[논문 리뷰] Introduction to Decentralization and Smart Contracts

Theodosis Mourouzis, Jayant Tandon|arXiv (Cornell University)|2019. 03. 12.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 플랫폼에서 탈중앙화와 스마트 계약의 구현을 분석하며 비트코인, 이더리움, 하이퍼레지스트리 프레드의 사례를 제시한다. 공인 알고리즘, 스마트 계약 실행 모델을 설명하고, 실세계의 주택 임대 계약을 솔리디티로 작성하여 오라클 통합을 통해 법적 계약을 코드로 번역하는 사례를 제시한다.

ABSTRACT

The aim of this work is to study the use of decentralization and smart contracts on blockchain networks. We investigate the implementation and use of smart contracts on the platforms Bitcoin, Ethereum and Hyperledger Fabric. Additionally, we have researched consensus algorithms and their respective uses, mentioning both advantages and disadvantages where necessary. To conclude, there is an example contract that is meant to be a close to direct translation of a generic legal house rental contract to show how a legal contract can be translated.

연구 동기 및 목표

• 탈중앙화의 기본 원칙과 신뢰 없는 피어 투 피어 시스템을 가능하게 하는 역할을 분석하기 위해.
• 공인 알고리즘과 블록체인 보안, 성능, 장애 내성에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 비트코인, 이더리움, 하이퍼레지스트리 프레드의 세 가지 주요 블록체인 플랫폼 간 스마트 계약의 구현 방식을 비교하기 위해.
• 이더리움과 오라클을 활용하여 실제 법적 주택 임대 계약을 실행 가능한 스마트 계약으로 번역하는 것을 입증하기 위해.
• 실세계 계약을 블록체인 플랫폼에 구현할 때의 실용성과 보안 고려사항을 평가하기 위해.

제안 방법

• 비트코인, 이더리움, 하이퍼레지스트리 프레드의 세 블록체인 플랫폼을 비교 분석하여 아키텍처, 공인 메커니즘, 스마트 계약 모델에 중점을 둔다.
• 시스템 이론과 암호학 원리를 적용하여 블록체인 구조를 설명하며, 암호학적 해시와 메르클 트리에 기반한 불변성에 중점을 둔다.
• 거래 처리를 위한 ESCC(엔드오르멘트 시뮬레이션 체인코드)와 VSCC(검증 시스템 체인코드)를 사용하여 하이퍼레지스트리 프레드의 엔드오르멘트 및 검증 체인을 설명한다.
• 외부 데이터 통합을 위해 오라클을 활용하는 오라클라이즈 및 오픈제로플랜 라이브러리를 사용하여 솔리디티로 주택 임대 스마트 계약을 구현한다.
• 접근 제어를 강화하고 상태 일관성을 확보하기 위해 `onlyTenant` 및 `onlyLandlord`와 같은 수정자들을 사용한다.
• 이벤트 로깅과 패스패스 함수를 활용하여 상태 전이, 지불, 보증금 환급을 포함한 계약 종료를 관리한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 블록체인 플랫폼은 스마트 계약을 어떻게 구현하며, 설계 및 성능 측면에서의 상충 관계는 무엇인가?
• RQ2 공인 알고리즘이 탈중앙화 네트워크의 보안에 어떤 역할을 하는가? 확장성과 신뢰에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 실세계의 법적 계약, 예를 들어 주택 임대 계약서는 검증 가능한 실행이 가능한 스마트 계약으로 효과적으로 변환될 수 있는가?
• RQ4 외부 데이터(예: 임대 조건)는 오라클을 통해 어떻게 안전하게 블록체인 기반 스마트 계약에 통합될 수 있는가?
• RQ5 공개 블록체인과 허가된 블록체인 간 스마트 계약 배포 시 주요 보안 및 운영 과제는 무엇인가?

주요 결과

• 비트코인은 보안성과 바이잔 장애 내성 보장을 위해 작업 증명(PoW)을 사용하지만, 높은 에너지 소비와 낮은 거래 처리량이라는 비용을 수반한다.
• 이더리움은 EVM을 통해 일반 목적의 스마트 계약을 지원하여 복잡한 논리와 탈중앙화 애플리케이션을 가능하게 하지만, 확장성과 가스 비용 문제를 겪고 있다.
• 하이퍼레지스트리 프레드는 ESCC와 VSCC를 통해 엔드오르멘트 및 검증 단계를 구현하는 모듈식 아키텍처를 채택하여 허가된 환경에서 높은 성능과 프라이버시를 달성한다.
• 주택 임대 계약 예시는 솔리디티와 오라클 통합을 통해 임대료, 보증금, 임대 기간, 위반 여부 등의 핵심 법적 요소를 성공적으로 모델링하였다.
• 오라클의 사용은 외부 데이터 기반으로 동적 계약 행동을 가능하게 하지만, 오라클 제공자에 대한 신뢰 의존성을 도입한다.
• 스마트 계약은 중개자에 대한 의존도를 줄이고 투명성과 감사 가능성을 향상시키지만, 재진입 공격이나 잘못된 상태 전이 등의 취약성을 방지하기 위해 신중한 설계가 필요하다.