[논문 리뷰] GEEC: Scalable, Efficient, and Consistent Consensus for Blockchains.

Xusheng Chen, Shixiong Zhao외 3명|arXiv (Cornell University)|2018. 08. 07.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 3

한 줄 요약

GEEC는 Intel SGX 하드웨어를 활용하여 강력한 일致성, 높은 효율성, 강력한 프라이버시를 실현하는 허가된 블록체인 프로토콜로, 블록당 단 한 번의 반복과 1.5회의 네트워크 라운드트립, 두 번의 P2P 브로드캐스트만으로도 가능하다. 이는 하드웨어로 강제되는 격리 기반으로 보장되는 보안성과 프라이버시를 바탕으로 강력한 일致성을 입증할 수 있는 합의 메커니즘을 제공한다.

ABSTRACT

Blockchain technology has the potential to deploy broad decentralized applications, greatly improving their security and reliability. Unfortunately, despite much effort, no existing public blockchain protocol can ensure strong consistency with a high efficiency, while reliability of permissioned blockchain relies on consortium members. We present GEEC, a inital blockchain protocol and its runtime system by leveraging the Intel Software Guard eXtentions (SGX) hardware. GEECachieves privacy and security for permissioned blockchains and leveraging Intel SGX. GEEC can append a block with only one and a half network round-trips and two P2P broadcasts. We carry a proof sketch to show that GEEC is strongly consistent.

연구 동기 및 목표

• 기존 공개 블록체인 프로토콜에서 강력한 일치성과 높은 효율성의 부족을 해결하기 위해.
• consortium 신뢰에 의존하지 않고도 허가된 블록체인의 신뢰성과 보안성을 향상시키기 위해.
• Intel SGX를 활용하여 합의 실행의 프라이버시와 보안을 강제하기 위해.
• 네트워크 라운드트립과 통신 오버헤드를 최소화하는 합의 프로토콜을 설계하기 위해.
• 제안된 프로토콜의 강력한 일치성을 공식적으로 증명하기 위해.

제안 방법

• 합의 실행을 하드웨어로 강제하는 신뢰할 수 있는 실행 환경에서 격리하고 보호하기 위해 Intel 소프트웨어 가드 엔클레이브(SGX)를 활용한다.
• 블록당 단 한 번의 반복과 1.5회의 네트워크 라운드트립, 두 번의 P2P 브로드캐스트만으로도 가능하도록 합의 프로토콜를 설계한다.
• 프로토콜의 강력한 일치성을 공식적으로 확립하기 위해 증명 스케치를 활용한다.
• SGX 에나클 내에서 합의 로직의 안전하고 효율적인 실행을 보장하는 런타임 시스템을 통합한다.
• 합의 프로세스의 무결성과 진위성을 보장하기 위해 SGX의 원격 인증 기능에 의존한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 합의 프로토콜가 강력한 일치성을 달성하면서도 높은 효율성과 낮은 통신 오버헤드를 유지할 수 있는가?
• RQ2 Intel SGX를 통한 하드웨어로 강제되는 격리 기반으로 허가된 블록체인에서 프라이버시와 보안을 어떻게 확보할 수 있는가?
• RQ3 강력한 일치성을 갖춘 합의 프로토콜에 필요한 최소한의 네트워크 라운드트립과 브로드캐스트 비용은 얼마인가?
• RQ4 신뢰할 수 있는 실행 환경을 사용하여 공식적으로 일치성이 보장되는 합의 메커니즘을 설계할 수 있는가?

주요 결과

• GEEC는 공식적인 증명 스케치를 통해 강력한 일치성을 달성하여 모든 노드가 글로벌 상태에 대해 동의함을 보장한다.
• 프로토콜는 블록당 단 한 번의 반복과 1.5회의 네트워크 라운드트립, 두 번의 P2P 브로드캐스트만으로도 가능하여 지연 시간을 최소화한다.
• 보안성과 프라이버시는 Intel SGX를 통해 강제되어 외부 및 내부 위협으로부터 합의 로직을 보호한다.
• 런타임 시스템은 SGX 에나클 내에서 합의의 효율적 실행을 가능하게 하여 실용적인 성능을 보장한다.