KR20220133850A - 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치 - Google Patents
난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220133850A KR20220133850A KR1020220122584A KR20220122584A KR20220133850A KR 20220133850 A KR20220133850 A KR 20220133850A KR 1020220122584 A KR1020220122584 A KR 1020220122584A KR 20220122584 A KR20220122584 A KR 20220122584A KR 20220133850 A KR20220133850 A KR 20220133850A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- block
- node
- nodes
- candidate
- chain
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 238000012550 audit Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
- H04L9/3236—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions
- H04L9/3239—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions involving non-keyed hash functions, e.g. modification detection codes [MDCs], MD5, SHA or RIPEMD
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/06—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols the encryption apparatus using shift registers or memories for block-wise or stream coding, e.g. DES systems or RC4; Hash functions; Pseudorandom sequence generators
- H04L9/0618—Block ciphers, i.e. encrypting groups of characters of a plain text message using fixed encryption transformation
- H04L9/0637—Modes of operation, e.g. cipher block chaining [CBC], electronic codebook [ECB] or Galois/counter mode [GCM]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/50—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using hash chains, e.g. blockchains or hash trees
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
- H04L67/104—Peer-to-peer [P2P] networks
- H04L67/1087—Peer-to-peer [P2P] networks using cross-functional networking aspects
- H04L67/1093—Some peer nodes performing special functions
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/06—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols the encryption apparatus using shift registers or memories for block-wise or stream coding, e.g. DES systems or RC4; Hash functions; Pseudorandom sequence generators
- H04L9/0643—Hash functions, e.g. MD5, SHA, HMAC or f9 MAC
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
- H04L9/0819—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s)
- H04L9/0825—Key transport or distribution, i.e. key establishment techniques where one party creates or otherwise obtains a secret value, and securely transfers it to the other(s) using asymmetric-key encryption or public key infrastructure [PKI], e.g. key signature or public key certificates
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
- H04L9/0861—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
- H04W12/10—Integrity
- H04W12/106—Packet or message integrity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Financial Or Insurance-Related Operations Such As Payment And Settlement (AREA)
- Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
- Storage Device Security (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 블록체인을 생성하는 방법은, 제 1 블록을 생성한 제 1 마스터 노드에서 난스(nonce)를 이용한 합의 노드 선택 방식에 따라 노드 풀(pool)에서 제 2 후보 노드들을 선택하는 단계, 및 상기 제 1 마스터 노드에서 제 1 후보 노드들의 투표 결과를 이용하여 제 2 마스터 노드를 선택하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 후보 노드들로부터 생성된 후보 블록들 중에서 상기 제 2 마스터 노드에서 생성된 후보 블록이 제 2 블록으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 블록체인(blockchain)은 분산 데이터베이스의 하나로 P2P(Peer to Peer) 네트워크를 활용한다. 분산 데이터베이스는 데이터를 물리적으로 분산시켜 다수의 이용자가 대규모의 데이터베이스를 공유하게 만드는 기술이다. 블록체인은 인터넷으로 연결된 가상화폐 사용자들의 P2P 네트워크를 만든다. 이를 통해 가상화폐의 거래 내역(블록, block)이 사용자의 컴퓨터에 저장된다. 그중 사용자 과반수의 데이터와 일치하는 거래 내역은 정상 장부(ledger)로 확인되어 블록으로 묶여 보관한다. 만일 특정 사용자의 장부에서 누락 등의 오류가 발견된다면, 정상 장부를 복제해 대체하는 방식으로 수정한다. 새로운 거래 내역을 담은 블록이 만들어지면 앞의 블록 뒤에 덧붙이는 과정이 반복된다. 블록체인이란 이름도 거래 내역(블록, block)을 연결(chain)했다는 뜻이다. 거래할 때는 각 사용자가 가진 거래 내역을 대조한다. 이를 통해 거래 내역의 진위를 파악할 수 있어 데이터 위조가 방지된다. 블록체인의 보안 안정성은 데이터를 공유하는 이용자가 많을 수록 커진다. 블록체인은 비트코인 이외에도 클라우드 컴퓨팅 서비스 등 다양한 온라인 서비스에 활용되고 있다.
프라이빗(private) 블록체인의 경우, 권한을 부여 받은 일부 노드들의 분산합의에 의해 블록이 유지되고 있다. 이러한 권한 위임으로 퍼블릭(public) 블록 체인에 비해 많은 거래를 처리 가능하지만 퍼블릭 블록체인이 가지는 장점은 포기해야 하는 문제를 갖고 있다. 따라서 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록 체인에 동시에 사용될 수 있는 새로운 합의 알고리즘이 필요하다.
