[논문 리뷰] Bitcoin and Decentralized Trust Protocols

Ricardo Pérez-Marco|arXiv (Cornell University)|2016. 01. 20.

Cryptography and Data Security참고 문헌 5인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 비트코인을 탈중앙화되고 신뢰할 필요가 없는 전자 통화 프로토콜로 제시하며, 공개된 암호화 보장 블록체인과 작업 증명 공인 절차를 통해 이중 지출 문제를 해결함으로써 중앙 집중적 중개자에 의존하지 않고 수학적 검증을 통한 탈중앙화된 신뢰의 새로운 범주를 구축한다.

ABSTRACT

Bitcoin is the first decentralized peer-to-peer (P2P) electronic currency. It was created in November 2008 by Satoshi Nakamoto. Nakamoto released the first implementation of the protocol in an open source client software and the genesis of bitcoins began on January 9th 2009. The Bitcoin protocol is based on clever ideas which solve a form of the Byzantine Generals Problem and sets the foundation for Decentralized Trust Protocols. Still in its infancy, the currency and the protocol have the potential to disrupt the international financial system and other sectors where business is based on trusted third parties. The security of the bitcoin protocol relies on strong cryptography and one way hashing algorithms.

연구 동기 및 목표

• 탈중앙화된 디지털 통화에서의 이중 지출 문제 해결책으로서 비트코인을 분석하는 것.
• 암호 해시와 공개 장부를 활용하여 중앙 기관 없이도 신뢰를 확보하는 방식을 설명하는 것.
• 물리적 또는 기관적 배경이 아닌 수학적 희소성에 기반해 비트코인을 '전자 금'의 형태로 위치짓는 것.
• 탈중앙화된 신뢰 프로토콜이 금융 시스템, 통화 정책, 은행 서비스 미사용자 집단에 미치는 영향을 탐색하는 것.
• 비잔티움 장군 문제를 핵심 모델로 삼아 탈중앙화된 신뢰 프로토콜의 이론적 및 실용적 기반을 구축하는 것.

제안 방법

• 분산된 악성 환경에서의 합의를 위한 공식적 모델로 비잔티움 장군 문제를 사용한다.
• 블록을 손상 여부를 즉시 드러내는 체인으로 묶기 위해 암호 해시(예: SHA-256)를 활용하여 거래의 불변성을 보장한다.
• 블록을 추가하기 위해 계산 능력을 요구함으로써 블록체인을 보호하고 악성 행위자를 억제하는 작업 증명을 구현한다.
• 모든 참가자가 접근하고 검증할 수 있는 공개적이고 추가 전용 장부(블록체인)에 의존한다.
• 블록 보상과 거래 수수료를 통한 탈중앙화된 인centive 메커니즘을 도입하여 네트워크 참여를 유지한다.
• 코페르니쿠스-그레샴 법칙을 적용하여 통화 동역학을 분석하고, 하프닝 이벤트를 통해 비트코인의 deflationary 설계를 정당화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 신뢰할 수 있는 제3자 없이 탈중앙화된 디지털 통화가 어떻게 이중 지출을 방지할 수 있는가?
• RQ2 신뢰할 수 없는 악성 피어 투 피어 네트워크에서 어떤 메커니즘이 합의를 가능하게 하는가?
• RQ3 비트코인의 설계는 법정 통화에 비해 희소성과 인플레이션에 대한 저항력을 어떻게 확보하는가?
• RQ4 탈중앙화된 신뢰 프로토콜은 기존 금융 시스템과 중앙 집중적 통화 기관을 어떻게 뒤집어말할 수 있는가?
• RQ5 수학적으로 보장된 탈중앙화된 통화가 장기적으로 경제적·사회적 영향을 미치는 방식은 무엇인가?

주요 결과

• 비트코인은 분산된 노드 네트워크가 유지하는 공개적이고 암호화 보장된 블록체인을 통해 이중 지출 문제를 성공적으로 해결한다.
• 프로토콜의 보안은 계산 작업(작업 증명)에 의존하여 과거 거래를 수정하는 것이 공격자에게 불가능하게 만든다.
• 블록체인은 불변성과 공개적 검증성을 갖추고 있어 중앙 감독 없이도 투명성과 신뢰를 보장한다.
• 하프닝 이벤트는 매 4년마다 블록 보상을 50% 감소시켜 deflationary 통화 공급을 이끌며, 2016년 기준 4%의 인플레이션 수준에 도달할 것으로 예측된다.
• 2015년 말 기준 약 1,500만 개의 비트코인이 유통 중이었으며, 시가 총액은 약 60억 유로에 이르렀고, 글로벌 보급이 이루어지면 1코인당 10만 유로 이상의 투자 잠재력이 있을 수 있다.
• 비트코인은 mPesa와 같은 모바일 결제 시스템과 통합되어 스마트폰 기반 월렛을 통해 은행 서비스 미사용자 집단의 금융 접근성을 확장한다.