[논문 리뷰] A Survey on Blockchain Interoperability: Past, Present, and Future Trends

Rafael Belchior, André Vasconcelos외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 28.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 상호운용성에 대한 종합적인 서베이를 제시하며, 404개의 자료에서 수집한 102개의 핵심 문서를 분석하여 솔루션을 공개 커넥터, 블록체인의 블록체인, 하이브리드 커넥터로 분류한다. 기술적 상호운용성과 의미적 상호운용성이 핵심 과제로 규명되었으며, 표준화, 블록체인 간 프로그래밍, 공개 및 허가된 레지스트리 간의 안정적 마이그레이션 등의 향후 연구 방향을 제안한다.

ABSTRACT

Blockchain interoperability is emerging as one of the crucial features of blockchain technology, but the knowledge necessary for achieving it is fragmented. This fact makes it challenging for academics and the industry to seamlessly achieve interoperability among blockchains. Given the novelty and potential of this new domain, we conduct a literature review on blockchain interoperability, by collecting 262 papers, and 70 grey literature documents, constituting a corpus of 332 documents. From those 332 documents, we systematically analyzed and discussed 80 documents, including both peer-reviewed papers and grey literature. Our review classifies studies in three categories: Cryptocurrency-directed interoperability approaches, Blockchain Engines, and Blockchain Connectors. Each category is further divided into sub-categories based on defined criteria. We discuss not only studies within each category and subcategory but also across categories, providing a holistic overview of blockchain interoperability, paving the way for systematic research in this domain. Our findings show that blockchain interoperability has a much broader spectrum than cryptocurrencies. The present survey leverages an interesting approach: we systematically contacted the authors of grey literature papers and industry solutions to obtain an updated view of their work. Finally, this paper discusses supporting technologies, standards, use cases, open challenges, and provides several future research directions.

연구 동기 및 목표

• 이질적인 블록체인 간의 원활한 통합을 저해하는 분산된 지식 기반을 해결하기 위해.
• 기존의 블록체인 상호운용성 솔루션을 체계적으로 분석하고 분류하여 학술 및 산업 연구를 지원하기 위해.
• 블록체인 간 통신, 보안, 표준화 분야에서의 주요 과제와 향후 연구 방향을 규명하기 위해.
• 탈중앙화 식별자, 검증 가능한 증명, 블록체인에 관계없이 사용 가능한 프로토콜과 같은 신규 기술의 역할이 상호운용성 실현에 기여하는 방식을 탐색하기 위해.
• cryptocurrency를 초월해 공공 행정, 액세스 제어, 기업 시스템 등 다양한 용도를 포함하는 상호운용성에 대한 통합적 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 284편의 동료 심사 논문과 120편의 더이상의 문헌을 대상으로 체계적 문헌 리뷰를 수행하였으며, 깊이 있는 분석을 위해 102편을 선정하였다.
• 기술적 및 의미적 기준에 따라 세 가지 주요 범주인 공개 커넥터, 블록체인의 블록체인, 하이브리드 커넥터로 상호운용성 솔루션을 분류하였으며, 하위 범주를 포함하였다.
• 블록체인 상호운용성 프레임워크를 적용하여 67개의 기존 솔루션을 맵핑하고 분석함으로써 설계 패턴과 메커니즘 간의 체계적 비교를 가능하게 하였다.
• 탈중앙화 식별자(DID), 검증 가능한 증명, 블록체인 간 프로그래밍 언어와 같은 지원 기술을 탐색하여 상호운용성 실현에 기여하는 역할을 평가하였다.
• 블록체인 간 거래(CC-Tx)의 실현 가능성과 보안성을 평가하였으며, 탈중앙화 애플리케이션에서의 원자성 및 일관성 보장을 포함한 특성도 분석하였다.
• 릴레이에 대한 신뢰성, 공개 블록체인과 허가 블록체인 간의 마이그레이션, 표준화된 프로그래밍 모델의 필요성 등 열린 과제를 규명하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 솔루션과 설계 패턴을 바탕으로 블록체인 상호운용성을 체계적으로 분류하고 분류할 수 있는가?
• RQ2 블록체인 간 통신과 거래 원자성 실현에 있어 핵심적인 기술적 및 의미적 과제는 무엇인가?
• RQ3 공개 커넥터, 블록체인의 블록체인, 하이브리드 커넥터와 같은 다양한 상호운용성 접근 방식은 신뢰 모델, 확장성, 용도 커버리지 측면에서 어떻게 비교될 수 있는가?
• RQ4 신규 표준 및 기술(예: DIDs, 검증 가능한 증명)이 블록체인 상호운용성 향상에 기여하는 역할은 무엇인가?
• RQ5 안정적이고 확장 가능하며 표준화된 블록체인 간 통합을 달성하기 위한 가장 유망한 향후 연구 방향은 무엇인가?

주요 결과

• 블록체인 상호운용성에 관한 연구 논문 수는 2015년 2편에서 2020년 207편으로 증가하여 학술 및 산업 분야의 관심이 급격히 증가하고 있음을 보여준다.
• 하이브리드 커넥터는 가장 다양하고 적응력 있는 솔루션 범주로 간주되며, 블록체인 간 탈중앙화 애플리케이션을 포함한 다양한 용도에 적합하다.
• 블록체인의 블록체인은 맞춤형으로 상호운용 가능한 블록체인을 지원할 수 있어 단기에서 중기적으로 널리 채택될 것으로 기대된다.
• 공개 커넥터(예: 사이드체인, HLTC)는 산업에서 여전히 인기가 있지만, 더 나은 신뢰성과 유연성을 제공하는 신규 하이브리드 모델이 등장함에 따라 더 이상 유일한 초점은 아니다.
• 블록체인 간 거래(CC-Tx)는 특히 탈중앙화 애플리케이션에서 원자성 및 일관성 보장에 대해 더 강력한 보장을 필요로 하며, 이는 핵심적인 열린 과제로 남아 있다.
• DID 및 검증 가능한 증명과 같은 표준의 통합은 의미적 상호운용성을 실현하고 블록체인 생태계의 미래 대비 능력을 향상시키기 위해 필수적이다.