본 발명의 목적은 분산합의에 참여하는 전체 노드 중 일부만 합의에 참여하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은, 전체 노드 중 일부만 블록 생성에 참여하여 자원 소모를 최소화하고, 블록 생성 권한을 획득할 노드를 미리 예측 불가능하게 하면서 확률적 전체의 대표이고, 일정 수 이상의 합의 노드가 선택되는 것을 보장하고, Fork 발생을 방지하는 분산합의 주체 선택 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 블록 확정 이후 임의로 장부 훼손이 불가능하고, 퍼블릭과 프라이빗 블록 체인에 적용 가능한 블록체인 생성 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인을 생성하는 방법은, 제 1 블록을 생성한 제 1 마스터 노드에서 난스(nonce)를 이용한 합의 노드 선택 방식에 따라 노드 풀(pool)에서 제 2 후보 노드들을 선택하는 단계; 상기 선택된 제 2 후보 노드들이 각각 하나씩 제 2 후보 블록을 생성하는 단계; 및 생성된 제 2 후보 블록들에 대해 상기 제 1 후보 노드들의 투표 결과에 따라 제 1 마스터 노드가 제 2 후보 노드 중에서 제 2 마스터 노드를 선택하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 마스터 노드에서 생성한 후보 블록이 제 2 블록으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 난스는 상기 제 1 마스터 노드에서 생성한 블록의 해드 해쉬 값과 노드들이 가진 고유의 값으로 생성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 잇어서, 상기 고유의 값은 개인키 혹은 nonce chain으로부터 획득된 값인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 난스는 제 1 마스터 노드가 생성한 블록의 해쉬 값과 대응하는 노드의 개인키로 서명된 값 혹은 대응하는 노드의 nonce chain에서 가져온 값을 해쉬한 값의 전부 혹은 일부를 사용하는 것으로 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 2 후보 노드들을 선택하는 단계는, 상기 해쉬된 값 중에서 적어도 일부를 갖는 쿠폰과 기준값을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제 2 후보 노드들을 선택하는 단계는, 상기 쿠폰과 상기 기준값을 비교한 결과에 대응하는 distance를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제 2 후보 노드들의 각각은 대응하는 distance와 distance가 정당하게 발행 되었는지를 확인하는 전자서명을 후보 블록에 기록하고, 상기 기록된 후보 블록을 다른 노드로 전달하는 것을 특징으로 하거나,
실시 예에 있어서, 상기 제 2 후보 노드들의 각각은 대응하는 distance와 distance가 정당하게 발행 되었는지를 확인하는 nonce chain을 통한 확인 과정을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 2 후보 노드들의 각각이 상기 쿠폰과 상기 연산된 distance를 상기 노드 풀 혹은 상기 제 1 후보 노드로 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 후보 노드들의 각각은 상기 연산된 distance 정렬 결과에 따라 상기 제 2 후보 노드들을 정렬하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 후보 노드들의 각각은 수집한 제 2 후보 노드들의 distance를 제 1 마스터 노드에 전달하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 후보 노드들의 투표에서 상기 제 2 후보 노드들의 개수가 투표의 모수로 이용되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 후보 노드들의 투표에서 상기 제 2 후보 노드들의 distance 값이 이용되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 프라이빗 합의 구조로 사용하기 위하여 후보 블록 생성 노드로 선정되는 노드를 상기 노드 풀로 공유하고, 상기 노드 풀에 사전에 결정된 노드들이 등록되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 퍼블릭 합의 구조로 사용하기 위하여 모든 참여 노드가 상기 노드 풀에 참여 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인을 생성하는 데 사용되는 합의 노드 선택 방법은, 이전 블록의 해쉬 값과 참여 노드의 개인키로 서명된 디지털 서명 혹은 nonce chain으로부터 구해진 값을 입력으로 한 해쉬 연산을 수행하는 단계; 상기 해쉬된 값 중에서 적어도 일부로 구성된 쿠폰과 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 참여 노드를 블록을 생성하기 위한 후보 노드로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 노드 풀은 미리 결정되어 있거나 혹은 전체 노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 비교 결과에 따라 상기 노드 풀은 2개 이상의 그룹으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 2개 이상의 그룹은 pass 그룹과 fail 그룹을 포함하고, 상기 pass 그룹과 상기 fail 그룹은 이항 분포의 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 특정 확률 분포에 따라 선택될 노드의 평균과 분산이 계산되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 인스트럭션은, 제 1 마스터 노드가 생성한 블록의 해쉬 값을 계산하고, 이 값을 전자 서명하여 얻은 값 혹은 제 1 마스터 노드가 생성한 블록의 해쉬 값과 nonce chain으로부터 얻은 값을 해쉬한 결과를 통해 제 2 후보 노드들을 선택하고, 상기 선택된 후보 노드들이 제 2 후보 블록 중에 제 2 마스터 블록을 고정(lock)하도록 투표를 진행하고, 상기 제 1 마스터 노드에 의해 제 2 마스터 블록을 고정(lock)하도록 상기 적어도 하나의 프로세서에서 실행되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 제 1 마스터 노드는 제 2 후보 블록을 생성한 노드들의 투표 결과를 통해 특정 비율 이상의 동의를 얻은 최소 혹은 최대 distance를 제시한 제 2 후보 블록을 고정(lock)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법, 및 그것을 이용하는 블록체인 생성 방법 및 장치는 PoW(Proof-of-Work)와 같은 과도한 자원 사용을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법, 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치는, 블록 업데이트에 참여 하는 노드를 매 블록 생성 단계에서 확정하므로, 이를 예측하여 공격하는 것이 불가능하게 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법, 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치는 이전 블록 생성 노드들이 투표한 다수 의견을 선택하도록 하여 PoS(Proof-of-Stake)와 같이 자원이 많은 노드가 업데이트 권한을 독점하는 단점을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치는 제 2 블록을 고정(lock) 하는 과정이 제 1 블록을 합의한 노드들을 통해 결정되므로 이중 지불 등의 거래 부정을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치는 후보 블록 생성에 참여하는 노드만 관리할 경우에 프라이빗 블록 체인과 퍼블릭 블록 체인에 공통으로 사용 할 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘의 동작을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 장치(1000)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘의 동작을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 장치(1000)을 예시적으로 보여주는 도면이다.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
일반적으로 분산합의 알고리즘은 PoW(Proof-of-Work), PoS(Proof-of-Stake) 등이 있다. PoW는 최초의 블록체인 어플리케이션인 비트코인에서 사용한 합의 알고리즘이다. PoS는 최근 공개 블록체인에서 많이 도입하고 있는 합의 알고리즘이다.
첫째로, 작업증명(PoW, Proof-of-Work)의 개념 및 특징은 다음과 같다. 아래는 설명의 편의를 위하여 비트코인에 한정하여 설명하도록 하겠다. PoW는 작업을 위해 리소스(ex. 컴퓨팅 파워 등)를 투입했다는 것을 증명하여 부정을 억제하는 방법이다. 작업증명(PoW)에 참여하기 위해서 참여 노드는 반드시 리소스를 투입해야 한다. 스팸(spam)이나 DoS 공격 등도 리소스의 51% 이상을 투입하여야 성공 가능하다. 블록을 생성하기 위하여 고유의 해시값이 필요하다. 여기서 고유의 해시값은 nonce값을 무작위로 대입해서 찾아내야 하는 값이다. 이러한 해시 값의 검증에는 비용이 들지 않도록 함으로써, 참여 노드는 모두 쉽게 검증이 가능하다.
참여 노드 중에서 다음 블록의 해시값을 발견한 노드만 블록을 생성(채굴)한다. 예를 들어 블록 생성에 필요한 비용이'0'에 가까울 경우, 노드 모두 쉽게 블록을 만들고, 체인에 연결할 수 있다.
