WO2019203387A1 - 블록체인 기반 블록 검증 방법 - Google Patents

블록체인 기반 블록 검증 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for nodes in a blockchain to verify a block. More specifically, a representative node is randomly added in a Delegated Proof of Stake (DPOS) block verification method, which is a verification method of a blockchain-based graphene engine. To verify the existing block verification combined with the newly added verification.
  • DPOS Delegated Proof of Stake
  • Blockchain technology began with the advent of bitcoin currency in 2008, and many cryptocurrencies have been released since then. Most of the coins created in the early days are PoW (Proof of Work), which literally means increase of work. If blocks are generated through hash power, electricity costs are too high compared to the amount of mining without using industrial electricity. There are disadvantages to buy. In the blockchain technology used in Bitcoin, there are many nodes that create blocks, and in order to be recognized, many new blocks must be created and connected after the block. This means that a transaction can take a lot of time to be accepted by writing to a block, and there is also the possibility of easily manipulating the contents of a block in organizations with 51% or more block generation power.
  • Patent Document 1 Patent Registration No. 10-1727525 ⁇ Registration Date: April 11, 2017 ⁇
  • An object of the present invention is to provide a blockchain-based block verification method that guarantees the integrity of a block even if 51% is contaminated while limiting the number of nodes generating a block.
  • the blockchain-based block verification method comprises the steps of: (i) sequentially generating blocks by a plurality of representative nodes authorized to generate blocks constituting the blockchain according to the block creation order; (ii) randomly selecting at least one of the plurality of generic nodes; And (iii) adding the at least one general node selected randomly between the plurality of representative nodes of step (i) or after the last representative node to generate the block.
  • Step (i) comprises (i-1) determining a block generation order for a plurality of blocks; (i-2) the representative nodes starting block generation according to the block generation order determined in step (i-1); (i-3) determining whether all of the representative nodes have generated blocks; (i-4) proceeding to step (ii) when all of the representative nodes have generated blocks; (i-5) If at least one of the representative nodes does not generate the block, the method may include returning to step (i-2).
  • the blockchain-based block verification method may further include (iv) repeating the block generation procedure by randomly selecting the general node again and leaving only the representative node when all the blocks are generated once in a predetermined order.
  • the blockchain-based block verification method includes the steps of: (a) determining a block generation order for a plurality of blocks; (b) the representative nodes starting block generation according to the block generation order determined in step (a); (c) determining whether all of the representative nodes have generated blocks; (d) randomly selecting at least one of a plurality of general nodes when all of the representative nodes have generated blocks; (e) inserting the at least one general node selected at random among the plurality of representative nodes to generate the block; And (f) generating blocks once in a predetermined order, leaving only representative nodes and randomly selecting normal nodes again and repeating the block generation procedure.
  • the present invention determines a block generation order by tying representative nodes that generate blocks and randomly selected general nodes, and sequentially generates blocks in the determined order. Once all nodes have created blocks in the specified order, the nodes are randomly selected again and the block generation order with representative nodes. Accordingly, the present invention enables not only representative nodes but also randomly selected general nodes to generate blocks, so that even if the representative node is polluted or the normal node is not polluted, 51% of the blocks are not polluted. Integrity can be maintained.
  • FIG. 1 is a structural diagram for generating a block in a typical graphene engine.
  • FIGS. 2 and 3 are an improved block generation structure diagram according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a blockchain-based block verification method according to an embodiment of the present invention.
  • a blockchain is a linked list that contains a link to the block immediately preceding it, starting with the first block. Since blockchain is distributed and stored and managed across several nodes, and blocks contain transaction information (transactions), a blockchain is a huge distributed ledger that contains all transaction information.
  • a block is an element of a blockchain and conceptually means a bundle of a plurality of transaction information (transactions).
  • a block consists of a block header, transaction information, and other information.
  • FIG. 1 is a structure for generating a block in a general graphene engine, and the blocks 10, 11, 12, and 13 are sequentially arranged according to a randomly determined order of representative nodes C, B, D, E, and T. , 14).
