도시하지 않음)로부터 블록들을 수신할 수 있다. 응답으로, 블록체인 피어(420)는 동일 슬롯에 속하는 블록들(411-414)을 식별할 수 있다. 동일 슬롯에 속하는 이들 블록들(411-414)은 여러 스레드들(블록체인 피어(420) 내의 다수 물리적 코어들에서 실행될 수 있음)을 사용하여 동시에 복원될 수 있다. 이 블록 간 병렬 처리는 블록들을 선형 시퀀스로 실행해야 하는 현재 시스템들에 비해 복구 시간을 향상시킨다.
[00110] 예를 들어, 프로세스(400A) 동안, 블록체인 피어(420)는 이웃하는 피어들로부터 블록들을 수집할 수 있다. 수집 프로세스는 부팅 또는 다시 시작하는 동안 수행될 수 있다. 블록체인 피어(420)는 또한 자신의 로컬 원장(422)을 초기화할 수 있다. 블록체인 피어(420)는 블록들(411-414)을 동시에 검색할 수 있고, 동시에 다른 코어들/프로세서들을 사용하여 블록들(411-414)을 동시에 독립적으로 검증할 수 있다(추가 처리 없이). 블록체인 피어(420)는 블록체인 피어(420)의 다른 코어들을 통해 상태 데이터베이스(426)를 병렬로 업데이트할 수 있다. 그 결과 피어 복구/부팅 시간이 단축된다. 블록체인(410)에서 부분 정렬된(partially ordered) 트랜잭션들을 사용하면, 추가 처리 없이 동일 슬롯에 속한 다수의 블록들을 병렬로 검증할 수 있다.
[00111] 도 4b는 예시적인 실시예들에 따라 쿼리 검색 연산(a query retrieval operation) 동안 블록들의 검증을 스킵하는(skip) 프로세스(400B)를 도시한다. 도 4b를 참조하면, 블록체인 피어(420)는 블록(415)에 저장된 트랜잭션에 대한 쿼리를 수신한다. 쿼리는 클라이언트(430) 등으로부터 수신될 수 있다. 응답으로, 블록체인 피어(420)는 블록(415)과, 블록체인(410)의 이전 블록들을 검증할 수 있다. 그러나, 기존의 블록체인 원장에서 수행되는 모든 블록들을 검증하는 대신, 블록체인 피어(420)는 블록(415)에 종속되지 않는 블록들을 스킵하고 그들을 검증 프로세스에서 제거할 수 있다.
[00112] 기존 블록체인 프로토콜들에서는, 디폴트로, 피어 노드는 현재 블록의 키들에 대한 쿼리에 대답하기 전에 현재 블록의 모든 이전 블록들을 검증해야 한다. 이 검증에서는 블록들이 순차적으로 검증되기 때문에 쿼리 응답 시간이 길어진다. 그러나, 현재 블록의 키들은 이전 블록에 종속되지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 쿼리에 대답하기 전에 체인의 이전 블록들을 검증하는 것은 필수이다. 이와 대조적으로, 프로세스(400B)에서, 블록체인 피어(420)는 쿼리에 대답하기 전에 모든 선행 블록들을 실행할 필요가 없으므로, 쿼리에 대답하는 데 필요한 시간을 절약할 수 있다. 예를 들어, 블록체인 피어(420)는 쿼리의 블록(415)을 포함하는 슬롯(i)에서 블록들을 스킵 할 수 있다. 또한, 블록체인 피어(420)는 다른 블록들(예를 들어, 슬롯(i-1))이 블록(415)의 종속 트랜잭션들을 포함하지 않는 경우 다른 블록을 스킵 할 수 있다. 이 스킵하기는 블록이 블록(415)에 종속될 때까지 계속될 수 있다.
[00113] 예를 들어, 블록체인 피어(420)는 슬롯(i)의 블록(415)에 저장된 트랜잭션에 대한 쿼리를 수신할 수 있다. 현재 블록과 동일 슬롯(i) 내에 있는 다른 블록들은 검증을 위해 계류 중(pending)일 수 있다(또는 블록체인 피어(420)에 의해 수신되지 않았을 수도 있음). 그러나, 블록체인 피어(420)는 쿼리에 응답하기 전에 이들 블록들을 스킵하고 현재 블록만 검증할 수 있다(동일 슬롯에 있는 다른 블록의 검증에 대해 신경 쓰지 않음). 따라서, 블록체인 피어는 블록(415) 이전의(prior) 체인 내의 다음 블록들을 식별하고 그 사이의 나머지 블록은 스킵 할 수 있다. 그 결과, 쿼리 응답 시간이 빨라지고 향상되었다. 또한, 상태 데이터베이스(426)는 현재 블록 검증 후에 업데이트되고, 쿼리 응답이 제공된다. 동일 슬롯의 나머지 블록이 검증된 후, 상태 데이터베이스(426)가 그에 따라 업데이트된다. 그러나, 이러한 업데이트들은 쿼리 응답에 영향을 주지 않는다.
[00114] 도 4c는 예시적인 실시예들에 따라 병렬 처리 옵션들을 결정하기 위해 트랜잭션들을 DAG들에 매핑하는 프로세스(400C)를 예시하는 도면이다. 하나의 조직은 블록체인 네트워크에서 다수의 피어들을 실행할 수 있다. 디폴로트로, 기존 블록체인 프로토콜들에서, 조직의 모든 피어들은 각 블록 내의 트랜잭션들을 독립적으로 순차적으로 실행함으로써 모든 유효한 트랜잭션들을 상태 데이터베이스에 커밋한다. 일부 실시 예들에서, 앵커 피어 노드(an anchor peer node)만은, 트랜잭션 총 처리시간(turnaround time)이 방해받지 않도록, 각 블록 내의 트랜잭션들을 즉시 검증할 필요가 있을 수 있다. 각 조직 내의 다른 피어들은, 가능한 경우, 블록들을 버퍼하여(buffer), 트랜잭션들을 병렬로 실행할 수 있다. 예시적인 실시예들은 부분 정렬된 트랜잭션들의 개념에 기초한 조직의 다수 블록체인 피어들을 사용하여 트랜잭션들이 분할되어 병렬로 실행될 수 있는 메커니즘을 제공한다.
[00115] 특히, 도 4c에 프로세스(400C)를 참조하면, 블록체인 피어(420)는 인접한 슬롯들 내의 블록들에 존재하는 트랜잭션들로부터 DAG 구조들(442, 444, 446)를 구축하여 또한 슬롯들에 걸친 병렬성을 추가로 이용할 수 있다. 도 4c의 예시에서, 동일 슬롯에 3개의 블록들(블록 A, B, 및 C)이 배치된다. 부분-정렬된 트랜잭션들의 특징들 중 하나는 동일 슬롯 내의 두 블록들이 상호-종속 트랜잭션들을 포함할 수 없다는 것이다. 그러나, 각 블록은 그 내부에는 종속 트랜잭션들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 블록들 A, B, 및 C 각각은 일련의 내부-종속 트랜잭션들(intra-dependent transactions)을 포함할 수 있다. 블록체인 피어(420)는 DAG를 사용하여 이러한 내부 종속성을 그래프로 나타낼 수 있다. DAG 구조에서, 노드들은 트랜잭션들을 나타내고, 링크들은 트랜잭션들 사이에서 종속성을 나타낸다. 또한, 블록체인 피어(420)(또는 일부 다른 서비스)는 DAG 구조들(442, 444, 446)에 기초하여 병렬 처리될 트랜잭션들을 분할/나눌 수 있으므로 2개의 종속되는 트랜잭션들이 동시에 동일 조직의 다수 피어들에 걸쳐 실행되지는 않는다.
[00116] 예를 들어, 오더링 노드는 각 블록을 조직의 복수의 피어들 중에서 앵커 피어에게 전달할 수 있다. 도 4c에서, 블록체인 피어(420)는 앵커 노드(anchor node)를 나타낸다. 블록체인 피어(420)는 수신한 각 블록을 조직 내의 다른 모든 블록체인 피어들(도시되지 않음)에게 보낼 수 있다. 또한, 블록체인 피어(420)는 블록의 트랜잭션들을 적절하게 검증할 수 있다(따라서 트랜잭션 실행 상태에 대한 클라이언트의 지연이 없음). 이 검증은 도 4a의 예에서와 같이 동일 슬롯에 속하는 블록들의 병렬 검증에 기초할 수 있다.
[00117] 또한, 조직 내의 다른 피어들은 블록들을 검증하기 전에 블록을 버퍼하고 트랜잭션들 사이에서 병렬 검증이 가능한지를 알아볼 수 있다. 이들 피어들은 Slot-i 내의 블록들을 버퍼하고, 이들 블록들 내의 트랜잭션들이 슬롯-i 이후 슬롯들로부터의 트랜잭션들과 병렬로 실행될 수 있는지를 알아볼 수 있다. 피어는 슬롯-i로부터의 각 블록과 슬롯-(i+1)로부터의 하나의 블록에서 DAG를 구축하여 슬롯-(i+1)로부터의 상기 블록이 슬롯-i로부터의 블록들과 함께 검증될 수 있는지를 알아볼 수 있다. 만일 종속성이 없다면, 슬롯-(i+1)로부터의 블록은 슬롯-(i)로부터의 블록들과 병렬로 실행될 수 있다. 여기서 목표는 향상된 트랜잭션 처리량(throughput)을 달성하는 것이다. 그리고 동일 조직 내의 서로 다른 피어들가 DAG 기반 병렬 처리의 이러한 서로 다른 조합들을 구현할 수 있다. 서로 다른 피어들이 이 예에서 설명한 서로 다른 레벨들의 병렬 처리를 구현하고 있기 때문에, 동일 피어가 서로 다른 쿼리들에 대한 쿼리 응답을 가장 빨리 계산하지 못할 수 있다. 그리고 유입하는 쿼리들은, 쿼리 응답을 더 빨리 계산할 수 있는, 조직의 모든 피어에 의해서 응답될 수 있다. 이를 위해, 블록체인 피어(420)는 각 블록 A, B, 및 C에서 DAG를 구축하고, 3개의 블록들의 트랜잭션들이 병렬로 실행될 수 있는지 또는 그 들이 서로 종속적인지 결정할 수 있다. DAG(44)에는, 블록 A로부터 서로 종속적인 트랜잭션들이 도시된다. 마찬가지로, DAG(444, 446)에는, 블록들 B와 C로부터 서로 종속적인 트랜잭션들이 각각 도시된다.
[00118] 이 예에서, DAG는 다른 그룹들로부터의 트랜잭션들 간에 종속성이 없도록 트랜잭션을 그룹들로 분리하는 것을 도와주므로 따라서 한 그룹의 트랜잭션들이 다른 그룹들의 트랜잭션들과 병렬로 검증될 수 있다. DAG 기반 분석을 사용하여 트랜잭션들을 검증하는 목적은 트랜잭션을 병렬로 검증하는 것이고, 따라서, 트랜잭션들 처리량을 향상시키는 것을 달성하는 것이다.