블록을 생성한 노드가 동시에 나타나면, 체인이 분기되어 여러 개가 만들어질 수 있다. 그 중 가장 길이가 긴 체인이 선택된다. 악의적인 노드들이 다수 참여하여 부정한 블록들을 계속해서 만들 경우, 비트코인이 붕괴될 수 있다. 이러한 비트코인 붕괴를 방지하기 위하여, 다음 블록 생성에 필요한 비용을 무작위 해시값을 찾아내는 작업에 투입한다. 이 시간은 약 10분간 전체 노드의 컴퓨터를 열심히 돌려야 획득할 수 있다. 악의적인 노드들이 비트코인 네트워크를 붕괴시키려고 해도, 전체 리소스의 일정 수 이상, 51% 이상의 리소스를 투입하지 않고는 공격을 제대로 할 수 없다.
그런데 PoW는 블록생성을 위하여 nonce 값을 무작위로 대입해서 찾아야 하는 고유의 해시값을 필요로 한다. 이러한 고유 해시값을 찾기 위하여 컴퓨팅 파워 등 리소스들이 과다하게 투입되어야 한다. 전력소모에 의한 비용 및 환경문제 발생(마이닝에 의한 보상금액보다 전기세가 더 많이 소모됨, 채굴에 의한 댓가 < 전기세, 무의미한 에너지 소비라고도 함)한다. 또한, PoW는 특정 연산능력만 강요한다. 연산 능력이 집약된 별도 칩들이 등장하게 되고 화폐 경제에서 ‘가진 자’와 ‘못 가진 자’로 나눠지는 문제가 발생(소수집단의 사유화)된다. 이로 인하여 연산능력의 단합으로 인한 중앙화 문제가 야기될 수 있다. 초기 소수에 의한 독점구조이다. 비트코인의 경우 블록 수를 2,100만개로 제한하기 때문에 인플레이션 문제가 야기되고 있다. 불법자금, 범죄 자금 통로 및 세금탈루 루트로 제공될 수 있다.
둘째로, PoS(Proof-of-Stake)의 개념 및 특징은 다음과 같다. PoS는 노드의 보유 지분에 비례하여 증명이 가능한 방법을 채택하고 있다. PoS는 블록을 생성할 수 있는 확률을 각 노드가 갖고 있는 토큰의 지분에 비례하도록 한다. PoS는 토큰의 지분을 투입하는 리소스라고 보면, PoW의 구체적인 하나의 종류라고 볼 수 있다. PoS의 알고리즘 공식은 '다이제스트를 사용한 PoW'로 표현될 수 있다. PoW과 비교하여 PoS는 에너지 소비가 거의 없으며, 리소스 집약을 어렵게 한다.
PoS는 지분이 많을수록 더 유리해지는 방식이다. 지분에 의해 블록생성 중앙화 문제 발생될 수 있다. 각 노드들이 토큰을 수집하기만 하고, 사용하지 않으려는 경향이 나타날 수 있다. 사용하지 않는 오래된 토큰에 대해서는 지분 평가를 떨어뜨리는‘Proof of Stake Velocity’라는 방식이 제안되고 있다. 필요한 리소스 투입 코스트가 너무 저렴하여 ‘아무 것도 수행하지 않는 문제(Nothing at Stake)’가 발생된다. 이러한 문제는 체인이 분기된 경우 사태를 수습해야 한다. 일단 체인이 분기되면 각 노드들은 양쪽 체인 모두에서 같은 양의 지분을 갖고 있게 된다. 양쪽에서 연산을 진행할 수 있기 때문에 굳이 사태를 수습할 이유가 없다. 또한 거꾸로 양쪽 체인 모두에게 베팅이 가능하기 때문에 체인 분기를 고의로 노리고 계속 시도할 수 있다.
예를 들어, 블록체인의 첫 번째 블록에 해당하는 제네시스 블록 시점에서 지분이 100%에 달하기 때문에 시스템을 개시한 사람은 몇 번이고 전체 블록을 다시 만들어낼 수 있다. 각 노드들도 지분만 갖고 있으면, 그 시점부터 다시 시작하는 것이 가능하기 때문에 PoS만으로는 위변조를 막을 수 없다. 또한 블록을 생성하는 코스트가 너무 낮기 때문에 이전 블록들로 거슬러 올라가서 현재까지의 모든 체인을 위변조 할 가능성이 있다.
정리하면 블록체인은 생성된 순서대로 블록을 연결하는 과정에서 유효성을 검증함으로써 정보 위변조를 방지하고자 하지만, 대표적 분산합의 알고리즘인 PoW, PoS의 경우 상술된 문제들로 인하여 한계를 갖고 있다. 오히려 소수 채굴집단의 해시파워나 지분과다 보유자에 의한 중앙집중화 문제가 발생되고 있다. PoW의 경우, 계산 능력이 높은 노드가 분산합의의 주도권을 갖는다. PoS의 경우, 지분을 많이 가진 소유자 등이 유리하다. 이에 블록생성 권한을 투명하게 하고, 전체 거래가 신뢰보장 구조를 갖는 새로운 분산합의 알고리즘이 필요하다.
본 발명의 실시 예에 따른 합의 노드 선택 방법, 및 그것을 이용하는 블록체인 생성 방법 및 장치는, 추적 불가능한 분산합의 주체 선택에 의한 분산합의 알고리즘을 이용함으로써, 기존 블록체인의 작업증명(PoW: Proof-of-Work) 및 자산증명(PoS: Proof-of-Stake) 방식의 확장성 및 보안성 한계를 극복할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘은, 전체 노드 중 일부만 블록 생성에 참여하여 자원 소모를 최소화하고, 블록 생성 권한 획득 노드가 선택 예측이 불가능하며 동시에 확률적으로 보장된 전체의 대표하고, 선택된 노드는 안정적으로 일정 수 이상 확보 되며, Fork 발생을 방지하지 않도록 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘은 블록 확정 이후 임의로 장부 훼손이 불가능하고, 퍼블릭과 프라이빗 블록 체인에 적용 가능할 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘은 경량 분산합의 구조와 확장성, 보안성을 제공하기 위하여 난스증명(Proof-of-Nonse; PoN)을 하도록 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘에서 블록 생성을 위한 후보 노드 선택 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, PoN은 다음과 같이 블록 생성을 위한 후보 노드 선택을 결정할 수 있다.