  • the representative node is a node that has the authority to create the blocks that make up the blockchain, and the decision on this is made at regular intervals by voting between members.
  • a normal node is a node that has a copy of the blockchain data, and generally has no authority to create a block and is dropped from selecting a representative node.
  • 2 and 3 are an improved block generation structure diagram according to the present invention.
  • the present invention is to randomly select a few nodes of the general node to generate a block with the representative node.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a blockchain-based block verification method according to an embodiment of the present invention.
  • a block generation order for a plurality of blocks is determined (step S402).
  • the representative nodes start generating blocks according to the block generation order determined in step S402 (step S404).
  • step S406 It is determined whether all of the representative nodes have generated a block.
  • step S406 when all of the representative nodes (representative node C, representative node B, representative node E of FIG. 3) generate a block, at least one of a plurality of general nodes, for example, shown in FIG. As described above, two general nodes including the general node G and the general node E are randomly selected (step S408).
  • the block is generated by adding the at least one general node randomly selected between the plurality of representative nodes or after the last representative node (step S410).
  • a general node G may be added between the representative node B and the representative node E, and the general node E may be added after the last representative node E.
  • the task is to set the order in which the blocks are created again. Before that, some random nodes are randomly selected. After that, the representative node and the selected general node are bundled together to determine the order in which the blocks are created. When all blocks are created once in the specified order, only the representative node is left, and the general node is randomly selected again and repeats the block generation procedure.
  • the blockchain is a technology that combines multiple records (e.g. transaction records), writes a block when it is created, and then chains it with the previously created block.
  • Blockchain data also eliminates the risk of hacking by having all nodes have the same content. However, if a few of many nodes are polluted and each node has different blockchain data, it is to select and connect the longer linked blockchain. As a result, if the majority of the exposed representative nodes (51%) are contaminated, the blockchain data can be manipulated.
  • the present invention is applied, even if a plurality of representative nodes are contaminated, the blocks manipulated by the general nodes randomly selected every time are not connected for a long time, thereby maintaining the integrity of the block chain.

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Abstract

블록을 생성하는 노드 개수는 제한하면서 51%가 오염을 당하더라도 블록에 대한 무결성을 보장하는 블록체인 기반 블록 검증 방법이 제공된다. 블록체인 기반 블록 검증 방법은 (i) 블록 생성 순서에 따라 블록체인을 구성하는 블록을 생성할 수 있는 권한이 있는 다수의 대표 노드들이 블록을 순차적으로 생성하는 단계; (ii) 다수의 일반 노드들 중 적어도 하나를 무작위로 선택하는 단계; 및 (iii) 무작위로 선택된 상기 적어도 하나의 일반 노드를 단계 (i)의 다수의 대표 노드 사이에 또는 마지막 대표 노드 다음에 추가하여 상기 블록을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

블록체인 기반 블록 검증 방법
본 발명은 블록체인의 노드들이 블록을 검증하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블록체인 기반의 그래핀 엔진의 검증방식인 DPOS(Delegated Proof of Stake) 블록 검증 방식에서 랜덤으로 대표노드를 추가 구성하여 기존 블록 검증과 새로 추가된 검증을 결합하여 검증하는 방법에 관한 것이다.
블록체인 기술은 2008년 비트코인 화폐의 출현과 함께 시작되었으며, 이 후 그 기술을 보완한 많은 암호화폐가 출시되었다. 초창기에 만들어진 코인들은 대부분은 PoW(Proof of Work) 방식은 말 그대로 작업 증면이란 뜻으로 해쉬 파워를 통해 블록 생성하면 산업용 전기를 사용하지 않는다면 채굴량에 비해 전기세가 너무 많이 나온다는 단점과 가격이 상당한 채굴기를 구매해야되는 단점이 있다. 비트코인에서 사용된 블록체인 기술은 블록을 생성하는 수많은 노드가 있으며 생성한 블록을 인정받기 위해서는 그 블록 뒤에 새로운 블록이 많이 생성되어 연결이 되어야 한다. 이는 하나의 트랜젝션이 블록에 쓰여서 인정 받기 위해서는 많은 시간이 걸린다는 것이고 또한, 51% 이상의 블록 생성 파워가 있는 단체에서 쉽게 블록의 내용을 조작할 가능성이 있다.
