[논문 리뷰] How to deal with malleability of BitCoin transactions

Marcin Andrychowicz, Stefan Dziembowski외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 11.

Cryptography and Data Security참고 문헌 2인용 수 22

한 줄 요약

이 논문은 비트코인 프로토콜을 수정하지 않고 프로토콜 수준의 기법을 사용하여 변형에 강한 비트코인 환불 거래를 생성한다. 비트코인 기반의 시간 지연 기반 기부금 계약 기법을 사용함으로써, 원래 예치 거래가 변형되더라도 환불 거래가 여전히 유효하게 유지되도록 보장하여 현재 비트코인 프로토콜 버전에서 공정한 양자간 계산을 가능하게 한다.

ABSTRACT

BitCoin transactions are malleable in a sense that given a transaction an adversary can easily construct an equivalent transaction which has a different hash. This can pose a serious problem in some BitCoin distributed contracts in which changing a transaction's hash may result in the protocol disruption and a financial loss. The problem mostly concerns protocols, which use a "refund" transaction to withdraw a deposit in a case of the protocol interruption. In this short note, we show a general technique for creating malleability-resilient "refund" transactions, which does not require any modification of the BitCoin protocol. Applying our technique to our previous paper "Fair Two-Party Computations via the BitCoin Deposits" (Cryptology ePrint Archive, 2013) allows to achieve fairness in any Two-Party Computation using the BitCoin protocol in its current version.

연구 동기 및 목표

• 비트코인에서의 거래 변형 문제를 해결하여 분산 계약에서 환불 메커니즘이 손상되는 것을 방지한다.
• 비트코인 프로토콜의 프로토콜 수준 변경 없이도 기존 비트코인 프로토콜만을 사용하여 안전하고 공정한 양자간 계산을 가능하게 한다.
• 비트코인에서 변형에 강한 환불 거래를 구성하기 위한 일반적인 기법을 제공한다.
• 이 기법이 기존 프로토콜인 SCS(Secure Computation via Bitcoin)에 적용 가능한지를 보여준다.

제안 방법

• 이 방법은 비트코인 기반의 시간 지연 기반 기부금 계약 기법을 사용하여 환불 거래를 특정 예치 거래에 변형에 강하게 묶는다.
• 예치 거래의 해시가 변형되어도 환불 거래가 여전히 유효하고 실행 가능하도록 보장한다.
• 환불 거래는 원래 거래 해시가 아니라 기부금의 시간 지연 해제에 의존하여 유효성을 결정하도록 구성된다.
• 이 기법은 시간 지연 기부금의 성질에 기반하여, 변형 여부에 관계없이 정해진 지연 기간 이후에만 환불을 청구할 수 있도록 보장한다.
• 구성은 기존 비트코인 스크립트와 호환되며, 비트코인 프로토콜이나 합의 규칙의 변경이 필요하지 않다.
• 이 접근법은 [ADMM13b]에서 제시된 SCS 프로토콜에 적용되어 현재 비트코인 제약 조건 하에서 공정한 양자간 계산 프로토콜로 전환된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비트코인 프로토콜을 수정하지 않고서도 거래 변형에 강한 환불 거래를 어떻게 만들 수 있는가?
• RQ2 기존 비트코인 프리미티브만을 사용하여 변형에 강한 환불 메커니즘을 구성할 수 있는가?
• RQ3 비트코인의 거래 변형 문제에도 불구하고 기존 비트코인 프로토콜만으로도 공정한 양자간 계산을 달성할 수 있는가?
• RQ4 변형 이후에도 환불 거래가 유효하게 유지되도록 보장하기 위해 필요한 최소한의 가정은 무엇인가?
• RQ5 SCS와 같은 기존 프로토콜을 변형에 강하게 만들기 위해 어떻게 적응시킬 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 기법은 프로토콜 변경 없이 표준 비트코인 스크립트와 시간 지연 기부금 계약 기법만을 사용하여 변형에 강한 환불 거래를 가능하게 한다.
• 이 방법은 원래 예치 거래가 변형되더라도 환불 거래가 여전히 유효하고 청구 가능하도록 보장하여 프로토콜의 정확성을 유지한다.
• 이 기법은 기존 비트코인 프로토콜만을 사용하여 SCS 프로토콜에서 공정한 양자간 계산을 성공적으로 실현하였으며, 변형에도 불구하고 공정성을 달성한다.
• 이 솔루션은 효율적이며 기존 비트코인 인fra구조와 호환되며, 블록체인이나 합의 규칙의 수정이 필요하지 않다.
• 이 접근법은 환불 메커니즘에 의존하는 다른 프로토콜로 일반화 가능하여 변형에 강한 구조를 재사용 가능한 패턴으로 제공한다.
• 이 구성은 시간 지연 기부금 계약 기법이 유사성과 시간 지연 특성을 갖는다는 가정 하에 형식적으로 안전하다. 이는 비트코인 모델에서 성립한다.