[00119] 도 4d는 예시적인 실시예들에 따라 새로운 트랜잭션의 저장 동안 블록들을 선택적으로 검증하는 프로세스(400D)를 도시한다. 기존 블록체인 프로토콜들에서, 디폴트로, 블록체인 피어는 현재 블록들의 트랜잭션들을 검증하기 전에 현재 블록의 모든 이전 블록을 검증해야 한다. 이는 트랜잭션 처리량을 낮추게 하는 것으로 이어진다. 특히, 이전 블록 내의 키들은 현재 블록을 실행하는 피어에게 관심이 없을 수 있다(예를 들어, 이전 블록은 동일 네트워크 등의 다른 스마트 계약과 관련된 트랜잭션들을 포함할 수 있다). 예시적인 실시예들에서, 블록체인 피어(420)는 현재 블록들 내의 트랜잭션을 검증하기 전에 모든 선행 블록을 검증할 필요가 없을 수 있으며, 이는 트랜잭션 처리량을 더 높게 하는 것으로 이어진다.
[00120] 도 4d의 프로세스(400D)에서, 블록체인 피어(420)는, 오더링 노드에 이용 가능한 메타데이터(예: 해시 세트 등)로 인해 가능한 오더링 노드로부터, 현재 트랜잭션들이 종속되는 이전 트랜잭션의 세부사항들을 (그들의 블록 번호와 함께) 획득할 수 있다. 블록체인 피어(420)는 현재 트랜잭션을 검증하기 전에 현재 트랜잭션의 종속되는 선행 트랜잭션들(the dependent predecessor transactions)만을 선택적으로 검증할 수 있다(그리고 이전 블록들 내의 다른 트랜잭션들의 검증을 기다리지 않는다). 그 결과, 트랜잭션 처리량이 향상된다.
[00121] 도 1b에서 설명한 바와 같이, 오더링 노드는 모든 특정 키-값 쌍을 업데이트하는 (예를 들어, R.O.I - 이자율을 주기적으로 업데이트하는)트랜잭션들의 목록(이들 트랜잭션들 각각이 존재하는 블록과 함께)을 포함할 수 있다. 이 메타데이터는 오더링 노드에서 유지된다. 메타데이터에는 각 키의 식별 및 종속성들(an identification of each key and it’s dependencies)이 포함될 수 있다. 여기서, 블록체인 피어(420)는 트랜잭션의 읽기/쓰기 세트들의 키들을 알고 있다. 따라서, 피어는 오더링 노드로부터 이들 키들 각각에 대한 메타데이터(즉, 주어진 키를 업데이트하는 선택적 트랜잭션들 및 블록들)를 구한다. 도 4d의 예에서, 블록체인 피어(420)는 블록(37)에 대한 트랜잭션을 수신한다. 블록체인 피어(420)는, 오더링 노드의 해시 세트에 기초하여, 블록(37)로부터 트랜잭션의 키들의 종속성들이 블록들(29, 17, 및 16)에 포함되어 있음을 식별한다. 따라서, 모든 블록들을 검증하기 보다는, 블록체인 피어(420)는 블록 (37) 내의 트랜잭션에 종속되는 블록들(29, 17, 및 16)만을 선택적으로 검증할 수 있다.
[00122] 도 4d의 예에서, 블록체인 피어(420)는 오더링 노드에 의해 유지되는 메타데이터로부터 현재 블록 내의 트랜잭션의 선행 트랜잭션들의 세부사항들을 (이들 트랜잭션들이 일부인 블록 번호들과 함께) 페치(fetch) 할 수 있다. 블록 내의 (또는 블록들 간에) 다른 트랜잭션들은 다른 스마트 계약들에 의존할 수 있다. 따라서, 모든 트랜잭션들이 서로 관련되어 있는 것은 아니다.
[00123] 도 4d의 예에서, 블록체인 피어(420)는 블록(37) 내의 현재 트랜잭션의 종속적인 트랜잭션들을 포함하는 선택적 블록들만을 처리할 수 있다. 이 경우, 이들 선택된 블록들 내의 현재 트랜잭션들의 비-종속적인 트랜잭션들은 또한 검증되지 않는다. 이것은 현재 블록들의 모든 선행 블록들의 트랜잭션 검증을 완료해야 하는 요건을 극복하며, 트랜잭션 처리량을 크게 향상시킨다.
[00124] 도 4e는 예시적인 실시예들에 따라 암호화된 데이터 블록들의 부분 정렬 프로세스(400E)를 도시한다. 이 예에서, 오더링 노드(450)는 트랜잭션들이 암호화된(따라서 종속성들이 숨겨진) 상황에서도 블록들의 부분 정렬(partial ordering)을 구현할 수 있다. 예를 들어, 개인 정보 보호 문제들로 인해 읽기/쓰기 세트들과 함께 트랜잭션들이 암호화될 수 있다. 오더링 노드(450)가 트랜잭션들을 슬롯 방식으로 배열할 수 있게 하기 위해, 각각의 암호화된 트랜잭션은 그것과 연관된 키를 가질 수 있다. 여기서, 키들은 클라이언트, 피어, 등과 같은 트랜잭션 제출자에 의해 할당될 수 있다. 서로 연관된 트랜잭션은, 동일 키가 제출될 수 있다. 도 4e의 예에서, 키들은 “품질(quality)”, “결제(payment)”, 및 “배송(shipment)”이다.
[00125] 이 예에서, 키들은 트랜잭션들에 할당되며 다른 키 이름들을 포함할 수 있다. 동일 키들을 사용하는 트랜잭션들은 서로에게 종속될 수 있다. 그러나, 서로 다른 키들을 가진 트랜잭션들은 그들 사이에 종속성을 가져서는 안 된다. 예를 들어, 품질 키를 사용하는 트랜잭션에 대한 읽기/쓰기 세트들은 배송 키가 할당된 트랜잭션에 대한 읽기/쓰기 세트들과 달라야 한다. 다양한 실시예들에 따르면, 오더링 노드(450)는 암호화된 트랜잭션들의 경우, 슬롯들에 트랜잭션들을 배열하고, 병렬성의 이점들을 활용하기 위해 이들 키들을 활용할 수 있다. 특히, 오더링 노드(450)는 품질 키를 갖는 트랜잭션들의 블록들을 클러스터(452)에 할당하고, 결제 키를 갖는 트랜잭션들의 블록들을 클러스터(454)에 할당하며, 배송 키를 갖는 트랜잭션들의 블록들을 클러스터(456)에 할당한다. 여기에서, 모든 트랜잭션들은 암호화되지만 오더링 노드는 각 블록에 대한 키 클러스터들을 알고 있다.
[00126] 다양한 실시예들에 따르면, 오더링 노드(450)는 블록체인(460) 상의 슬롯 내에 블록들을 배열할 수 있다. 특히, 클러스터들(442, 444, 446)의 각각으로부터 하나의 블록이 동일 슬롯에서 병렬로 정렬될 수 있다(ordered). 따라서 슬롯 내의 최대 블록들 수는 키 클러스터들의 수와 같을 수 있다. 여기서, 블록들은 그 안에 저장된 트랜잭션들의 키를 나타내기 위해 식별자들(462)로 라벨 된다. 이러한 방식으로, 암호화된 트랜잭션들은 여전히 슬롯들 내에 배열될 수 있다. 키들은 트랜잭션 제출자에 의해 트랜잭션-기반으로 할당된다. 오더링 노드(450)는 이들 키들을 사용하여 동일 키를 가진 트랜잭션들 블록이 어느 슬롯에 속해야 하는지를 결정한다.
[00127] 도 5는 예시적인 실시예들에 따라 피어 연산 동안 병렬로 블록들을 검증하는 방법(500)을 도시한다. 예를 들어, 방법(500)은 피어 복구 연산, 피어 스타트업/부트 연산 동안 수행될 수 있다. 도 5를 참조하면, 단계(510)에서, 상기 방법은 이웃 블록체인 피어로부터 블록체인의 블록들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 블록들은 부팅 과정, 복구 과정, 검증 과정 등에서 블록체인 피어에 의해 수신될 수 있다. 이웃 피어들은 블록들을 수신하는 피어와 동일 블록체인 네트워크에 포함될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 블록체인 피어가 복구 또는 부팅 연산을 수행할 때, 상기 방법은 부팅 및 복구 프로세스 중 적어도 하나 동안 로컬 블록체인 원장을 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[00128] 단계(520)에서, 상기 방법은 블록체인 내의 동일 슬롯에 속하는 수신된 블록들 중에서 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 둘 또는 그 이상의 블록들은 슬롯 내의 다른 블록들의 트랜잭션들에 대해 비-종속적인 트랜잭션들만을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 블록 내의 트랜잭션들 중 어느 것도 제2 블록 내의 트랜잭션들에 종속되지 않고 그 반대의 경우도 성립할 때 제1 및 제2 블록은 비-종속 블록들로 간주될 수 있다. 그러나, 제1 블록 내의 트랜잭션들이 제1 블록 내의 다른 트랜잭션들에 종속되는 것은 가능하다. 마찬가지로, 제2 블록 내의 트랜잭션들은 제2 블록 내의 다른 트랜잭션들에 종속될 수 있다. 그러나, 상기 트랜잭션들은 블록 간 종속성들(inter-block dependencies)은 가질 수 없다.
[00129] 일부 실시 예들에서, 상기 식별하는 단계는 수신된 블록들에 저장된 해시 값들에 기초하여 수신된 블록들 중 어느 것이 동일 슬롯에 속하는지를 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 식별하는 단계는 상기 블록들의 직전 해시 값이 상기 블록체인 상의 직전 슬롯에 저장된 다수의 블록들의 해시들의 함수일 때 블록은 현재 슬롯에 속한다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
[00130] 단계(530)에서, 상기 방법은 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행함을 통해 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 단계(540)에서, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 상기 방법은 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장에 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 검증하는 단계는 상기 블록체인 피어의 둘 또는 그 이상의 독립적인 프로세서 코어들 상에서 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로(시간적으로 중첩) 동시에 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
[00131] 일부 실시 예들에서, 상기 방법은 직전 슬롯에 속하는 블록체인 상의 둘 또는 그 이상의 다른 블록들을 식별하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 예에서, 상기 방법은 상기 둘 또는 그 이상의 다른 블록들이 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들에 종속되지 않을 때 상기 동일 슬롯에 속하는 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들과 병렬로 상기 직전슬롯에 속하는 상기 둘 이상의 다른 블록들을 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[00132] 도 6a는 예시적인 실시예들에 따라 다양한 연산들을 수행하도록 구성된 물리적 하부구조(610)를 포함하는 예시적인 시스템(600)을 예시한다. 도 6a를 참조하면, 물리적 하부구조(610)는 모듈(612) 및 모듈(614)을 포함한다. 모듈(614)은 블록체인(620) 및 스마트 계약(630)(블록체인(620)에 상주할 수 있음)을 포함하며, 이는 예시적인 실시예들 중 어느 하나에 포함된 연산 단계들(608) 중 어느 하나를 (모듈(612) 내에서) 실행할 수 있다. 단계들/연산들(608)은 설명되거나 도시된 실시예들 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있고 하나 또는 그 이상의 스마트 계약들(630) 및/또는 블록체인들(620)으로부터 기록되거나 판독되는 출력 또는 기록된 정보를 나타낼 수 있다. 물리적 하부구조(610), 모듈(612), 및 모듈(614)은 하나 또는 그 이상의 컴퓨터들, 서버들, 프로세서들, 메모리들, 및/또는 무선 통신 디바이스들을 포함할 수 있다. 또한, 모듈(612)과 모듈(614)은 동일 모듈일 수 있다.