그 단점을 보완해서 나온 것이 PoS(Proof of Stake)방식으로 지분 증명이라고 하며 PoW에 비해 비용이 절감되는 장점은 있지만 개인이 서버를 돌려서 채굴해야되므로 왠만한 대주주 또는 이율이 높은편이 아니고서는 채굴에 참여하지 않는다. 이를 보완하기 위해 나온 그래핀 엔진의 DPOS(Delegated Proof of Stake)방식은 블록을 생성하는 노드의 개수를 미리 제한하고 무작위로 생성된 순서대로 돌아가면서 한 번씩 블록을 생성하도록 하여 생성한 블록이 인정 받는 시간을 단축시켰다.
하지만 노드의 개수가 미리 정해져 있고 그 수가 많지 않으므로, 쉽게 51%이상의 노드가 오염될 가능성이 있다.
(특허문헌 1) 특허 등록 번호 제 10-1727525 호{등록일: 2017년 04월 11일}
본 발명은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 블록을 생성하는 노드 개수는 제한하면서 51%가 오염을 당하더라도 블록에 대한 무결성을 보장하는 블록체인 기반 블록 검증 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 블록체인 기반 블록 검증 방법은 (i) 블록 생성 순서에 따라 블록체인을 구성하는 블록을 생성할 수 있는 권한이 있는 다수의 대표 노드들이 블록을 순차적으로 생성하는 단계; (ii) 다수의 일반 노드들 중 적어도 하나를 무작위로 선택하는 단계; 및 (iii) 무작위로 선택된 상기 적어도 하나의 일반 노드를 단계 (i)의 다수의 대표 노드 사이에 또는 마지막 대표 노드 다음에 추가하여 상기 블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 대표 노드들은 회원 구성 간에 투표를 통해 일정 주기 마다 결정되고, 상기 일반 노드들은 블록체인 데이터 복사본을 가지고 상기 블록을 생성할 권한이 없고 상기 대표 노드들의 결정에서 탈락한 노드일 수 있다. 단계 (i)은 (i-1) 다수의 블록에 대한 블록 생성 순서를 결정하는 단계; (i-2) 단계 (i-1)에서 결정된 상기 블록 생성 순서에 따라 상기 대표 노드들이 블록 생성을 시작하는 단계; (i-3) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성하였는 지를 판단하는 단계; (i-4) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성한 경우 단계 (ii)로 진행하는 단계; (i-5) 상기 대표 노드들 중의 하나라도 상기 블록을 생성하지 않은 경우 단계 (i-2)로 복귀하는 단계를 포함할 수 있다. 블록체인 기반 블록 검증 방법은 (iv) 정해진 순서대로 모두다 한 번씩 블록을 생성하면 대표노드만 남기고 일반 노드는 다시 무작위로 선정하여 블록 생성 절차를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 블록체인 기반 블록 검증 방법은 (a) 다수의 블록에 대한 블록 생성 순서를 결정하는 단계; (b) 단계 (a)에서 결정된 상기 블록 생성 순서에 따라 상기 대표 노드들이 블록 생성을 시작하는 단계; (c) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성하였는 지를 판단하는 단계; (d) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성한 경우 다수의 일반 노드들 중 적어도 하나를 무작위로 선택하는 단계; (e) 무작위로 선택된 상기 적어도 하나의 일반 노드를 상기 다수의 대표 노드 사이에 삽입하여 상기 블록을 생성하는 단계; 및 (f) 정해진 순서대로 모두다 한 번씩 블록을 생성하면 대표 노드만 남기고 일반 노드는 다시 무작위로 선정하여 블록 생성 절차를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 블록을 생성하는 대표 노드들과 무작위로 선정된 일반노드들을 묶어서 블록 생성 순서를 결정하고, 그 정해진 순서대로 순차적으로 블록을 생성 하도록 한다. 모든 노드가 정해진 순서대로 블록을 생성 했다면, 다시 일반 노드들을 무작위로 선정하고 대표자 노드들과 함께 블록 생성 순서를 정하도록 한다. 그에따라, 본 발명은 미리 정해둔 대표자 노드들뿐 아니라 무작위로 선정된 일반노드들도 블록을 생성할 수 있도록 하여 대표자 노드가 오염이 되거나 일반 노드가 오염이 되더라도 51%의 오염은 되지 않아 블록의 무결성을 유지시킬 수가 있다.