참여 노드들 각각은 이전 블록 해쉬 값을 참여 노드 별 개인키로 전자서명을 할 수 있다. 여기서, 이전 블록의 해쉬 값(hd)은 이전 블록의 해드 해쉬 값(head hash)값일 수 있다(S110).
Pre_blk_sign = sign(Key_private)(pre_hash)
이전 블록 해쉬 값(pre_hash)을 참여 노드의 개인키(Key_private)로 노드별 전자서명(Pre_blk_sign)함으로써 블록 생성 권한 획득 여부에 대하여 다른 노드들이 예측할 수 없다. 노드들 각각은 다른 노드의 개인키(Key_private)를 알 수 없기 때문에 전자서명 결과를 예측할 수 없다. 실시 예에 있어서, 후보 블록 생성 권한을 획득한 노드는 전자서명을 같이 제시함으로써 권한 획득 사실을 다른 노드들이 검증 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 노드들이 블록 생성 후보가 되기 위해서 노드 풀(pool)에 미리 등록하는 절차가 있을 수 있다. 또한 pool에 노드를 등록할 때, 노드의 등록 조건을 강하게 제어하는 경우에 프라이빗 블록체인으로 사용 가능하다. 한편, 블록체인에 참여한 모든 노드에 등록 가능성을 열어 둔 경우에 퍼블릭 블록체인에 사용 가능하다.
참여 노드별 전자서명(Pre_blck_sign)의 결과는 균등 분포 특성을 갖도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 전자서명(Pre_blck_sign)을 아래와 같이 해쉬함으로써 의의의 값(key; nonce) 생성이 될 수 있다.
key = hash(Pre_blk_sign)
여기서 key 값은 hash 특성에 의해 균등분포(uniform distribution) 특성을 갖는다. 또한 key 값을 상기 특징을 갖기 위해 이전 블록 해쉬 값과 nonce chain으로부터 얻어진 값의 해쉬 값을 통해서도 구현이 가능하다.
실시 예에 있어서, 생성된 key 중에서 일부(예를 들어, key 데이터 중 32비트)는 coupon으로 사용될 수 있다. 실시 예에 있어서, key 값 중에서 일부를 선택한 coupon도 균등분포 특성을 갖는다. 실시 예에 있어서, coupon은 전자 서명값(sign(pre_block, pri_key)과 이전 블록의 해쉬 값(hd)을 해쉬한 값일 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, coupon는 난스 체인값(nonce_chain())과 이전 블록의 해쉬 값(hd)을 해쉬한 값일 수 있다(S120).
coupon을 임의의 기준값(THD)과 비교함으로써 특정 조건을 만족하는 경우 블록 생성 후보 권한이 획득될 수 있다(S130). 만일, 특정 조건을 만족하는 경우, 블록 생성 후보 권한은 pass이다. 이때 선택될 확률 p는 기준값 비교에 의해 결정될 수 있다. 반면에, 특정 만족하지 못하는 경우, 블록 생성 후보 권한은 fail 이다. 이때 확률은 1-p의 확률이다. 2개의 결과를 갖고 전체 N개의 노드 중 K개의 노드가 선택될 확률 분포는, 평균이 Np 이고, 분산이 Np(1-p)인 이항 분포를 따를 것이다. 이항분포에서 N이 충분히 큰 경우, 전체 N개의 노드 중 K개의 노드가 선택될 확률 분포는 중심 극한 정리에 이항분포의 평균 값과 분산을 갖는 정규 분포에 수렴할 것이다. 이를 통해 확률적으로 전체의 대표가 될 노드 선택이 가능하다. 후보 권한을 획득한 노드의 평균을 제어하는 경우, 정규 분포의 누적분포함수(cumulative distribution function)를 통해 안정적인 노드가 지속적으로 선발 가능하다.
후보 블록 생성 권한을 획득한 노드는 distance(coupon 값 혹은 coupon과 기준값의 연산결과 값(예: 두 값의 차이))와 distance가 정당하게 발행되었는지 확인하는 전자서명 등을 후보 블록에 기록하여 다른 노드에 전달할 수 있다(S140).
상술된 후보 노드 선택 방식은, 전체 노드 중 일부만 블록 생성에 참여하여 자원 소모를 최소화시키고, 블록 생성 권한 획득 노드에 대한 예측을 불가능하게 하고, 선택된 노드가 확률적으로 보장된 전체의 대표하게 하며, 안정적으로 일정 수 이상 선택된 노드들을 확보 할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 새로운 분산합의 알고리즘(PoN)은 Fork 발생을 방지하고, 블록 확정 이후에 임의로 장부 훼손을 할 수 없으며, 퍼블릭 및 프라이빗 블록체인에 적용 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘의 동작을 개념적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 분산합의 알고리즘 동작은 아래와 같이 진행될 수 있다.
앞에서 설명된 바와 같이 참여 노드 선택 방식에 따라 제 1 후보 블록들이 생성될 수 있다. 생성된 제 1 후보 블록들 중에서 하나의 블록이 lock(고정)되면, 선택된 노드가 제 1 블록의 마스터 노드로 동작할 수 있다(①). 실시 예에 있어서, 제 1 마스터 노드 선택 시, 제 1 블록(N-1 Block)의 마스터 노드는 제 1 후보 블록을 생성한 노드의 개수와 각 노드가 제시한 distance를 알려주어 제 2 블록 투표에서 사용될 투표의 모수로 사용할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 블록의 마스터 노드에 의해 생성된 블록의 hash 값은 제 2 후보 블록들을 생성하기 위한 이전 블록 hash 값으로 사용될 수 있다. 이때, 블록생성을 위한 후보 노드 선택권한 결정방식에서 설명한 동작을 통해 coupon과 기준값 비교에 의해 각 노드는 제 2 블록 생성 노드의 권한 획득 여부를 계산할 수 있다(②).
제 2 후보 블록 생성 권한을 획득한 노드는 후보 블록을 생성하고 이를 전체 노드에 배포할 수 있다(③)
제 1 후보 블록을 생성했던 노드들은 각 노드가 수신한 제 2 후보 노드들이 전달한 블록에 포함된 한 개 이상의 distance들을 제 1 마스터 노드에게 전달하여 투표에 참여할 수 있다(④).