[00133] 도 6b는 예시적인 실시예들에 따라 다양한 연산들을 수행하도록 구성된 다른 예시적인 시스템(640)을 도시한다. 도 6b를 참조하면, 시스템(640)은 모듈(612) 및 모듈(614)을 포함한다. 모듈(614)은 블록체인(620) 및 스마트 계약(630) (블록체인(620)에 상주할 수 있음)을 포함하며, 이는 예시적인 실시예들 중 어느 하나에 포함된 연산 단계들(608) 중 어느 하나를(모듈(612) 내에서) 실행할 수 있다. 단계들/동작들(608)은 설명되거나 도시된 실시예들 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있고 하나 또는 그 이상의 스마트 계약들(630) 및/또는 블록체인들(620)로부터 기록되거나 판독되는 출력 또는 기록된 정보를 나타낼 수 있다. 물리적 하부구조(610), 모듈(612), 및 모듈(614)은 하나 또는 그 이상의 컴퓨터들, 서버들, 프로세서들, 메모리들, 및/또는 무선 통신 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 모듈(612)과 모듈(614)은 동일 모듈일 수 있다.
[00134] 도 6c는 예시적인 실시예들에 따라 계약 당사자들 사이에 스마트 계약 구성을 이용하도록 구성된 예시적인 시스템과 블록체인에서 스마트 계약 조건들을 시행하도록 구성된 중개 서버를 도시한다. 도 6c를 참조하면, 구성(650)은 하나 또는 그 이상의 사용자 디바이스들(652 및/또는 656)을 명시적으로 식별하는 스마트 계약(630)에 의해 주도된(driven) 통신 세션, 자산 이전 세션 또는 프로세스 또는 절차를 나타낼 수 있다. 스마트 계약 실행의 실행, 연산들 및 결과들은 서버(654)에 의해서 관리될 수 있다. 스마트 계약(630)의 내용은 스마트 계약 트랜잭션에 대한 당사자인 주체(652, 656) 중 하나 또는 그 이상에 의한 디지털 서명들을 요구할 수 있다. 스마트 계약 실행 결과들은 블록체인 트랜잭션으로 블록체인(620)에 기록될 수 있다. 스마트 계약(630)은 하나 또는 그 이상의 컴퓨터들, 서버들, 프로세서들, 메모리들 및/또는 무선 통신 장치들에 상주할 수 있는 블록체인(620)에 상주한다.
[00135] 도 6d는 예시적인 실시예들에 따라 블록체인을 포함하는 시스템(660)을 도시한다. 도 6d의 예를 참조하면, 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API) 게이트웨이(662)는 블록체인 논리(예를 들어, 스마트 계약(630) 또는 다른 체인코드) 및 데이터(예를 들어, 분산 원장 등)에 액세스하기 위한 공통 인터페이스를 제공한다. 이 예에서, API 게이트웨이(662)는 하나 또는 그 이상의 주체들(652 및 656)을 블록체인 피어(즉, 서버(654))에 연결함으로써 블록체인에서 트랜잭션들(호출, 쿼리들 등)을 수행하기 위한 공통 인터페이스이다. 여기서, 서버(654)는 세계 상태의 사본을 보유하는 블록체인 네트워크 피어 컴포넌트이고, 클라이언트들(652 및 656)이 세계 상태에 대한 데이터를 쿼리하고 블록체인 네트워크에 트랜잭션들을 제출할 수 있도록 하는 분산 원장이며, 여기서, 계약(630) 및 보증 정책에 따라, 승인 피어들이 스마트 계약들(630)을 실행할 것이다.
[00136] 상기 실시예들은 하드웨어로, 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램으로, 펌웨어로, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 스토리지 매체와 같은, 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램은 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 플래시 메모리, 읽기-전용 메모리("ROM"), 지울 수 있는 프로그래밍 가능한 읽기-전용 메모리("EPROM"), 전기적으로 지울 수 있는 프로그램 가능한 읽기-전용 메모리(“EEPROM”), 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, 컴팩트 디스크 읽기-전용 메모리("CD-ROM"), 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 스토리지 매체가 있다.
[00137] 예시적인 스토리지 매체는 프로세서가 스토리지 매체로부터, 정보를 읽고 정보를 기록할 수 있도록, 프로세서에 연결될 수 있다. 대안적으로, 스토리지 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 스토리지 매체는 오더링형 집적 회로("ASIC")에 상주할 수 있다. 대안으로, 프로세서와 스토리지 매체는 별개의 컴포넌트들로 존재할 수 있다.
[00138] 도 7a는 예시적인 실시예들에 따라 분산 원장(720)에 새로운 블록이 추가되는 프로세스(700)을 도시하고, 도 7b는 예시적인 실시예들에 따라, 블록체인을 위한 새로운 데이터 블록 구조(730)의 내용을 도시한다. 도 7a를 참조하면, 클라이언트들(도시하지 않음)은 블록체인 노드들(711, 712, 713)에 트랜잭션들을 제출할 수 있다. 클라이언트들은 블록체인(720)에서 활동(activity)을 실행하기 위해 모든 소스로부터 지시를 받을 수 있다. 예를 들어, 클라이언트들은 블록체인에 대한 트랜잭션들을 제안하는 디바이스, 사람 또는 주체와 같은, 요청자를 대신하여 작동하는, 애플리케이션일 수 있다. 복수의 블록체인 피어들(예: 블록체인 노드들 711, 712, 713)은 블록체인 네트워크의 상태와 분산 원장(720)의 사본을 유지할 수 있다. 클라이언트들이 제안한 트랜잭션들을 시뮬레이션 및 승인하는 승인 피어들과 승인을 확인하고, 트랜잭션들을 검증하고, 분산 원장(720)에 트랜잭션들을 커밋하는 커밋 피어들을 포함하여 블록체인 네트워크에 다양한 유형의 블록체인 노드들/피어들이 존재할 수 있다. 이 예에서, 블록체인 노드들(711, 712, 713)은 보증자 노드, 커미터 노드 또는 둘 다의 역할을 수행할 수 있다.
[00139] 분산 원장(720)은 블록들 내의 불변하고, 시퀀스된 레코드들(immutable, sequenced records in blocks), 및 블록체인(722)의 현재 상태를 유지하는 상태 데이터베이스(724) (현재 세계 상태)를 저장하는 블록체인을 포함한다. 하나의 분산 원장(720)은 채널당 존재할 수 있고 각 피어는 자신이 멤버인 각 채널을 위한 분산 원장(720)의 자신의 사본을 유지한다. 블록체인(722)은 각 블록이 N개의 트랜잭션 시퀀스를 포함하는 해시-링크 블록들로서 구조화된(structured), 트랜잭션들 로그(log)이다. 블록들은 도 7b에 도시된 바와 같은 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 블록들의 링크(도 7a에서 화살표로 표시)는 현재 블록의 블록 헤더 내에 이전 블록 헤더의 해시를 추가함으로써 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 블록체인(722)의 모든 트랜잭션들은 순차화 되고(sequenced) 그리고 암호적으로 서로 링크되는데, 이는 해시-링크들을 파괴하지 않고서 블록체인 데이터를 변조하는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 링크들로 인해, 블록체인(722)의 최신 블록은 그 것 이전에 발생한 모든 트랜잭션을 나타낸다. 블록체인(722)은, 추가 전용 블록체인 워크로드(an append-only blockchain workload)를 지원하는, 피어 파일 시스템(로컬 또는 부착된 스토리지)에 저장될 수 있다.
[00140] 블록체인(722) 및 분산 원장(722)의 현재 상태는 상태 데이터베이스(724)에 저장될 수 있다. 여기서, 현재 상태 데이터는 블록체인(722)의 체인 트랜잭션 로그에 포함된 모든 키들에 대한 최신 값을 나타낸다. 체인코드 호출들은 상태 데이터베이스 (724)의 현재 상태에 대해 트랜잭션들을 실행한다. 이러한 체인코드 상호작용을 매우 효율적으로 만들기 위해, 모든 키들의 최신 값이 상태 데이터베이스(724)에 저장된다. 상태 데이터베이스(724)는 블록체인(722)의 트랜잭션 로그에 대한 인덱스 된 뷰를 포함할 수 있고, 따라서 그 것은 언제든지 상기 체인으로부터 재생성 될 수 있다. 상태 데이터베이스(724)는, 트랜잭션들이 수용되기 전에, 피어 시작 시 자동으로 복구(또는 필요한 경우 생성)될 수 있다.
[00141] 승인 노드들은 클라이언트들로부터 트랜잭션들을 수신하고 시뮬레이트 된 결과들에 기초하여 트랜잭션을 승인한다. 보증 노드들은 트랜잭션 제안들을 시뮬레이트 하는 스마트 계약들을 보유한다. 보증 노드가 트랜잭션을 보증할 때, 보증 노드로부터 클라이언트 애플리케이션에 대한 서명된 응답인 트랜잭션 보증(a transaction endorsement)을 보증 노드들은 생성하며, 이는 시뮬레이트 된 트랜잭션의 보증을 표시한다. 트랜잭션을 보증하는 방법은 체인코드 내에서 명시될 수 있는 보증 정책에 따라 다르다. 보증 정책의 예는 "대다수의 보증 피어들은 트랜잭션을 보증해야 한다"이다. 채널들마다 보증 정책들이 다를 수 있다. 승인된 트랜잭션들은 클라이언트 애플리케이션에 의해 오더링 서비스(710)로 전달된다.