도 1은 일반적인 그래핀 엔진에서 블록을 생성하는 구조도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 개선된 블록 생성 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블록체인 기반 블록 검증 방법을 설명하는 순서도이다.
블록체인은 최초의 블록(Genesis Block)부터 시작해서 바로 앞의 블록에 대한 링크를 가지고 있는 링크드 리스트다. 블록체인은 여러 노드에 걸쳐 분산되어 저장 및 관리되며, 블록에는 거래 정보(트랜잭션)가 포함되어 있으므로, 블록의 집합체인 블록체인은 모든 거래 정보를 포함하는 거대한 분산 장부라고 할 수 있다. 즉 블록은 블록체인의 원소로서 개념적으로는 다수의 거래 정보(트랜잭션)의 묶음을 의미한다. 블록은 블록 헤더와 거래정보, 기타 정보로 구성된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 블록체인 기반 블록 검증 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 그래핀 엔진에서 블록을 생성하는 구조로서 미리 결정되어 있는 대표노드들(C, B, D, E, T)이 무작위로 결정된 순서에 따라 순차적으로 블록(10, 11, 12, 13, 14)을 생성한다. 대표 노드는 블록체인을 구성하는 블록을 생성 할 수 있는 권한이 있는 노드이며 이에 대한 결정은 회원 구성원 간에 투표를 통해 일정 주기마다 결정이 된다. 일반 노드는 블록체인 데이터 복사본을 가지고 있는 노드이며 일반적으로는 블록을 생성할 권한은 없고 대표 노드 선정에서 탈락한 노드 이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 개선된 블록 생성 구조도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 일반 노드중 무작위로 몇 개의 노드를 선정하여 대표노드와 함께 블록을 생성하도록 하는 것이다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 블록체인 기반 블록 검증 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블록체인 기반 블록 검증 방법을 설명하는 순서도이다.
다수의 블록에 대한 블록 생성 순서를 결정한다(단계 S402).
단계 S402에서 결정된 상기 블록 생성 순서에 따라 상기 대표 노드들이 블록 생성을 시작한다(단계 S404).
상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성하였는 지를 판단한다(단계 S406).
단계 S406의 판단 결과, 상기 대표 노드들(도 3의 대표 노드 C, 대표 노드 B, 대표 노드 E)이 모두 블록을 생성한 경우 다수의 일반 노드들 중 적어도 하나, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이 일반 노드 G 및 일반 노드 E를 포함한 2개의 일반 노드를 무작위로 선택한다(단계 S408).
무작위로 선택된 상기 적어도 하나의 일반 노드를 상기 다수의 대표 노드 사이 또는 마지막 대표 노드 다음에 추가하여 상기 블록을 생성한다(단계 S410). 도 3에 참조하면, 일반 노드 G는 대표 노드 B와 대표 노드 E 사이에, 일반 노드 E는 마지막 대표 노드 E 다음에 추가할 수 있다.
한편, 정해진 순서대로 모두 한 번씩 블록을 생성하면, 즉, 추가로 생성할 블록이 있는 경우(S412), 상기한 단계 S402로 복귀하여 이하의 단계를 수행하여 대표 노드만 남기고 일반 노드는 다시 무작위로 선정하여 블록 생성 절차를 반복할 수 있다.
요약하면, 블록을 생성할 수 있는 모든 노드가 한번씩 블록을 생성하면 다시 블록을 생성할 순서를 정하는 작업을 하는데, 그 작업 전에 일반 노드들 중에서 무작위로 몇 개를 뽑아낸다. 이후 대표 노드와 선정된 일반 노드를 함께 묶어서 블록을 생성할 순서를 정한다. 정해진 순서대로 모두다 한 번씩 블록을 생성하면 대표노드만 남기고 일반 노드는 다시 무작위로 선정하여 블록 생성 절차를 반복한다.