제 1 마스터 노드는 제 1 후보 블록을 생성한 노드들의 투표 결과에서 제 1 블록 생성에 참여한 노드의 특정 비율 이상(예를 들어, 과반수, 2/3 등)이 동의한 최소 distance(혹은 최대, distance 정렬에 의해 추출)를 제시한 제 2 후보 블록을 고정(lock, 최종 블록 생성) 하기 위해 lock 블록을 전체 노드에 전달할 수 있다(⑤)
이때 제 2 블록(N Block)이 lock 되면, 제 3 블록에 대해서 상술된 과정들을 반복함으로써 블록 체인이 완성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 제 1 마스터 노드가 제 1 후보 블록들의 투표 결과에 따라 제 2 마스터 노드를 결정함으로써, Fork 발생되지 않는 합의 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 마스터 노드가 선택된 후에 이를 바꾸기 위해서 다시 투표를 진행할 수 없도록 블록을 lock 함으로써 장부 훼손이 불가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 후보 블록 생성에 참여 가능한 노드들을 미리 정하는 경우 프라이빗 블록 체인으로 사용 가능하며, 참여 노드에 제한을 두지 않는 경우 퍼블릭 블록체인에 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 PoW와 같은 과도한 자원 사용을 필요로 하지 않는다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 블록 업데이트에 참여 하는 노드를 매 블록 생성 단계에서 확정하므로 이를 예측하여 공격하는 것이 불가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 이전 블록 생성 노드들이 투표한 다수 의견을 선택하도록 하여 PoS와 같이 자원이 많은 노드가 업데이트 권한을 독점하는 단점을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 제 2 블록을 lock 하는 과정이 제 1 노드들을 통해 결정되므로 이중 지불 등의 거래 부정을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 분산합의 알고리즘(PoN)은 후보 블록 생성에 참여하는 노드만 관리하면, 프라이빗 블록 체인과 퍼블릭 블록 체인에 공통으로 사용 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 블록체인 생성 방법은 다음과 같이 진행될 수 있다.
제 1 마스터 노드가 생성한 블록과 풀에 등록된 노드들의 전자서명 혹은 nonce chain에서 얻는 값을 통해 계산된 난스(nonce)을 이용하여 제 2 블록 생성을 위한 제 2 후보 블록들을 선택할 수 있다(S210). 예를 들어, 도 1에 설명된 후보 노드 선택 방식에 따라 전체 노드 중에서 제 2 후보 노드들이 선택될 수 있다.
이후, 제 1 마스터 노드는 제 1 후보 노드들의 투표를 통하여 제 2 후보 노드들에서 발생된 후보 블록들 중에서 제 2 마스터 블록을 고정할 수 있다(S220).
실시 예에 있어서, 제 1 마스터 노드는 제 1 후보 블록을 생성한 노드들의 투표 결과를 통해 특정 비율 이상(예: 과반수, 2/3 등)의 동의를 얻은 최소 (혹은 최대) distance를 제시한 제 2 후보 블록을 고정(lock)할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 마스터 노드는 제 2 마스터 블록을 고정할 수 있다.
실시 예에 있어서, 전체 노드가 아니라 제 1 후보 블록 생성 노드들이 제 2 후보 블록에 대해서만 투표 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 후보 블록 생성 노드로 선택되는 노드를 풀(pool)로 공유하고, 이 풀에 미리 정해진 노드만 등록할 때, 합의 노드 선정 방식은 프라이빗 합의 구조로 사용될 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 모든 참여 노드가 풀에 참여 가능할 때, 합의 노드 선정 방식은 퍼블릭 합의 구조로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 합의 노드 선정 방식은 프라이빗과 퍼블릭에 공통으로 사용 가능하다.
실시 예에 있어서, 제 1 마스터 블록 생성 노드는 제 2 마스터 블록 lock 이벤트를 발생할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 2 블록 생성 후보 권한 판단을 위해 비대칭 키의 개인키를 사용하거나 nonce chain에서 획득한 값을 사용하여 다른 노드들이 서로 권한 획득 여부를 예측 할 수 없다.
실시 예에 있어서, 제 2 블록 생성 후보 권한 판단을 위해 coupon과 기준값 비교를 통해 각 노드는 두 개 이상으로 그룹으로 분류될 수 있다. 실시 예에 있어서, 두개 이상 구분된 그룹이 pass, fail 두 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 구분된 그룹은 이항 분포의 특성을 가질 수 있다. 실시 예에 있어서, 특정 확률 분포에 따라 선택될 노드의 평균과 분산이 계산될 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 2 후보 블록 생성 권한을 획득한 노드는 후보 블록을 생성시 자신이 획득한 coupon과 기준값의 계산에 의한 distance를 알려주므로 제 1 후보 블록 생성 노드들이 distance 값의 크기에 따라 정렬 가능하게 할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 후보 블록 생성 노드들은 자신이 수집한 제 2 후보 블록들의 한 개 이상의 distance를 제 1 마스터 노드로 전달할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 마스터 노드는, 제 1 후보 블록들이 투표한 결과를 근거로 하여 제 2 마스터를 선택할 때, 제 2 후보 블록을 생성한 노드의 개수와 distance 값을 모든 노드들에게 알려 줄 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 마스터 노드가 알려준 제 2 후보 블록 생성 개수는 제 2 블록 투표의 모수로 사용될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 마스터 노드가 알려준 제 2 후보 블록 distance 정렬 값은 투표 결정에 이용될 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/혹은 동작들의 일부 혹은 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/혹은 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 혹은 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 장치(1000)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 블록체인 생성 장치(1000)는 적어도 하나의 프로세서(1100), 네트워크 인터페이스(1200), 메모리(1300), 디스플레이(1400), 및 입출력 장치(1500)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 도 1 내지 도 3을 통하여 적어도 하나의 장치를 포함하거나, 도 1 내지 도 3을 통하여 전술한 적어도 하나의 방법으로 구현될 수 있다. 프로세서(1100)는, 상술된 바와 같이, 블록생성과 업데이트에 참여 하는 노드를 이전 블록과 노드의 개인키에 의한 전자서명으로 예측 불가능하게 선택하고, 제 1 후보 블록 생성 노드의 투표에 의해 제 2 블록을 lock 함으로써 특정 노드가 권한을 독점하지 않게 하고, 노드들의 개인키를 통해 전자 서명된 내용을 확인하므로 제 1 블록 마스터가 제 2 블록 마스터를 결정하도록 하여 이중 지불 등의 거래 부정을 방지하도록 인스트럭션들(instructions)을 실행할 수 있다.
