[논문 리뷰] Decentralized Trusted Timestamping using the Crypto Currency Bitcoin

Béla Gipp, Norman Meuschke외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 02. 13.

Advanced Steganography and Watermarking Techniques참고 문헌 5인용 수 107

한 줄 요약

이 논문은 디지털 콘텐츠의 불변성과 기밀성을 보장하는 분산형 신뢰할 수 있는 타임스탬프 시스템을 제안한다. 이 시스템은 비트코인 블록체인을 활용하여 파일을 해시하고, 블록체인에 암호학적 해시만 저장함으로써 원본 데이터를 폭 lộ하지 않으면서 특정 시점에 파일이 존재했음을 검증 가능한 증거를 제공한다. 연구자, 저자, 창작자들이 사용할 수 있는 신뢰할 수 없는 비상업적 솔루션을 제공한다.

ABSTRACT

Trusted timestamping is a process for proving that certain information existed at a given point in time. This paper presents a trusted timestamping concept and its implementation in form of a web-based service that uses the decentralized Bitcoin block chain to store anonymous, tamper-proof timestamps for digital content. The service allows users to hash files, such as text, photos or videos, and store the created hashes in the Bitcoin block chain. Users can then retrieve and verify the timestamps that have been committed to the block chain. The non-commercial service enables anyone, e.g., researchers, authors, journalists, students, or artists, to prove that they were in possession of certain information at a given point in time. Common use cases include proving that a contract has been signed, a photo taken, a video recorded, or a task completed prior to a certain date. All procedures maintain complete privacy of the user's data.

연구 동기 및 목표

• 특정 시점에 디지털 콘텐츠가 존재했음을 입증하기 위한 탈중앙화되고 신뢰할 수 없는 방법이 필요하다는 문제를 해결하기 위해.
• 중앙집중식 타임스탬프 기관에 의존하는 것을 제거하여, 해킹되거나 신뢰할 수 없는 기관의 위험을 줄이기 위해.
• 연구자, 전문가 등 디지털 기원이 필요한 개인이나 전문가들이 사용할 수 있는 확장성 있고 저비용이며 기밀성을 유지하는 솔루션을 제공하기 위해.
• 비트코인 블록체인이 신뢰할 수 있는 타임스탬프를 위한 공개적이고 불변성 있는 장부로 사용될 수 있음을 입증하기 위해.
• 사용자가 제3자에 대한 신뢰 없이도 타임스탬프를 독립적으로 검증할 수 있도록 하기 위해.

제안 방법

• 사용자가 웹 기반 서비스에 디지털 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 영상)를 업로드하면, SHA-256를 사용해 암호학적 해시를 계산한다.
• 계산된 해시는 트랜잭션을 통해 비트코인 블록체인에 저장되어, 불변성과 공개적 검증 가능성을 확보한다.
• 원본 파일은 블록체인에 저장되지 않으며, 오직 해시만 기록되어 사용자 데이터 기밀성이 유지된다.
• 타임스탬프 검증은 원본 파일의 해시를 재계산하고, 블록체인에 기록된 해시와 일치하는지 확인함으로써 이루어진다.
• 블록체인의 합의 기반 메커니즘을 통해, 한 번 기록된 해시가 변경되거나 삭제되는 것을 방지한다.
• 서비스는 비상업적 설계를 통해 연구자, 저자, 기자, 예술가 등이 사용할 수 있도록 접근성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비트코인 블록체인이 디지털 콘텐츠의 타임스탬프를 위한 탈중앙화되고 위변조 방지 장부로 효과적으로 사용될 수 있는가?
• RQ2 검증 가능한 타임스탬프 기능을 유지하면서도 사용자 데이터 기밀성을 어떻게 보장할 수 있는가?
• RQ3 실제 응용 프로그램에서 비트코인 트랜잭션을 활용한 타임스탬프 기능의 실용성과 신뢰성은 어떠한가?
• RQ4 기존의 중앙집중식 타임스탬프 서비스와 비교할 때 이 탈중앙화된 접근 방식은 신뢰성과 무결성 측면에서 어떤가?
• RQ5 사용자가 신뢰할 수 있는 제3자에 의존하지 않고도 특정 시점에 자신의 디지털 콘텐츠 존재를 독립적으로 검증할 수 있는가?

주요 결과

• 시스템은 파일의 해시만을 사용하여 암호학적으로 안전하고 불변성 있는 타임스탬프를 생성하는 데 성공했다.
• 원본 파일은 블록체인에 저장되지 않아 기밀성이 유지되며, 데이터 기밀성이 보장된다.
• 비트코인 블록체인의 보안 특성 덕분에 타임스탬프는 공개적으로 검증 가능하며 위변조에 강하다.
• 서비스는 상업적 이익을 추구하지 않아 연구자, 저자, 창작자들이 비상업적 목적을 위해 접근할 수 있다.
• 중앙집중식 타임스탬프 기관에 대한 실질적인 대안을 제공한다.
• 실제 구현을 통해 블록체인 기반 타임스탬프가 실생활 디지털 기원 요구사항에 실용적이고 실행 가능하다는 점을 입증했다.