블록체인에 대해 설명하자면 여러개의 기록(예. 거래기록)들을 묶어서 하나의 블록이 생성될 때 그 블록에 기록하고 이후 이전에 생성했던 블록과 체인으로 연결하는 기술이다. 또한, 블록체인 데이터들은 모든 노드들이 모두 동일한 내용을 보유하고 있음으로써 해킹의 위험을 해소 하고 있다. 하지만 많은 노드들 중 몇 개의 노드가 오염 되어서 각 노드들이 서로 다른 블록체인 데이터를 가졌을 경우에는 보다 길게 연결된 블록체인을 선택하여 연결하도록 되어 있다. 이에 따라 노출된 대표노드중 과반수(51%)를 오염시킨다면 블록체인 데이터를 조작하는 게 가능하게 된다.
하지만 본 발명이 적용이 되면 다수의 대표노드가 오염이 되더라도 매번 무작위로 선출되는 일반노드에 의해 조작된 블록이 길게 연결되지 않아 블록체인의 무결성을 유지할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. (i) 블록 생성 순서에 따라 블록체인을 구성하는 블록을 생성할 수 있는 권한이 있는 다수의 대표 노드들이 블록을 순차적으로 생성하는 단계;
    (ii) 다수의 일반 노드들 중 적어도 하나를 무작위로 선택하는 단계; 및
    (iii) 무작위로 선택된 상기 적어도 하나의 일반 노드를 단계 (i)의 다수의 대표 노드 사이에 또는 마지막 대표 노드 다음에 추가하여 상기 블록을 생성하는 단계를 포함하는 블록체인 기반 블록 검증 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 대표 노드들은 회원 구성 간에 투표를 통해 일정 주기 마다 결정되고, 상기 일반 노드들은 블록체인 데이터 복사본을 가지고 상기 블록을 생성할 권한이 없고 상기 대표 노드들의 결정에서 탈락한 노드인 블록체인 기반 블록 검증 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 단계 (i)은
    (i-1) 다수의 블록에 대한 블록 생성 순서를 결정하는 단계;
    (i-2) 단계 (i-1)에서 결정된 상기 블록 생성 순서에 따라 상기 대표 노드들이 블록 생성을 시작하는 단계;
    (i-3) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성하였는 지를 판단하는 단계;
    (i-4) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성한 경우 단계 (ii)로 진행하는 단계;
    (i-5) 상기 대표 노드들 중의 하나라도 상기 블록을 생성하지 않은 경우 단계 (i-2)로 복귀하는 단계를 포함하는 블록체인 기반 블록 검증 방법.
  4. 제1 항에 있어서, (iv) 정해진 순서대로 모두다 한 번씩 블록을 생성하면 대표노드만 남기고 일반 노드는 다시 무작위로 선정하여 블록 생성 절차를 반복하는 단계를 더 포함하는 블록체인 기반 블록 검증 방법.
  5. (a) 다수의 블록에 대한 블록 생성 순서를 결정하는 단계;
    (b) 단계 (a)에서 결정된 상기 블록 생성 순서에 따라 상기 대표 노드들이 블록 생성을 시작하는 단계;
    (c) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성하였는 지를 판단하는 단계;
    (d) 상기 대표 노드들이 모두 블록을 생성한 경우 다수의 일반 노드들 중 적어도 하나를 무작위로 선택하는 단계;
    (e) 무작위로 선택된 상기 적어도 하나의 일반 노드를 상기 다수의 대표 노드 사이에 삽입하여 상기 블록을 생성하는 단계; 및
    (f) 정해진 순서대로 모두다 한 번씩 블록을 생성하면 대표 노드만 남기고 일반 노드는 다시 무작위로 선정하여 블록 생성 절차를 반복하는 단계를 포함하는 블록체인 기반 블록 검증 방법.
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