프로세서(1100)는 프로그램을 실행하고, 블록체인 생성 장치(1000)을 제어할 수 있다. 블록체인 생성 장치(1000)는 입출력 장치(1500)를 통하여 외부 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 혹은 네트워크)에 연결되고, 데이터를 교환할 수 있다. 블록체인 생성 장치(1000)는 이동 전화, 스마트 폰, PDA, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등 모바일 장치, 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 넷북 등 컴퓨팅 장치, 혹은 텔레비전, 스마트 텔레비전, 게이트 제어를 위한 보안 장치 등 전자 제품 등 다양한 전자 시스템을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서(1100)는 블록 생성부(BLK Generating Unit), 블록체인 제어부(Blockchain Controlling Unit), 블록 전파부(BLK Propagating Unit), 및 블록 검증부(BLK Verifying Unit)를 프로그램 코드로 실행하도록 구현될 수 있다. 블록 생성부는 거래내역에 필요한 새로운 블록을 생성할 수 있다. 블록체인 제어부는 상술된 블록체인 생성 방법, 특히 분산합의 노드 선택 방식을 이용하여 새로운 블록이 자신의 블록체인에 연결되도록 제어할 수 있다. 블록 전파부는 블록체인에 연결된 새로운 블록의 유효성을 검증하기 위하여 새로운 블록을 네트워크로 전파할 수 있다. 블록 검증부는 네트워크를 형성한 다른 노드에서 생성된 블록을 수신하고, 수신된 블록의 유효성을 검증할 수 있다.
네트워크 인터페이스(1200)는 외부의 네트워크와 다양한 유/무선 방식에 의해 통신을 수행하도록 구현될 수 있다.
메모리(1300)는 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어(instruction)를 포함할 수 있다. 프로세서(1100)는 메모리(1300)에 저장된 명령어가 프로세서(1100)에서 실행됨에 따라 앞서 언급된 동작들을 수행할 수 있다. 메모리(1300)는 휘발성 메모리 혹은 비휘발성 메모리일 수 있다.
메모리(1300)는 사용자의 데이터를 저장하도록 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 장치는 eMMC(embedded multimedia card), SSD(solid state drive), UFS(universal flash storage) 등 일 수 있다. 저장 장치는 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리 장치는, 낸드 플래시 메모리(NAND Flash Memory), 수직형 낸드 플래시 메모리(Vertical NAND; VNAND), 노아 플래시 메모리(NOR Flash Memory), 저항성 램(Resistive Random Access Memory: RRAM), 상변화 메모리(Phase-Change Memory: PRAM), 자기저항 메모리(Magnetoresistive Random Access Memory: MRAM), 강유전체 메모리(Ferroelectric Random Access Memory: FRAM), 스핀주입 자화반전 메모리(Spin Transfer Torque Random Access Memory: STT-RAM) 등이 될 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/혹은 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 혹은 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 혹은 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(Operating System; OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.
또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 대응하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소 (processing element) 및/혹은 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수의 프로세서 혹은 하나의 프로세서 및 하나의 제어기(controller)를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 혹은 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 혹은 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/혹은 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 혹은 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 혹은 장치, 혹은 전송되는 신호파(signal wave)에 영구적으로, 혹은 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 생성 장치(1000)는, 적어도 하나의 프로세서(1100) 및 적어도 하나의 프로세서(1100)에 의해 실행되는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리(1300)를 포함하고, 디지털 서명을 이용하여 제 1 블록 생성에 대응하는 참여 노드들을 선택하고, 선택된 참여 노드들이 제 2 블록의 마스터 블록을 고정(lock)하도록 투표를 진행하고, 제 1 블록 생성에 대응하는 마스터 노드에 의해 제 2 블록 생성에 대응하는 마스터 블록을 고정(lock)하도록 적어도 하나의 프로세서(1100)에서 실행될 수 있다.
실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 혹은 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 (magneto-optical media), 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 방법 및 장치는, 블록생성과 업데이트에 참여 하는 노드를 이전 블록과 노드의 개인키에 의한 전자서명으로 예측 불가능하게 선택하고, 제 1 후보 블록 생성 노드의 투표에 의해 제 2 블록을 lock 하도록 하여 특정 노드가 권한을 독점하는 단점을 개선하고, 검증시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 방법 및 장치는 분산장부 무결성 보장을 위하여 노드들의 개인키를 통해 전자 서명된 내용을 확인하므로 제 1 블록 마스터가 제 2 블록 마스터를 결정하도록 하여 이중 지불 등의 거래 부정을 방지 등을 보장 능하다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 방법 및 장치는 PoN 경우 PoW와 같은 과도한 자원 사용이 필요 없으며, PoS와 같이 업데이트 권한을 자원이 많은 노드가 독점하는 단점을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 블록체인 방법 및 장치는 제 1 블록을 등록한 마스터 노드가 제 2 블록을 선거에 의해 선택하도록 하여 과도한 자원 소모를 방지하고, 마스터가 다음 마스터를 선택하도록 하여 이중 지불 등의 부정 거래를 차단 할 수 있다.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.
