[논문 리뷰] Deconstructing Blockchains: A Comprehensive Survey on Consensus, Membership and Structure

Christopher Natoli, Jiangshan Yu외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 08. 22.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 114인용 수 67

한 줄 요약

이 논문은 블록체인을 세 가지 핵심 구성요소—구성원 선발, 합의 메커니즘, 그리고 구조—으로 분해하고 분석과 미래 설계를 위한 평가 프레임워크와 접근 방식의 분류를 제시한다.

ABSTRACT

It is no exaggeration to say that since the introduction of Bitcoin, blockchains have become a disruptive technology that has shaken the world. However, the rising popularity of the paradigm has led to a flurry of proposals addressing variations and/or trying to solve problems stemming from the initial specification. This added considerable complexity to the current blockchain ecosystems, amplified by the absence of detail in many accompanying blockchain whitepapers. Through this paper, we set out to explain blockchains in a simple way, taming that complexity through the deconstruction of the blockchain into three simple, critical components common to all known systems: membership selection, consensus mechanism and structure. We propose an evaluation framework with insight into system models, desired properties and analysis criteria, using the decoupled components as criteria. We use this framework to provide clear and intuitive overviews of the design principles behind the analyzed systems and the properties achieved. We hope our effort will help clarifying the current state of blockchain proposals and provide directions to the analysis of future proposals.

연구 동기 및 목표

• 구성원 선발, 합의, 구조의 세 가지 핵심 구성요소로 분해해 블록체인 복잡성을 설명한다.
• 시스템 모델, 속성, 분석 기준을 포함하는 평가 프레임워크를 제공한다.
• 주요 제안들에 걸친 설계 원칙과 속성에 대한 직관적인 개요를 제공한다.
• 구성원 선발 및 합의 접근 방식들을 분류한다.
• 분해를 기반으로 미래의 블록체인 설계에 도움이 되는 일반 차트를 제시한다.

제안 방법

• 블록체인 시스템을 구성원 선발, 합의 메커니즘, 구조로 분해하여 비교 분석을 가능하게 한다.
• 시스템 모델, 바람직한 속성, 분석 기준을 포함하는 평가 프레임워크를 제안한다.
• 구성원 선발 및 합의 범주에 걸쳐 기존 제안을 분류한다.
• 구성원 선발, 합의, 구조와 관련된 공격과 위협에 대한 개요를 제공한다.
• 통찰을 합성하고 향후 설계 및 분석의 방향을 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 구성원 선발, 합의, 구조로 분해하여 블록체인 설계를 어떻게 효과적으로 분석할 수 있는가?
• RQ2 이 분해 내에서 선도적인 블록체인 제안들이 달성한 설계 원칙과 속성은 무엇인가?
• RQ3 평가 프레임워크가 최신 기술 상태를 어떻게 명확히 하고 향후 제안을 어떻게 이끌 수 있는가?

주요 결과

• 분리된 프레임워크는 구성원 선발, 합의, 구조 전반에서 서로 다른 제안들이 속성을 어떻게 달성하는지 명확하게 한다.
• 본 논문은 구성원 선발과 합의 접근 방식의 분류를 제공한다.
• 향후 설계를 돕기 위한 구성원 선발 각 범주에 대한 설계 원칙을 시각화한 일반 차트를 제공한다.
• 구성원 선발, 합의, 구조와 관련된 공격과 위협에 대한 개요가 제공된다.
• 이 고찰은 향후 블록체인 제안의 분석을 이끌고 일관된 설계 조합을 촉진하는 것을 목표로 한다.