[논문 리뷰] Blockchain to Improve Security, Knowledge and Collaboration Inter-Agent Communication over Restrict Domains of the Internet Infrastructure

Julião Braga, João Nuno Silva외 3명|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 14.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 19인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 자율 에이전트(지능형 요소) 간의 보안성, 지식 공유 및 협업을 향상시키기 위해 플랫폼에 종속되지 않는 블록체인 아키텍처인 IIBlockchain을 제안한다. 이는 자율 시스템과 같은 제한된 인터넷 인프라 도메인에서 작동한다. 암호화 해시를 활용하여 불변성과 탈중앙화된 신뢰를 확보함으로써, 기존 IRR 시스템을 수정하지 않고도 안전하고 감사 가능한 에이전트 간 통신을 가능하게 한다. 이로써 글로벌 IRR 객체 표현을 위한 총 추정 저장 용량은 5 GB이며, 공간 복잡도는 O(1)에서 O(n)까지, 연산의 시간 복잡도는 O(n)을 기록한다.

ABSTRACT

This paper describes the deployment and implementation of a blockchain to improve the security, knowledge, intelligence and collaboration during the inter-agent communication processes in restrict domains of the Internet Infrastructure. It is a work that proposes the application of a blockchain, platform independent, on a particular model of agents, but that can be used in similar proposals, once the results on the specific model were satisfactory.

연구 동기 및 목표

• 수동 업데이트로 인한 인간의 실수와 일관성 없는 문제를 해결하기 위해, 기존의 수동 업데이트를 자율 에이전트로 대체함으로써 인터넷 라우팅 레지스트리(IRR) 데이터 유지 관리의 문제를 해결한다.
• 인터넷 인프라의 제한된 도메인 내 지능형 요소(IEs) 간의 상호 에이전트 간 소통 및 협업을 향상시키기 위해 노력한다.
• 기존 IRR 인프라나 프로토콜을 변경하지 않고도 라우팅 정책 관리의 보안성, 지식 공유 및 신뢰도를 향상시키기 위해 노력한다.
• 기존 플랫폼에 종속되지 않으며 네트워킹 환경에서 에이전트 기반 시스템에 특화된 블록체인 솔루션을 설계하기 위해 노력한다.
• 암호화 해시와 디지털 서명을 통해 라우팅 정책 업데이트의 데이터 무결성과 추적 가능성을 보장하기 위해 노력한다.

제안 방법

• 암호화 해시를 활용하여 데이터 불변성과 무결성을 보장하는 플랫폼에 종속되지 않는 블록체인(IIBlockchain) 설계.
• 각 블록이 고유한 해시, 타임스탬프, 블록 순서 번호, 디지털 서명을 포함하는 체인 구조를 구현.
• 공개 블록체인 모델을 사용하되, 신뢰는 개인적으로 검증: 블록은 해시 무결성과 AS 출처 디지털 서명을 통해 검증.
• A2RD(Autonomous Architecture Over Restricted Domains) 모델에 블록체인을 통합하여, 라우팅 정책 사양 언어(RPSL) 규칙에 기반한 IRR 객체 자동 생성을 자동화.
• 자동 생성이 불가능한 IRR 객체에 대해서는 인간-컴퓨터 협업을 지원하며, 기존 IRR 도구와의 후행 호환성을 유지.
• 노후화된 블록을 처리하기 위한 메커니즘 설계: 별도의 노후 블록 체인을 만들고, 재해시 및 포인터 업데이트를 통해 불변성을 유지.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 기술은 제한된 인터넷 인프라 도메인 내 자율 에이전트가 라우팅 정책을 관리하는 데 있어 신뢰성과 협업을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 여러 자율 시스템 간 IRR 객체 업데이트를 위한 블록체인 유지 관리 시 저장 및 성능 오버헤드는 어느 정도인가?
• RQ3 중앙 집중식 기관에 의존하지 않고도 상호 에이전트 간 소통에서 데이터의 무결성과 진위성을 어떻게 보장할 수 있는가?
• RQ4 블록체인의 불변성과 일관성을 유지하면서도 노후화되거나 무효화된 블록을 처리하기 위해 필요한 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 기존 블록체인 플랫폼과 독립적으로 운영되면서도 네트워킹 환경에서 보안성과 확장성을 유지할 수 있는 블록체인 기반 시스템을 구현할 수 있는가?

주요 결과

• IIBlockchain 아키텍처는 59,789개의 ASNs와 각 ASN당 10개의 IRR 객체를 기반으로, 모든 자율 시스템에서 IRR 객체를 표현하기 위해 약 5 GB의 총 추정 저장 용량을 달성한다.
• IIBlockchain의 공간 복잡도는 O(1)에서 O(n)이며, 블록 참조와 해시의 효율적 사용 덕분에 연산을 위한 추가 저장소가 필요하지 않다.
• 최악의 경우 연산의 시간 복잡도는 O(n)이며, 주로 블록 검색을 위한 배열 또는 연결 리스트의 선형 탐색으로 인해 발생한다.
• 블록 내용의 암호화 해시와 디지털 서명을 통해 데이터의 무결성을 보장하며, 정보의 소유권을 확인하기 위해 AS 소유자 확인이 가능하다.
• 블록 손상 또는 무효화가 발생할 경우 시스템은 경고를 트리거하고 자동으로 이전 버전의 블록으로 복구하여 신뢰성과 지속성을 유지한다.
• 향후 노후 블록 체인을 통해 오래된 블록을 이동하고 재해시함으로써 불변성과 체인의 무결성을 유지할 수 있도록 설계되어 있다.