1000: 블록체인 생성장치
1100: 프로세서
1200: 통신 장치
1300: 메모리
1100: 프로세서
1200: 통신 장치
1300: 메모리
Claims (6)
- 블록체인 생성 장치가 블록체인을 생성하는 블록체인 생성 방법에 있어서,
이전 블록에 기반하여 생성된 이전 블록 기반 값 및 참여 노드에 상응하는 난스(nonce)를 이용하여 해쉬 연산을 수행하여 비교값을 생성하는 단계;
상기 비교값과 기준값을 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 기반하여 상기 참여 노드를 합의 노드들 중 하나로 선택하는 단계; 및
상기 합의 노드들 중 적어도 하나 이상의 합의에 기반하여 신규 블록을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 생성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이전 블록 기반 값은 상기 이전 블록의 헤드 해쉬 값(head hash value)에 상응하는 것을 특징으로 하는 블록체인 생성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 난스(nonce)는 난스 체인(nonce chain)에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 블록체인 생성 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 난스 체인은
상기 합의 노드들 중 적어도 하나를 검증하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 블록체인 생성 방법. - 블록체인 생성 장치에 있어서:
적어도 하나의 프로세서; 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리를 포함하고,
상기 적어도 하나의 인스트럭션은, 이전 블록에 기반하여 생성된 이전 블록 기반 값 및 참여 노드에 상응하는 난스(nonce)를 이용하여 해쉬 연산을 수행하여 비교값을 생성하고, 상기 비교값과 기준값을 비교하고, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 참여 노드를 합의 노드들 중 하나로 선택하고, 상기 합의 노드들 중 적어도 하나 이상의 합의에 기반하여 신규 블록을 생성하도록 상기 적어도 하나의 프로세서에서 실행되는 것을 특징으로 하는 블록체인 생성 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 난스(nonce)는 난스 체인(nonce chain)에 기반하여 생성되고, 상기 난스 체인(nonce chain)은 상기 합의 노드들 중 적어도 하나를 검증하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 블록체인 생성 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20180045705 | 2018-04-19 | ||
| KR1020180045705 | 2018-04-19 | ||
| KR1020190037604A KR102451115B1 (ko) | 2018-04-19 | 2019-04-01 | 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190037604A Division KR102451115B1 (ko) | 2018-04-19 | 2019-04-01 | 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220133850A true KR20220133850A (ko) | 2022-10-05 |
| KR102561726B1 KR102561726B1 (ko) | 2023-08-02 |
Family
ID=68238406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220122584A KR102561726B1 (ko) | 2018-04-19 | 2022-09-27 | 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11063746B2 (ko) |
| KR (1) | KR102561726B1 (ko) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200014542A1 (en) * | 2018-07-03 | 2020-01-09 | ULedger, Inc. | Detection of anomalies in a computer system |
| US11409734B2 (en) * | 2018-10-29 | 2022-08-09 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Blockchain system and operation method thereof |
| US11343073B2 (en) | 2019-06-18 | 2022-05-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method for achieving distributed consensus based on decentralized byzantine fault tolerance |
| TWI706346B (zh) * | 2019-10-31 | 2020-10-01 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 限制礦機算力的方法、礦機、儲存介質 |
| CN110941613B (zh) * | 2019-11-19 | 2023-07-18 | 北京工业大学 | 区块链共识方法、装置和电子设备 |
| CN111107103B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-04-15 | 南京可信区块链与算法经济研究院有限公司 | 一种联盟链的性能维持方法、系统及存储介质 |
| CN111245836B (zh) * | 2020-01-13 | 2021-07-13 | 电子科技大学 | 一种基于多节点决策的区块链网络动态管理方法 |
| CN111416843A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-07-14 | 厦门区块链云科技有限公司 | 一种区块链社群超级节点竞选方法 |
| CN111049696B (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-12 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 用于区块链系统的节点管理的方法、节点和计算设备 |
| CN111444211B (zh) * | 2020-03-26 | 2021-07-13 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 区块链共识节点校验方法、装置、设备以及存储介质 |
| CN111556149B (zh) * | 2020-04-27 | 2022-10-21 | 中国银行股份有限公司 | 一种基于Raft共识算法的节点选择方法及装置 |
| CN112118239B (zh) * | 2020-09-03 | 2022-01-11 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 区块链共识方法及装置、电子设备、存储介质 |
| CN112968769B (zh) * | 2021-03-03 | 2023-04-07 | 中国人民银行数字货币研究所 | 一种区块链中随机数的生成方法及装置 |
| CN113301114B (zh) * | 2021-04-13 | 2022-03-04 | 广东电网有限责任公司 | 区块链共识节点选择方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| US20230066169A1 (en) | 2021-08-10 | 2023-03-02 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method and apparatus for distributed consensus in consideration of share proportions of nodes and method of generating blockchain using the same |
| CN114049123B (zh) * | 2022-01-12 | 2022-10-04 | 杭州趣链科技有限公司 | 区块链的共识方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| EP4346159A1 (en) | 2022-09-27 | 2024-04-03 | Electronics and Telecommunications Research Institute | Method and apparatus of adding additional chain to blockchain, and method and apparatus of generating shard for the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101727525B1 (ko) * | 2016-09-05 | 2017-04-17 | 주식회사 스케일체인 | 블록체인 기반 분산 저장 방법 및 이를 이용한 장치 |
| KR20170137388A (ko) | 2016-06-03 | 2017-12-13 | (주) 블록체인오에스 | 블록체인 기술을 이용한 무결성 보장 방법 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7975016B2 (en) * | 2001-10-29 | 2011-07-05 | Oracle America, Inc. | Method to manage high availability equipments |
| US20050213751A1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-29 | Apostolopoulos John J | Methods and systems for generating transcodable encrypted content |
| US8977859B2 (en) * | 2004-05-04 | 2015-03-10 | Elsevier, Inc. | Systems and methods for data compression and decompression |
| WO2008112048A1 (en) * | 2007-02-02 | 2008-09-18 | Tecordia Technologies, Inc. | Method and system to authorize and assign digital certificates without loss of privacy |
| EP2480974B1 (en) * | 2009-09-21 | 2018-09-05 | Qualcomm Incorporated | Distributed content storage and retrieval |
| KR101425552B1 (ko) * | 2010-10-04 | 2014-08-05 | 한국전자통신연구원 | 제어가능 연결성을 제공하는 그룹서명 시스템 및 방법 |
| KR101543711B1 (ko) * | 2011-10-11 | 2015-08-12 | 한국전자통신연구원 | 짧은 서명을 제공하는 경량 그룹서명 방법 및 장치 |
| US9825760B2 (en) * | 2012-07-12 | 2017-11-21 | Elwha, Llc | Level-two decryption associated with individual privacy and public safety protection via double encrypted lock box |
| US9813243B1 (en) * | 2015-03-30 | 2017-11-07 | EMC IP Holding Company LLC | Methods and apparatus for password-based secret sharing schemes |