[00142] 오더링 서비스(710)는 승인된 트랜잭션들을 수용하고(accept), 그들을 하나의 블록으로 정렬하고(order), 상기 블록들을 커밋팅 피어들에게 전달한다. 예를 들어, 오더링 서비스(710)는 트랜잭션의 임계값이 도달되었 때, 타이머가 타임아웃이 되었을 때, 또는 다른 조건에 도달했을 때 새로운 블록을 개시할 수 있다. 도 7a의 예에서, 블록체인 노드(712)는 블록체인(720)에 저장하기 위해 새로운 데이터 블록(730)을 수신한 커밋팅 피어이다. 상기 블록체인 내의 제1 블록은 제네시스 블록이라고 하고, 이는 상기 블록체인에 관한 정보, 상기 블록체인의 멤버들에 관한 정보, 상기 블록체인에 저장된 데이터, 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
[00143] 오더링 서비스(710)는 오더러들의 클러스터로 구성될 수 있다. 오더링 서비스(710)는 트랜잭션들, 스마트 계약들을 처리하거나, 및 공유 원장을 유지하지 않는다. 오히려, 오더링 서비스(710)는 승인된 트랜잭션들을 수용하고 이러한 트랜잭션들이 분산 원장(720)에 커밋된 순서(order)를 명시할 수 있다. 블록체인 네트워크의 아키텍처는 '오더링'의 특정 구현(예: Solo, Kafka, BFT 등)이 플러그 가능한 컴포넌트가 되도록 설계될 수 있다.
[00144] 트랜잭션들은 일관된 순서로(a consistent order) 분산 원장(720)에 기록된다. 트랜잭션들의 순서는 상태 데이터베이스(724)에 대한 업데이트들이 네트워크에 커밋될 때 그들이 유효함을 보장하기 위해 설정된다. 암호화 퍼즐의 솔빙(solving) 또는 마이닝(mining)을 통해 오더링이 발생하는 암호화폐 블록체인 시스템(예: 비트코인 등)과 달리, 이 예에서 분산 원장(720)의 당사자들은 상기 네트워크에 가장 적합한 오더링 메커니즘을 선택할 수 있다.
[00145] 오더링 서비스(710)가 새로운 데이터 블록(730)을 초기화할 때, 새로운 데이터 블록(730)은 커밋팅 피어들(예를 들어, 블록체인 노드들(711, 712, 및 713))로 브로드캐스트 될 수 있다. 응답으로, 각 커밋팅 피어는 읽기 세트와 쓰기 세트가 상태 데이터베이스(724)의 현재 세계 상태와 여전히 일치(match)함을 보장하기 위해 체크함으로써 새로운 데이터 블록(730) 내의 트랜잭션을 검증한다. 구체적으로, 커밋팅 피어는 보증인들이 트랜잭션을 시뮬레이트 할 때 존재했던 읽기 데이터가 상태 데이터베이스(724) 내의 현재 세계 상태와 동일한지(identical)를 결정할 수 있다. 커밋팅 피어가 트랜잭션을 검증할 때, 트랜잭션은 분산 원장(720)의 블록체인(722)에 기록되고, 상태 데이터베이스(724)는 읽기-쓰기 세트로부터의 쓰기 데이터로 업데이트된다. 만일 트랜잭션이 실패한다면, 즉 만일 커밋팅 피어가 읽기-쓰기 세트가 상태 데이터베이스(724)의 현재 세계 상태와 일치하지 않다는 것을 발견하면 하나의 블록에 정렬된 트랜잭션은 여전히 상기 블록에 포함되지만 유효하지 않은 것으로 표시되고 상태 데이터베이스(724)는 업데이트되지 않는다.
[00146] 도 7b를 참조하면, 분산 원장(720)의 블록체인(722)에 저장된 새로운 데이터 블록(730)(데이터 블록이라고도 함)은 블록 헤더(740), 블록 데이터(750) 및 블록 메타데이터(760)와 같은 다수 데이터 세그먼트들을 포함할 수 있다. 도 7b에 도시된 새로운 데이터 블록(730) 및 그것의 내용들과 같은, 다양한 도시된 블록들 및 그들의 내용들은, 단지 예들일 뿐이며 예시적인 실시예들의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 새로운 데이터 블록(730)은 N개의 트랜잭션(들)(예를 들어, 1, 10, 100, 500, 1000, 2000, 3000 등)의 트랜잭션 정보를 블록 데이터(750) 내에 저장할 수 있다.
[00147] 다양한 실시예들에 따르면, 새로운 데이터 블록(730)은 블록 헤더(740) 내의 블록체인 상의 이전 슬롯에 대한 링크를 포함할 수 있다. 특히, 블록 헤더(740)는 블록들의 이전 슬롯의 해시 함수(742)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 해시 함수(742)는 직전 슬롯에 포함된 블록들 세트의 해시들(또는 블록들 세트 내의 문서들의 해시들)의 XOR을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 해시 함수(742)는 이전 슬롯에 포함된 블록들 세트의 해시들(또는 블록들 세트 내의 문서들의 해시들)의 복합 해시(a compounding hash)를 포함할 수 있다.
[00148] 블록 헤더(740)는 또한 고유 블록 번호, 새로운 데이터 블록(730)의 블록 데이터(750)의 해시, 등을 포함할 수 있다. 새로운 데이터 블록(730)의 블록 번호는 고유할 수 있고 0으로부터 시작하는 증분/순차적 순서(an incremental /sequential order)와 같은 다양한 순서들로 할당될 수 있다.
[00149] 블록 데이터(750)는 새로운 데이터 블록(730) 내에 기록된 각 트랜잭션의 트랜잭션 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 트랜잭션 데이터는 하나 또는 그 이상의 트랜잭션 유형, 버전, 타임스탬프, 분산 원장(720)의 채널 ID, 트랜잭션 ID, 에포크(an epoch), 페이로드 가시성(a payload visibility), 체인코드 경로(배치 tx), 체인코드 이름, 체인코드 버전, 입력(체인코드 및 함수들), 공개 키(public key) 및 인증서와 같은 클라이언트(생성자) 신원(identity), 클라이언트의 서명, 보증인들의 신원들, 보증인 서명들, 제안 해시, 체인코드 이벤트들, 응답 상태, 네임스페이스, 읽기 세트(트랜잭션에 의해서 읽은 키 및 버전 목록 등), 쓰기 세트(키 및 값 , 등의 목록), 시작 키, 종료 키, 키들의 목록, 머클 트리 쿼리 요약(a Merkle tree query summary) 등을 포함할 수 있다. 트랜잭션 데이터는 N개의 트랜잭션들 각각에 대해 저장될 수 있다.
[00150] 블록 메타데이터(760)는 메타데이터의 다수 필드들을 저장할 수 있다(예를 들어, 바이트 어레이 등으로서). 메타데이터 필드들은 블록 생성 시 서명, 마지막 구성 블록에 대한 참조, 블록 내에서 유효 및 무효의 트랜잭션들을 식별하는 트랜잭션 필터, 블록을 정렬한 오더링 서비스의 지속된 마지막 오프셋(last offset persisted of an ordering service) 등을 포함할 수 있다. 서명, 마지막 구성 블록 및 오더러 메타데이터(the orderer metadata)는 오더링 서비스(710)에 의해 추가될 수 있다. 한편, 블록의 커미터(블록체인 노드(712)와 같은)는 승인 정책, 읽기/쓰기 세트들의 검증 등에 기초하여 유효성/무효성 정보를 추가할 수 있다. 트랜잭션 필터는 블록 데이터(750)의 트랜잭션들 수와 동일 크기의 바이트 어레이 및 트랜잭션이 유효/무효였는지를 식별하는 검증 코드를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 비록 도 7b에 도시되지는 않았지만, 블록 메타데이터(760)는 추천된 스마트 계약들의 메타데이터를 그 안에 저장할 수 있다.
[00151] 도 7c는 본 명세서에 설명된 실시예들에 따른 디지털 콘텐츠를 위한 블록체인(770)의 일 실시예를 도시한다. 디지털 콘텐츠는 하나 또는 그 이상의 파일들 및 연관된 정보를 포함할 수 있다. 상기 파일들은 미디어, 이미지들, 비디오, 오디오, 텍스트, 링크들, 그래픽들, 애니메이션들, 웹 페이지들, 문서들, 또는 기타 형태들의 디지털 콘텐츠를 포함할 수 있다. 블록체인의 변경 불가능한 추가 전용 특징들은, 디지털 콘텐츠의 무결성, 유효성, 및 진정성을 보호하기 위한 보호장치(safeguard)로서 기능을 수행하고, 이 것은 허용 규칙들(admissibility rules)이 적용되는 법률 절차(in legal proceedings), 또는 증거가 고려되는 기타 설정들 또는 디지털 정보의 표시 및 사용이 다른 방식으로 관심이 있는 경우에 적합하게 사용할 수 있다. 이 경우, 디지털 컨텐츠를 디지털 증거라고 할 수 있다.
[00152] 블록체인은 다양한 방식들로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 디지털 콘텐츠는 블록체인 자체에 포함되고 블록체인 자체로부터 액세스될 수 있다. 예를 들어, 블록체인의 각 블록은 연관된 디지털 콘텐츠를 따라 참조 정보(예: 헤더, 값 등)의 해시 값을 저장할 수 있다. 해시 값 및 연관된 디지털 콘텐츠는 함께 암호화될 수 있다. 따라서, 각 블록의 디지털 컨텐츠는 블록체인의 각 블록을 암호 해독함으로써 접근될 수 있으며, 각 블록의 해시 값은 이전 블록을 참조하기 위한 기초로서 사용될 수 있다. 이것은 다음과 같이 예시될 수 있다.
Figure pct00001
[00153] 일 실시예에서, 디지털 콘텐츠는 블록체인에 포함되지 않을 수 있다. 예를 들어, 블록체인은 디지털 콘텐츠 없이 각 블록 콘텐츠의 암호화된 해시들을 저장할 수 있다. 디지털 콘텐츠는 원본 파일의 해시 값과 관련하여 다른 저장 영역 또는 메모리 주소에 저장될 수 있다. 다른 저장 영역은 블록체인을 저장하는 데 사용되는 동일 스토리지 디바이스이거나 또 다른 저장 영역 또는 별도의 관계형 데이터베이스일 수 있다. 각 블록의 디지털 콘텐츠는 관심 블록의 해시 값을 획득하거나 쿼리한 다음 실제 디지털 콘텐츠에 대응하여 저장된, 저장 영역에서 해당 해시 값을 조회함으로써 참조되거나 액세스될 수 있다. 이 연산은, 예를 들어, 데이터베이스 게이트키퍼(a database gatekeeper)에서 수행될 수 있다. 이것은 다음과 같이 예시될 수 있다.
Figure pct00002
[00154] 도 7c의 예시적인 실시예에서, 블록체인(770)은, N ≥ 1인, 정렬된 시퀀스로(in an ordered sequence) 암호화로 링크된 다수의 블록들(7781, 7782, … 778N)을 포함한다. 블록들(7781, 7782, … 778N)을 링크하기 위해 사용된 암호화는 다수의 키가 있거나 키가 없는 해시 함수들 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 블록들(7781, 7782, … 778N)은 블록들 내의 정보에 기초하는 입력들로부터 n-비트 영숫자 출력들(n은 256 또는 다른 숫자임)을 생성하는 해시 함수의 대상(subject to)이 된다. 그러한 해시 함수의 예들은, SHA-유형(SHA는 Secured Hash Algorithm의 약자) 알고리즘, 머클-댐가드(Merkle-Damgard) 알고리즘, HAIFA 알고리즘, 머클-트리(Merkle-tree) 알고리즘, 난스(nonce)-기반 알고리즘 및 비-충돌-방지 PRF 알고리즘을 포함하지만, 이에 국한하지는 않는다. 다른 실시예에서, 블록들(7781, 7782, … 778N)은 해시 함수와 다른 함수에 의해 암호로 링크될 수 있다. 예시의 목적으로, 다음 설명은 해시 함수, 예를 들어 SHA-2를 참조하여 진행된다.
[00155] 블록체인 내의 각 블록들(7781, 7782, …, 778N)은 헤더, 파일 버전, 및 값을 포함한다. 상기 헤더와 상기 값은 블록체인에서 해싱의 결과로서 블록마다 다르다. 일 실시예에서, 상기 값은 헤더에 포함될 수 있다. 파일의 버전은 원본 파일이거나 원본 파일의 다른 버전일 수 있고, 이에 관해서는 후술한다.
[00156] 블록체인의 제1 블록(7781)은 제네시스 블록(genesis block)이라고 하며 헤더(7721), 원본 파일(7741), 초기값(7761)을 포함한다. 제네시스 블록과, 실제로 모든 후속 블록들에 사용되는 해싱 체계(hashing scheme)는, 변화할 수 있다(vary). 예를 들어, 제1 블록(7781)의 모든 정보가 한 번에 해시되거나, 제1 블록(7781)의 정보 각각 또는 일부가 별도로 해시된 후, 별도로 해시된 부분들이 수행될 수 있다.
[00157] 헤더(7721)는 하나 또는 그 이상의 초기 파라미터들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 버전 번호, 타임스탬프, 난스(nonce), 루트 정보, 난이도, 합의 프로토콜, 기간, 미디어 형식, 소스, 설명 키워드들 및/또는 원본 파일(7741) 및/또는 블록체인과 연관된 기타 정보를 포함할 수 있다. 헤더(7721)는 자동으로(예: 블록체인 네트워크 관리 소프트웨어에 의해) 생성되거나 블록체인 참가자에 의해 수동으로 생성될 수 있다. 블록체인의 다른 블록들(7782 t부터 778N) 내의 헤더와 달리 제네시스 블록 내의 헤더(7721)는 단지 이전 블록이 없기 때문에 이전 블록을 참조하지는 않는다.
[00158] 제네시스 블록 내의 원본 파일(7741)은, 예를 들어, 블록체인에 포함되기 전에 처리가 있거나 없는 디바이스에 의해 캡처 된 데이터일 수 있다. 원본 파일(7741)은 디바이스, 미디어 소스, 또는 노드로부터 시스템의 인터페이스를 통해 수신된다. 원본 파일(7741)은, 예를 들어, 수동 또는 자동으로 사용자, 디바이스 및/또는 시스템 프로세서에 의해 생성될 수 있는, 메타데이터와 연관된다. 메타데이터는 원본 파일(7741)과 관련하여 제1 블록(7781)에 포함될 수 있다.
[00159] 제네시스 블록 내의 값(7761)은 원본 파일(7741)의 하나 또는 그 이상의 고유 속성들에 기초하여 생성된 초기 값이다. 일 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 고유 속성들은 원본 파일(7741)에 대한 해시 값, 원본 파일(7741)에 대한 메타데이터, 및 상기 파일과 관련된 다른 정보를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 초기 값(7761)은 다음 고유 속성들에 기초할 수 있다:
Figure pct00003
[00160] 블록체인 내의 다른 블록들(7782 부터 778N)도 또한 헤더들, 파일들 및 값들을 갖는다. 하지만, 제1 블록(7721)과 달리, 다른 블록들의 헤더들(7722 부터 772N) 각각은 직전 블록의 해시 값을 포함한다. 직전 블록의 해시 값은 직전블록 헤더의 해시일 수도 있고, 이전 블록 전체의 해시 값일 수도 있다. 나머지 블록들 각각에 선행 블록의 해시 값을 포함함으로써, 화살표(780)로 표시된 바와 같이, 블록 단위로(on a block-by-block basis), N번째 블록에서 제네시스 블록(및 관련 원본 파일)으로 추적을 수행하여 감사 가능하고 변경 불가능한 관리-사슬(an auditable and immutable chain-of-custody)을 설정할 수 있다.
[00161] 다른 블록들 내의 헤더(7722 부터 772N) 각각은 또한 다른 정보, 예를 들어, 버전 번호, 타임스탬프, 난스(nonce), 루트 정보, 난이도, 합의 프로토콜 및/또는 해당 파일들 및/또는 일반적으로 블록체인과 관련된 기타 파라미터들 또는 정보를 포함할 수 있다.
[00162] 다른 블록들 내의 파일들(7742 부터 774N)은, 예를 들어, 수행된 처리의 유형에 따라 원본 파일과 동일하거나 또는 제네시스 블록의 원본 파일 내의 수정된 버전일 수 있다. 수행된 처리의 유형은 블록마다 다를 수 있다. 처리는, 예를 들어, 정보를 수정하거나(redacting) 정보의 내용을 달리 변경하거나, 파일에서 정보를 제거하거나 정보를 파일들에 더하거나, 또는 추가하는 것과 같은, 선행 블록 내의 파일의 모든 수정을 포함할 수 있다.
[00163] 추가적으로, 또는 대안으로, 처리는 단순히 이전 블록에서 파일을 복사하는 것, 파일의 저장 위치를 변경하는 것, 하나 또는 그 이상의 선행 블록들에서 파일을 분석하는 것, 파일을 한 저장소 또는 메모리 위치에서 다른 위치로 이동하는 것, 또는 블록체인의 파일 및/또는 그 것의 연관된 메타데이터에 관한 조치를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 파일을 분석하는 것을 포함하는 처리는, 예를 들어, 파일과 연관된 다양한 분석들, 통계들, 또는 기타 정보를 추가하거나, 포함하거나, 또는 달리 연관시키는 것을 포함할 수 있다.
[00164] 다른 블록들 내의 다른 블록들(7762 부터 776N) 각각에서 값들은 고유한 값들이며 수행된 처리의 결과로서 모두 다르다. 예를 들어, 임의의 한 블록 내의 값은 이전 블록 내의 상기 값의 업데이트된 버전에 대응한다. 업데이트는 상기 값이 할당된 블록의 해시에 반영된다. 따라서 상기 블록들의 값들은 상기 블록들에서 어떤 처리가 수행되었는지에 관한 표시를 제공하고, 또한 블록체인을 통해 원래 파일로 다시 추적하는 것을 허용한다. 이 추적은 전체 블록체인을 통해 파일의 관리 체인(the chain-of-custody of the file)을 확인한다.
[00165] 예를 들어, 파일에 표시된 사람의 신원을 보호하기 위해 이전 블록 내의 파일 일부분들이 수정(redacted), 차단(blocked out), 또는 픽셀화(pixelated) 되는 경우를 고려해 볼 수 있다. 이 경우에, 수정된 파일을 포함하는 블록은 수정된 파일과 관련된 메타데이터, 예를 들어, 수정이 수행된 방법, 수정을 수행한 사람, 수정(들)이 발생한 타임스탬프들 등을 포함할 것이다. 메타데이터는 상기 값을 형성하기 위해 해시 될 수 있다. 상기 블록에 대한 메타데이터는 이전 블록에서 값을 형성하기 위해 해시 된 정보와 다르기 때문에 상기 값들은 서로 다르고 암호 해독 시 복구될 수 있다.
[00166] 일 실시예에서, 다음 중 어느 하나 또는 그 이상이 발생할 때 현재 블록의 값을 형성하기 위해 이전 블록의 값이 업데이트될 수 있다(예를 들어, 새로운 해시 값이 계산됨). 새로운 해시 값은, 이 예시적인 실시예에서, 아래에 언급된 정보의 전부 또는 일부를 해싱함으로써 계산될 수 있다.
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[00167] 도 7d는 일 실시예에 따라 블록체인(790)에서 블록들의 구조를 나타낼 수 있는 블록의 실시예를 예시한다. 블록(Blocki)은, 헤더(772i), 파일(774i) 및 값(776i)을 포함한다.
[00168] 헤더(772i)는 이전 블록(Blocki-1)의 해시 값 및 추가 참조 정보를 포함하며, 이는, 예를 들어, 여기서 논의된 정보의 유형들(예를 들어, 참조들, 특성들, 파라미터들, 등을 포함하는 헤더 정보) 중 어느 하나의 유형일 수 있다. 물론, 제네시스 블록은 제외하고, 모든 블록들은 이전 블록의 해시를 참조한다. 이전 블록의 해시 값은, 파일 및 메타데이터를 포함하는, 이전 블록 내의 헤더의 해시이거나, 또는 이전 블록 내의 정보 전체 또는 일부의 해시일 수도 있다.
[00169] 파일(774i)은 Data 1, Data 2, …, Data N과 같은 복수의 데이터를 시퀀스로 포함한다. 상기 데이터는 메타데이터 Metadata 1, Metadata 2, …, Metadata N으로 태그가 지정되고, 상기 메타데이터는 상기 데이터와 연관된 콘텐츠 및/또는 특성들을 설명한다. 예를 들어, 각 데이터에 대한 메타데이터는 데이터에 대한 타임스탬프를 표시하고, 데이터를 처리하기 위한 정보, 데이터에 묘사된 사람들 또는 기타 콘텐츠를 표시하는 키워드들, 및/또는 파일 전체의 유효성과 콘텐츠를 설정하는 데 도움이 될 수 있는 기타 특징들, 특히, 예를 들어, 아래에서 논의되는 실시예와 관련하여 설명되는, 디지털 증거로서의 사용을 포함할 수 있다. 메타데이터 외에도, 각 데이터는, 변조, 파일의 갭들 및 파일을 통한 순차적 참조를 방지하기 위해, 참조 REF1, REF2, …, REFN를 사용하여 이전 데이터에 대해 태그를 붙일 수 있다.
[00170] 일단 메타데이터가 데이터에 할당되면(예: 스마트 계약을 통해), 상기 메타데이터는 해시 변경 없이 변경될 수 없으며, 해시의 변경은 무효화를 위해 쉽게 식별될 수 있다. 따라서, 메타데이터는, 블록체인에서 참여자들에 의한 사용을 위해 액세스될 수 있는 정보의 데이터 로그를 생성한다.
[00171] 값(776i)는 해시 값 또는 이전에 논의된 정보의 유형들 중 하나에 기초하여 계산된 다른 값이다. 예를 들어, 임의의 주어진 블록(Blocki)에 대해, 상기 블록에 대한 상기 값은, 상기 블록, 예를 들어, 새로운 해시 값, 새로운 저장 위치, 연관된 파일에 대한 새로운 메타데이터, 컨트롤 또는 액세스, 식별자 또는 기타 조치 또는 추가될 정보의 이전(transfer)에 대해 수행된 처리를 반영하기 위해 업데이트될 수 있다. 각 블록 내의 상기 값이 파일 및 헤더의 데이터를 위해 메타데이터부터 분리된 것으로 도시되었지만, 상기 값은, 다른 실시예에서는 이 메타데이터에, 부분적으로 또는 전체적으로 기초될 수 있다.
[00172] 일단 블록체인(770)이, 어느 시점에서, 형성되면, 상기 파일에 대한 불변의 관리-사슬(the immutable chain-of-custody)은 상기 블록들에 걸친 값들의 트랜잭션 히스토리에 대해 블록체인을 쿼리함으로써 획득될 수 있다. 이 쿼리, 또는 추적 절차는, 가장 최근 포함된 블록(예: 마지막(N번째) 블록)의 값을 암호 해독하는 것으로 시작할 수 있고, 그런 다음 제네시스 블록에 도달하고 원본 파일이 복구될 때까지 다른 블록들의 값을 계속 암호 해독함으로써 이루어진다. 상기 암호 해독은 헤더들과 파일들 및 각 블록에서 연관된 메타데이터를 암호 해독하는 것을 포함할 수 있다.
[00173] 암호 해독은 각 블록에서 발생한 암호화 유형에 기초하여 수행된다. 여기에는 개인 키들(private keys), 공개 키들(public keys), 또는 공개 키-개인 키 쌍의 사용이 포함될 수 있다. 예를 들어, 비대칭 암호화가 사용될 때, 네트워크의 블록체인 참여자들 또는 프로세서는 미리 결정된 알고리즘을 사용하여 공개 키와 개인 키 쌍을 생성할 수 있다. 공개 키와 개인 키는 어떤 수학적 관계를 통해 서로 연관된다. 공개 키는, IP 주소 또는 집 주소와 같은, 다른 사용자들로부터 메시지를 수신하는 주소 역할을 하기 위해 공개적으로 배포될 수 있다. 개인 키는 비밀로 유지되며 다른 블록체인 참가자들에게 전송된 메시지들에 디지털 서명하는 데 사용된다. 수신자가 발신자의 공개 키를 사용하여 확인할 수 있도록 서명이 메시지에 포함된다. 이렇게 하면, 수신자는 발신자만 이 메시지를 보낼 수 있었을 것이라고 확신할 수 있게 된다.
[00174] 키 쌍을 생성하는 것은 블록체인에서 계정을 생성하는 것과 유사할 수 있지만, 실제로 어디에 등록할 필요는 없다. 또한, 블록체인에서 실행되는 모든 트랜잭션은 발신자가 개인 키를 사용하여 디지털 서명한다. 이 서명은 계정 소유자만 블록체인의 파일을 추적하고 처리할 수 있음을 보장한다(스마트 계약에 의해 결정된 권한 범위 내에 있다면).
[00175] 도 8a 및 8b는 여기에 통합되고 사용될 수 있는 블록체인에 대한 사용 사례들의 추가 예들을 도시한다. 특히, 도 8a는 머신 러닝(인공 지능) 데이터를 저장하는 블록체인(810)의 예(800)를 도시한다. 머신 러닝은 새로운 데이터에 대한 정확한 예측을 위한 예측 모델들을 구축하기 위해 방대한 양들의 히스토리 데이터(또는 훈련 데이터)에 의존한다. 머신 러닝 소프트웨어(예: 신경망들 등)는 종종 수백만 개의 기록들을 선별하여 직관적이지 않은 패턴들을 찾아낼 수 있다(unearth).
[00176] 도 8a의 예에서, 호스트 플랫폼(820)은 자산(830)의 예측 모니터링을 위한 머신 러닝 모델을 구축하고(build) 및 배치한다(deploy). 여기서, 호스트 플랫폼(820)은 클라우드 플랫폼, 산업용 서버, 웹 서버, 퍼스널 컴퓨터, 사용자 디바이스 등일 수 있다. 자산(830)은 항공기, 기관차, 터빈, 의료 기계 및 장비, 석유 및 가스 장비, 보트들, 선박들, 차량들 등과 같은 모든 유형의 자산(예: 머신 또는 장비 등)일 수 있다. 다른 예로서, 자산들(830)은 주식들, 통화, 디지털 코인들, 보험 등과 같은 무형 자산일 수 있다.
[00177] 블록체인(810)은 머신 러닝 모델의 훈련 프로세스(802)와 훈련된 머신 러닝 모델에 기초한 예측 프로세스(804) 모두를 상당히 개선하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 단계(802)에서, 데이터 과학자/엔지니어 또는 다른 사용자가 데이터를 수집하도록 요구하기보다, 히스토리 데이터는 자산(830) 자체에 의해(또는 중개자를 통해, 도시되지 않음) 블록체인(810)에 저장될 수 있다. 이것은 예측 모델 훈련을 수행할 때 호스트 플랫폼(820)에 의해 필요한 수집 시간을 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 스마트 계약들을 사용하면, 데이터를 원래 위치에서 블록체인(810)으로 직접 안정적으로 이전될(transferred) 수 있다. 블록체인(810)을 사용하여 수집된 데이터의 보안 및 소유권을 보장함으로써, 스마트 계약들은 자산들의 데이터를 머신 러닝 모델을 구축하기 위해 데이터를 사용하는 개인에게 직접 보낼 수 있다. 이것은 자산들(830) 사이에서 데이터 공유를 허용한다.
[00178] 수집된 데이터는 합의 메커니즘에 따라 블록체인(810)에 저장될 수 있다. 합의 메커니즘은 기록되는 데이터가 확인되었고 정확하다는 것을 보장하기 위해 (허가된 노드들에) 가져온다. 기록된 데이터는 타임-스탬프가 찍혔고, 암호로 서명되었으며 변경할 수 없다. 따라서 감사 가능하고, 투명하며, 안전하다. 특정 경우들에서(예: 공급망, 의료, 물류 등), 블록체인에 직접 기록하는(write) IoT 디바이스들 추가하면, 기록되는 데이터의 빈도와 정확성이 모두 증가할 수 있다.
[00179] 또한, 수집된 데이터에 관한 머신 러닝 모델의 훈련은 호스트 플랫폼(820)에 의한 개선(refinement) 및 시험의 라운드들(rounds)을 거칠 수 있다. 각 라운드는 추가 데이터 또는 이전에 머신 러닝 모델에 대한 지식을 확장하는데 도움을 주기 위해 고려하지 않았던 데이터에 기초할 수 있다. 단계(802)에서, 상기 서로 다른 훈련 및 시험 단계들(및 이와 연관된 데이터)은 블록체인(810)에 저장될 수 있다. 상기 머신 러닝 모델에 관한 각각의 개선(예: 변수, 가중치 등의 변경)은 블록체인(810)에 저장될 수 있다. 이것은 상기 모델이 어떻게 훈련되었고 어떤 데이터가 모델을 훈련시키는 데 사용되었는지에 대해 확인 가능 증명(verifiable proof)을 제공한다. 또한, 호스트 플랫폼(820)이 최종적으로 훈련된 모델을 달성하였을 때, 최종 모델은 블록체인(810)에 저장될 수 있다.
[00180] 상기 모델은 훈련된 후, 실제(live) 환경에 배치되어 최종 훈련된 머신 러닝 모델의 실행에 기초한 예측들/결정들을 내릴 수 있다. 예를 들어, 단계(804)에서, 머신 러닝 모델은 항공기, 풍력 터빈, 의료 기계 등과 같은 자산에 대한 상태-기반 유지 관리(CBM)를 위해 사용될 수 있다. 이 예에서, 자산(830)으로부터 피드백 된 데이터는 머신 러닝 모델에 입력되어 실패 이벤트들, 오류 코드들, 등과 같은 이벤트 예측들을 하는 데 사용될 수 있다. 호스트 플랫폼(820)에서 머신 러닝 모델을 실행하여 이루어진 결정들은 블록체인(810)에 저장되어 감사 가능/확인 가능 증명을 제공할 수 있다. 하나의 비-제한적인 예로서, 머신 러닝 모델은 자산(830)의 일부분에 대한 미래의 폭락/실패(breakdown/failure)를 예측할 수 있고 그 부분을 대체하기 위한 경고 또는 통지를 생성할 수 있다. 이 결정 배후의 데이터는 블록체인(810)의 호스트 플랫폼(820)에 의해 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 여기에 설명되고 및/또는 묘사된 특징들 및/또는 조치들은 블록체인(810)에서 또는 블록체인(810)과 관련하여 발생할 수 있다.
[00181] 블록체인을 위한 새로운 트랜잭션들은 새로운 블록에 함께 모여서 기존 해시 값에 추가될 수 있다. 그런 다음 이 것은 새로운 블록을 위한 새로운 해시를 생성하기 위해 암호화된다. 그들이 암호화될 때, 이 것은 트랜잭션들의 다음 목록에 추가되며, 그 다음도 그러하다. 그 결과 각 블록은 이전의 모든 블록들의 해시 값들을 포함하는 블록들의 체인이 형성된다. 이들 블록들을 저장하는 컴퓨터들은 그들의 해시 값들을 정기적으로 비교하여 그들 모두가 합의 상태에(in agreement)있음을 보장한다. 합의하지 않는 모든 컴퓨터는, 문제를 일으키고 있는 기록들을 폐기한다. 이 접근 방식은 블록체인의 변조-방지를 보장하는 데는 좋지만, 완벽하지는 않다.
[00182] 이 시스템을 게임하는 한 가지 방법은 부정직한 사용자가 트랜잭션들의 목록을 자신에게 유리하게 변경하지만, 해시는 변경되지 않은 상태로 남게 해 보는 것이다. 이것은 무차별 대입에 의해서, 달리 말하면, 기록을 변경하고, 그 결과를 암호화하며, 해시 값이 동일한지를 봄으로써, 행해질 수 있다. 만일 해시 값이 동일하지 않다면, 일치(match)하는 해시를 찾을 때까지 계속해서 시도한다. 블록체인들의 보안은 일반 컴퓨터들이 우주의 나이와 같이, 완전히 비현실적인 시간 규모들을 통해서만 이러한 종류의 무차별 대입 공격을 수행할 수 있다는 믿음을 기반으로 한다. 대조적으로, 양자 컴퓨터들은 훨씬 더 빠르며(1000배 더 빠름) 결과적으로 훨씬 더 큰 위협을 준다.
[00183] 도 8b는 양자 컴퓨팅 공격으로부터 보호하기 위해 양자 키 분배(QKD)를 구현하는 양자-보안 블록체인(852)의 예(850)를 도시한다. 이 예에서, 블록체인 사용자들은 QKD를 사용하여 서로의 신원들을 확인할 수 있다. 이것은 도청자가 파괴하지 않고는 복사할 수 없는, 광자들과 같은 양자 입자들을 사용하여 정보를 전송한다. 이와 같이, 블록체인을 통해 발신자와 수신자는 서로의 신원을 확인할 수 있다.
[00184] 도 8b의 예에는, 4명의 사용자들 (854, 856, 858 및 860)이 존재한다. 사용자들 쌍 각각은 그들 사이에 비밀 키(862)(즉, QKD)를 공유할 수 있다. 이 예에서는 4개의 노드들이 있으므로 6개의 노드들 쌍들이 존재하고, 따라서 QKDAB, QKDAC, QKDAD, QKDBC, QKDBD 및 QKDCD를 포함하는 6개의 다른 비밀 키들(862)이 사용된다. 각 쌍은, 도청자가 파괴하지 않고는 복사할 수 없는 광자들과 같은, 양자 입자들을 사용하여, 정보를 전송함에 의하여 QKD를 생성할 수 있다. 이러한 방식으로, 한 쌍의 사용자들은 서로의 신원을 확인할 수 있다.
[00185] 블록체인(852)의 연산(operation)은 (i) 트랜잭션들의 생성, 및 (ii) 새로운 트랜잭션들을 집계하는(aggregate) 블록들 구축(construction)의 두 가지 절차들에 기초한다. 새로운 트랜잭션들은 기존 블록체인 네트워크와 유사하게 생성될 수 있다. 각 트랜잭션은, 발신자, 수신자, 생성 시간, 이전될 양(또는 가치), 발신자가 연산을 위해 펀드들(funds)을 보유하고 있음을 정당화하는 참조 트랜잭션들 목록, 등에 관한 정보를 포함할 수 있다. 그런 다음 이 트랜잭션 기록은 다른 모든 노드들 전송되고, 이들 노들에서 그 것은 미확인 트랜잭션들 풀에 입력된다. 여기서, 두 당사자들(즉, 사용자들(854-860) 중 한 쌍의 사용자들)은 공유 비밀 키(862)(QKD)를 제공함으로써 상기 트랜잭션을 인증한다. 이 양자 서명(quantum signature)은 모든 트랜잭션에 첨부될 수 있어 변조하기가 매우 어렵다. 각 노드는 각 트랜잭션이 충분한 펀드들을 가지고 있는지 확인하기 위해 블록체인(852)의 로컬 사본에 관하여 그들의 엔트리들을 체크한다. 그러나, 트랜잭션들은 아직 확인된(confirmed) 것이 아니다.
[00186] 블록들에 관해 기존의 마이닝 프로세스를 수행하는 대신, 블록들은 브로드캐스트 프로토콜을 사용하여 탈중앙 방식으로(in decentralized manner) 생성될 수 있다. 미리 결정된 기간(예: 초, 분, 시간 등)에, 네트워크는 브로드캐스트 프로토콜을 모든 미확인 트랜잭션에 적용하여 이에 의하여 트랜잭션의 올바른 버전에 관한 비잔틴 합의(Byzantine agreement) (consensus)를 달성할 수 있다. 예를 들어, 각 노드는 개인 값(a private value)(특정 노드의 트랜잭션 데이터)을 가질 수 있다. 제1 라운드에서, 노드들은 그들의 개인 값들을 서로에게 전송한다. 후속 라운드들에서, 노드들은 그들이 이전 라운드에서 다른 노드들로부터 수신한 정보를 전달한다. 여기서, 정직한 노드들은 새로운 블록 내에서 완전한 트랜잭션들 세트를 생성할 수 있다. 이 새로운 블록은 블록체인(852)에 추가될 수 있다. 일 실시예에서, 여기에서 설명되고 및/또는 묘사된 특징들 및/또는 조치들은 블록체인(852) 상에서 또는 블록체인(852)에 대해 발생할 수 있다.
[00187] 도 9는 여기에 설명되고 및/또는 도시된 예시적인 실시예들 중 하나 또는 그 이상을 지원하는 예시적인 시스템(900)을 도시한다. 시스템(900)은 컴퓨터 시스템/서버(902)를 포함하며, 이는 다수의 다른 범용 또는 특수 목적 컴퓨팅 시스템 환경들 또는 구성들과 함께 운영된다. 컴퓨터 시스템/서버(902)와 함께 사용하기에 적합할 수 있는 잘 알려진 컴퓨팅 시스템들, 환경들 및/또는 구성들의 예들은, 개인용 컴퓨터 시스템들, 서버 컴퓨터 시스템들, 씬(thin) 클라이언트들, 씩(thick) 클라이언트들, 휴대용 또는 랩톱 장치들, 다수 프로세서 시스템들, 마이크로 프로세서-기반 시스템들, 셋톱 박스들, 프로그래밍 가능한 소비자 전자 제품들, 네트워크 PC들, 미니 컴퓨터 시스템들, 메인프레임 컴퓨터 시스템들, 및 상기 시스템들 또는 디바이스들 등을 포함하는 분산 클라우드 컴퓨팅 환경들을 포함한다.
[00188] 컴퓨터 시스템/서버(902)는 컴퓨터 시스템에 의해 실행되는, 프로그램 모듈들과 같은 컴퓨터 시스템 실행-가능 명령들의 일반적인 맥락에서 설명될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은 특정 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 개체들, 컴포넌트들, 논리, 데이터 구조들, 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템/서버(902)는 통신들 네트워크를 통해 연결된 원격 처리 디바이스들에 의해 작업들(tasks)이 수행되는 분산 클라우드 컴퓨팅 환경들에서 실행될 수 있다. 분산 클라우드 컴퓨팅 환경에서 프로그램 모듈들은 메모리 저장 장치들을 포함하는 로컬 및 원격 컴퓨터 시스템 저장 매체 모두에 위치할 수 있다.
[00189] 도 9에 도시된 바와 같이, 클라우드 컴퓨팅 노드(900)의 컴퓨터 시스템/서버(902)는 범용 컴퓨팅 장치의 형태로 도시된다. 컴퓨터 시스템/서버(902)의 컴포넌트들은 하나 또는 그 이상의 프로세서 또는 처리 유닛들(904), 시스템 메모리(906), 및 시스템 메모리(906)를 포함하는 다양한 시스템 컴포넌트들을 프로세서(904)에 연결하는 버스를 포함할 수 있지만, 이에 국한되지 않는다.
[00190] 상기 버스는 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러, 주변 장치 버스, 가속 그래픽 포트, 다양한 버스 아키텍처들을 사용하는 프로세서 또는 로컬 버스를 포함하는 여러 유형들의 버스 구조들 중 하나 또는 그 이상을 나타낸다. 예를 들어, 그러한 아키텍처는 ISA(Industry Standard Architecture) 버스, MCA(Micro Channel Architecture) 버스, EISA(Enhanced ISA) 버스, VESA(Video Electronics Standards Association) 로컬 버스 및 주변 장치 컴포넌트 상호 연결(PCI) 버스를 포함한다.
[00191] 컴퓨터 시스템/서버(902)는 일반적으로 다양한 컴퓨터 시스템 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 매체는 컴퓨터 시스템/서버(902)에 의해 액세스 가능한 모든 이용 가능한 매체일 수 있으며, 휘발성 및 비-휘발성 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 모두 포함한다. 일 실시예에서, 시스템 메모리(906)는 다른 도면들의 플로를 구현한다. 시스템 메모리(906)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)(910) 및/또는 캐시 메모리(912)와 같은 휘발성 메모리 형태의 컴퓨터 시스템 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템/서버(902)는 다른 착탈식/비-이동식, 휘발성/비-휘발성 컴퓨터 시스템 저장 매체를 더 포함할 수 있다. 단지 예로서, 저장 시스템(914)은 비-이동식, 비-휘발성 자기 매체(도시되지 않고 일반적으로 "하드 드라이브"라고 함)로부터 읽고 쓰기 위해 제공될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 이동식 비-휘발성 자기 디스크(예: "플로피 디스크")에서 읽고 쓰기 위한 자기 디스크 드라이브, 및 이동식 비-휘발성 광학 디스크에서 읽거나 쓰기 위한 광학 디스크 드라이브 CD-ROM, DVD-ROM 또는 기타 광학 매체와 같은 디스크를 제공할 수 있다. 이러한 경우, 각각은 하나 또는 그 이상의 데이터 미디어 인터페이스들을 통해 버스에 연결될 수 있다. 아래에서 추가로 도시되고 설명되는 바와 같이, 메모리(906)는 애플리케이션의 다양한 실시예들의 기능들을 수행하도록 구성된 프로그램 모듈들의 세트(예를 들어, 적어도 하나)를 갖는 적어도 하나의 프로그램 제품을 포함할 수 있다.
[00192] 프로그램 모듈들(918)의 세트(적어도 하나)를 갖는 프로그램/유틸리티 (916)는, 예를 들어 메모리(906)에 저장될 수 있으며, 또한 운영 체제, 하나 또는 그 이상의 애플리케이션들, 기타 프로그램 모듈들 및 프로그램 데이터도 저장될 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다. 각각의 운영 체제, 하나 또는 그 이상의 애플리케이션 프로그램들, 다른 프로그램 모듈들, 및 프로그램 데이터 또는 이들의 일부 조합은 네트워킹 환경의 구현을 포함할 수 있다. 프로그램 모듈들(918)은 일반적으로 여기서 기술된 바와 같은 애플리케이션의 다양한 실시예들의 기능들 및/또는 방법들을 수행한다.
[00193] 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 출원의 실시 예들은 시스템, 방법, 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 출원의 특징들은 전체 하드웨어 실시예, 전체 소프트웨어 실시예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등 포함) 또는 일반적으로 모두 참조될 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 특징을 결합한 실시예의 형태를 취할 수 있고, 여기에서 "회로", "모듈" 또는 "시스템"이라 한다. 또한, 본 출원의 실시 예는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드가 구현된 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(들)에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
[00194] 컴퓨터 시스템/서버(902)는 또한 키보드, 포인팅 장치, 디스플레이(922) 등과 같은 하나 또는 그 이상의 외부 디바이스들(920); 사용자가 컴퓨터 시스템/서버(902)와 상호작용할 수 있게 하는 하나 또는 그 이상의 디바이스들; 및/또는 컴퓨터 시스템/서버(902)가 하나 또는 그 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스들과 통신할 수 있게 하는 모든 디바이스(예를 들어, 네트워크 카드, 모뎀 등)와 통신할 수도 있다. 그러한 통신은 I/O 인터페이스(924)를 통해 발생할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템/서버(902)는 네트워크 어댑터(926)를 통해 근거리 통신망(LAN), 일반 광역 통신망(WAN) 및/또는 공공 네트워크(예: 인터넷)와 같은 하나 또는 그 이상의 네트워크와 통신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 네트워크 어댑터(926)는 버스를 통해 컴퓨터 시스템/서버(902)의 다른 컴포넌트들과 통신한다. 도시되지는 않았지만, 다른 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들이 컴퓨터 시스템/서버(902)와 함께 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예에는, 마이크로코드, 장치 드라이버들, 중복 처리 디바이스들, 외부 디스크 드라이브 어레이들, RAID 시스템들, 테이프 드라이브들, 및 데이터 보관 스토리지 시스템들 등이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다.
[00195] 시스템, 방법, 및 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 중 적어도 하나의 예시적인 실시예가 첨부 도면들에 예시되어 있고 전술한 상세한 설명에서 설명되었지만, 본 출원은 개시된 실시예들로 제한되지 않고, 다음 청구범위들에 의해 설명되고 정의된 바와 같이 수많은 재배열들, 수정들 및 대체들이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 다양한 도면들의 시스템 기능들은 여기에 설명된 하나 또는 그 이상의 모듈들 또는 컴포넌트들에 의해 수행될 수 있거나 분산 아키텍처에서 전송기, 수신기 또는 둘 다의 쌍을 포함할 수 있다. 예를 들어, 개별 모듈들에 의해 수행되는 기능의 전부 또는 일부는 이러한 모듈들 중 하나 또는 그 이상에 의해 수행될 수 있다. 또한, 여기에 설명된 기능은 다양한 시간들에 다양한 이벤트들과 관련하여 모듈들 또는 컴포넌트들의 내부 또는 외부에서 수행될 수 있다. 또한, 다양한 모듈 간에 전송되는 정보는 데이터 네트워크, 인터넷, 음성 네트워크, 인터넷 프로토콜 네트워크, 무선 디바이스, 유선 디바이스 및/또는 복수의 프로토콜들 중 적어도 하나를 통해 모듈들 간에 전송될 수 있다. 또한, 임의의 모듈들에 의해 전송되거나 수신된 메시지들은 직접 및/또는 다른 모듈들 중 하나 또는 그 이상을 통해 전송 또는 수신될 수 있다.
[00196] 당업자는 "시스템"이 개인용 컴퓨터, 서버, 콘솔, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대 전화, 태블릿 컴퓨팅 장치, 스마트폰 또는 기타 적절한 컴퓨팅 디바이스, 또는 디바이스들의 조합으로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. "시스템"에 의해 수행되는 것으로 전술한 기능들을 제시하는 것은 어떤 식으로 본 출원의 범위를 제한하려고 의도되지 않았고 많은 실시예들 중 하나의 예를 제공하도록 의도된다. 실제로, 여기에 개시된 방법들, 시스템들 및 디바이스들은 컴퓨팅 기술과 일치하는 국부적이고 분산된 형태로 구현될 수 있다.
[00197] 본 명세서에 설명된 시스템 기능들 중 일부는 구현 독립성을 보다 구체적으로 강조하기 위해, 모듈들로 제시되었다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 모듈은 맞춤형 VLSI(Very Large-Scale Integration) 회로들 또는 게이트 어레이들, 논리 칩들, 트랜지스터들 또는 기타 개별 부품들과 같은 기성품 반도체들을 포함하는 하드웨어 회로로 구현될 수 있다. 모듈은 또한 필드 프로그램 가능 게이트 어레이, 프로그램 가능 어레이 로직, 프로그램 가능 논리 디바이스들, 그래픽 처리디바이스들 등과 같은 프로그램 가능 하드웨어 디바이스로 구현될 수 있다.
[00198] 모듈은 또한 다양한 유형의 프로세서들에 의한 실행을 위해 소프트웨어에서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 실행 가능한 코드의 식별된 단위는, 예를 들어, 개체, 절차 또는 기능으로 구성될 수 있는 컴퓨터 명령들의 하나 또는 그 이상의 물리적 또는 논리적 블록들을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 식별된 모듈의 실행 파일은 물리적으로 함께 위치할 필요는 없지만, 논리적으로 함께 결합될 때 모듈을 구성하고 모듈에 대해 명시된 목적을 달성하는 다른 위치들에 저장된 이종 명령들을 포함할 수 있다. 또한, 모듈들은 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브, 플래시 장치, RAM(Random Access Memory), 테이프 또는 데이터를 저장하는 데 사용되는 임의의 다른 매체일 수 있다.
[00199] 실제로, 실행 가능한 코드의 모듈은 단일 명령, 또는 여러 명령들이 될 수 있으며, 여러 다른 코드 세그먼트들에 걸쳐, 다른 프로그램들 간에, 여러 메모리 디바이스들에 걸쳐 분산될 수도 있다. 유사하게, 연산 데이터는 여기에서 모듈들 내에서 식별 및 설명될 수 있으며 임의의 적절한 형태로 구현되고 임의의 적절한 유형의 데이터 구조 내에서 구성될 수 있다. 연산 데이터는 단일 데이터 세트로 수집되거나 다른 스토리지 디바이스들을 비롯한 여러 위치들에 분산될 수 있으며, 적어도 부분적으로는 시스템 또는 네트워크에서 단지 전자 신호들로 존재할 수 있다.
[00200] 본 명세서의 도면에서 일반적으로 설명되고 예시된 바와 같이, 애플리케이션의 컴포넌트들은 매우 다양한 다른 구성들로, 배열 및 설계될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 실시예의 상세한 설명은 청구된 바와 같은 애플리케이션의 범위를 제한하려는 것이 아니라 단지 애플리케이션의 선택된 실시예들을 대표하는 것이다.
[00201] 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 상기 실시 예들은 다른 순서의 단계들 및/또는 개시된 것과 다른 구성의 하드웨어 엘리멘트로 실시될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 이러한 바람직한 실시예들에 기초하여 애플리케이션이 설명되었지만, 특정 수정들, 변형들 및 대안적인 구성들이 명백할 것이라는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
[00202] 본 출원의 바람직한 실시예들이 설명되었지만, 설명된 실시예들은 단지 예시일 뿐이며 전체 범위의 균등물들 및 수정들(예: 프로토콜들, 하드웨어 장치들, 소프트웨어 플랫폼들 등)을 고려하여 본 출원의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정의되어야 함을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 장치에 있어서, 상기 장치는:
    이웃하는 블록체인 피어 및 오더링 서비스 노드(a neighboring blockchain peer and an ordering service node) 중 하나 또는 그 이상으로부터 블록체인의 블록들을 수신하도록 구성된 네트워크 인터페이스; 및
    상기 블록체인 내의 동일 슬롯에 속하는 상기 수신된 블록들 중에서 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하고, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행함을 통해 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하며(validate), 그리고 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장(a local blockchain ledger)에 저장하도록 구성된 프로세서를 포함하는
    장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들은 서로에 대해 비-종속적인 블록(non-dependent blocks)인
    장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 블록체인 피어의 둘 또는 그 이상의 독립 프로세서 코어들 상에서 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 동시에 실행하도록 구성되는,
    장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 부트업 및 복구 프로세스(a bootup and recovery process) 중 적어도 하나를 위해 로컬 블록체인 원장을 초기화하도록 추가로 구성되는
    장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 직전슬롯(an immediately previous slot)에 속하는 상기 블록체인 상의 둘 또는 그 이상의 다른 블록들을 식별하도록 추가로 구성되는
    장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 둘 또는 그 이상의 다른 블록들이 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들에 종속되지 않을 때 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록으로 상기 직전슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 블록들을 병렬로 검증하도록 추가로 구성되는,
    장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 수신된 블록들에 저장된 해시 값들에 기초하여 상기 수신된 블록들 중 어느 것이 상기 동일 슬롯에 속하는지를 식별하도록 구성되는,
    장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 블록의 직전 해시 값이 상기 블록체인 상의 직전 슬롯에 저장된 다수의 블록들의 해시들의 함수일 때 블록이 현재 슬롯에 속하는 것으로 결정하는
    장치.
  9. 방법에 있어서, 상기 방법은:
    이웃하는 블록체인 피어 및 오더링 서비스 노드 중 하나 또는 그 이상으로부터 블록체인의 블록들을 수신하는 단계;
    상기 수신된 블록들 중에서 상기 블록체인 내 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하는 단계;
    상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행함을 통해 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하는 단계; 및
    상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장에 저장하는 단계를 포함하는
    방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들은 서로에 대해 비-종속적인 블록(non-dependent blocks)인
    방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 검증하는 단계는 상기 블록체인 피어의 둘 또는 그 이상의 독립적인 프로세서 코어들 상에서 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 동시에 실행하는 단계를 포함하는
    방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 방법은 부트업 및 복구 프로세스 중 적어도 하나 동안 로컬 블록체인 원장을 초기화하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 방법은 직전 슬롯에 속하는 상기 블록체인 상의 둘 또는 그 이상의 다른 블록들을 식별하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 방법은 상기 둘 또는 그 이상의 다른 블록들이 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들에 종속되지 않을 때 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들으로 상기 직전슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 다른 블록들을 병렬로 검증하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 식별하는 단계는 상기 수신된 블록들에 저장된 해시 값들에 기초하여 상기 수신된 블록들 중 어느 것이 동일 슬롯에 속하는지를 식별하는 단계를 포함하는
    방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 식별하는 단계는 상기 블록의 직전 해시 값이 상기 블록체인 상의 직전 슬롯에 저장된 다수 블록들의 해시들 함수일 때 블록이 현재 슬롯에 속하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는
    방법.
  17. 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체에 있어서, 상기 컴퓨터-판독 가능 매체는 명령들을 포함하고, 프로세서에 의해서 판독될 때, 상기 프로세서가 방법을 수행하도록 하며, 상기 방법은:
    이웃하는 블록체인 피어 및 오더링 서비스 노드 중 하나 또는 그 이상으로부터 블록체인의 블록들을 수신하는 단계;
    상기 수신된 블록들 중에서 상기 블록체인 내 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 블록들을 식별하는 단계;
    상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행함을 통해 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 병렬로 검증하는 단계; 및
    상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들의 검증에 응답하여, 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 블록체인 피어의 로컬 블록체인 원장에 저장하는 단계를 포함하는
    비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 동일 슬롯에 속하는 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들은 서로에 대해 비-종속적 블록들인
    비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  19. 제17항에 있어서, 상기 검증하는 단계는 상기 블록체인 피어의 둘 또는 그 이상의 독립 프로세서 코어들 상에서 병렬로 상기 둘 또는 그 이상의 식별된 블록들을 동시에 실행하는 단계를 포함하는
    비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  20. 제17항에 있어서, 상기 방법은 부트업 및 복구 프로세스 중 적어도 하나 동안 상기 로컬 블록체인 원장을 초기화하는 단계를 더 포함하는
    비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체.
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