| US20170331896A1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | De La Rue International Limited | Methods and systems for processing assets |
| US10204341B2 (en) * | 2016-05-24 | 2019-02-12 | Mastercard International Incorporated | Method and system for an efficient consensus mechanism for permissioned blockchains using bloom filters and audit guarantees |
| US10657526B2 (en) * | 2016-10-28 | 2020-05-19 | International Business Machines Corporation | System and method to dynamically setup a private sub-blockchain based on agility of transaction processing |
| US10158527B2 (en) * | 2016-10-28 | 2018-12-18 | International Business Machines Corporation | Changing an existing blockchain trust configuration |
| US10862959B2 (en) * | 2016-11-28 | 2020-12-08 | Keir Finlow-Bates | Consensus system and method for adding data to a blockchain |
| US10311230B2 (en) * | 2016-12-24 | 2019-06-04 | Cisco Technology, Inc. | Anomaly detection in distributed ledger systems |
| US10164983B2 (en) * | 2017-01-20 | 2018-12-25 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Distributed authentication for internet-of-things resources |
| KR101937220B1 (ko) | 2017-02-01 | 2019-01-11 | 주식회사 아이콘루프 | 키 관리가 필요없는 블록체인을 기반한 전자서명 또는 메시지 인증 코드를 생성 및 검증 방법 |
| CN107124403A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-09-01 | 朱清明 | 区块链中共识区块的生成方法与计算设备 |
| KR102017739B1 (ko) | 2017-05-12 | 2019-09-03 | 박경옥 | 블록체인 시스템 및 블록체인 생성 방법 |
| US20200059369A1 (en) * | 2017-05-16 | 2020-02-20 | Peking University Shenzhen Graduate School | Determining consensus by parallel proof of voting in consortium blockchain |
| US10447770B2 (en) * | 2017-05-30 | 2019-10-15 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Blockchain micro-services framework |
| EP3435273A1 (en) * | 2017-07-25 | 2019-01-30 | Gemalto Sa | Consensus protocol for permissioned ledgers |
| US11281644B2 (en) * | 2017-07-28 | 2022-03-22 | Hitachi, Ltd. | Blockchain logging of data from multiple systems |
| CN107590738A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-16 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 选择共识节点的处理方法、装置及服务器 |
| US10796393B2 (en) * | 2018-03-14 | 2020-10-06 | Motorola Solutions, Inc. | System for validating and appending incident-related data records in an inter-agency distributed electronic ledger |
| US10803540B2 (en) * | 2018-03-14 | 2020-10-13 | Motorola Solutions, Inc. | System for validating and appending incident-related data records in a distributed electronic ledger |
-
2019
- 2019-04-19 US US16/389,620 patent/US11063746B2/en active Active
-
2021
- 2021-06-09 US US17/343,556 patent/US11831750B2/en active Active
-
2022
- 2022-09-27 KR KR1020220122584A patent/KR102561726B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170137388A (ko) | 2016-06-03 | 2017-12-13 | (주) 블록체인오에스 | 블록체인 기술을 이용한 무결성 보장 방법 |
| KR101727525B1 (ko) * | 2016-09-05 | 2017-04-17 | 주식회사 스케일체인 | 블록체인 기반 분산 저장 방법 및 이를 이용한 장치 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 미국공개특허: US 2017-0344987, 공개일: 2017년 11월 30일, 제목: METHOD AND SYSTEM FOR AN EFFICIENT CONSENSUS MECHANISM FOR PERMSSIONED BLOCKCHAINS USING BLOOM FILTERS AND AUDIT GUARANTEES. |
| 미국공개특허: US 2019/0068380, 공개일: 2019년 1월 28일(최초출원일: 2017년 8월 21일, CN 2017106\736740.5), 제목: BLOCKCHAIN CONSENSUS NODE SELECTION. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102561726B1 (ko) | 2023-08-02 |
| US20190327084A1 (en) | 2019-10-24 |
| US11831750B2 (en) | 2023-11-28 |
| US20210297239A1 (en) | 2021-09-23 |
| US11063746B2 (en) | 2021-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102561726B1 (ko) | 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치 | |
| KR102451115B1 (ko) | 난스를 이용한 합의 노드 선택 방법 및 그것을 이용한 블록체인 생성 방법 및 장치 | |
| Bhushan et al. | Untangling blockchain technology: A survey on state of the art, security threats, privacy services, applications and future research directions | |
| Namasudra et al. | The revolution of blockchain: State-of-the-art and research challenges | |
| EP3610436B1 (en) | Rapid distributed consensus on blockchain | |
| KR102652551B1 (ko) | 분산 조정을 사용한 스마트 계약 실행 | |
| US11669811B2 (en) | Blockchain-based digital token utilization | |
| US20210119807A1 (en) | Blockchain account migration | |
| US20200028667A1 (en) | Blockchain-Based Unexpected Data Detection | |
| US20190303622A1 (en) | Bicameral framework for fast and tamper-resistant blockchain validation | |
| KR20200099149A (ko) | 낮은 엔트로피 패스워드로 블록체인 트랜잭션을 승인하기 위한 컴퓨터 구현 시스템 및 방법 | |
| WO2020110115A1 (en) | PROOF OF LOTTERY (PoL) BLOCKCHAIN | |
| EP3563553A1 (en) | Method for signing a new block in a decentralized blockchain consensus network | |
| US11616649B2 (en) | Computer-implemented systems and methods relating to a binary blockchain comprising a pair of coupled blockchains | |
| US10693646B2 (en) | Event execution using a blockchain approach | |
| KR102559881B1 (ko) | 난스 증명 기반 분산합의 노드 선정 방법 및 장치 | |
| Yadav et al. | A comparative study on consensus mechanism with security threats and future scopes: Blockchain | |
| Imam et al. | DOC-BLOCK: A blockchain based authentication system for digital documents | |
| US20200410491A1 (en) | Resource management system and method of operation thereof | |
| CN115152177B (zh) | 提供机密知识的专门证明的系统和方法 | |
| Kim et al. | Blockchain-based edge computing for deep neural network applications | |
| Pop et al. | Blockchain based decentralized applications: Technology review and development guidelines | |
| Zhang et al. | Deconstructing Blockchains: Concepts, Systems, and Insights. | |
| Majumdar et al. | Blockchain based land registry with delegated proof of stake (DPoS) consensus in Bangladesh | |
| Antal et al. | Distributed Ledger Technology Review and Decentralized Applications Development Guidelines. Future Internet 2021, 13, 62 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |