[논문 리뷰] Mind the Gap: Trade-Offs between Distributed Ledger Technology Characteristics

Niclas Kannengießer, Sebastian Lins외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 03.

Peer-to-Peer Network Technologies참고 문헌 119인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 분산원장기술(DLT)의 핵심 특성들인 확장성, 보안성, 탈중앙화성 간의 중요한 상충 관계를 규명하고 분석한다. 기존 DLT 설계를 검토하고 대표적인 패턴을 제안함으로써, 애플리케이션 특화의 품질 요구사항에 기반해 적절한 DLT를 선택할 수 있는 의사결정 프레임워크를 제공함으로써, 피어 투 피어 애플리케이션 개발에서 정보 기반의 아키텍처 선택을 가능하게 한다.

ABSTRACT

When developing peer-to-peer applications on Distributed Ledger Technology (DLT), a crucial decision is the selection of a suitable DLT design (e.g., Ethereum) because it is hard to change the underlying DLT design post hoc. To facilitate the selection of suitable DLT designs, we review DLT characteristics and identify trade-offs between them. Furthermore, we assess how DLT designs account for these trade-offs and we develop archetypes for DLT designs that cater to specific quality requirements. The main purpose of our article is to introduce scientific and practical audiences to the intricacies of DLT designs and to support development of viable applications on DLT.

연구 동기 및 목표

• 피어 투 피어 애플리케이션에 적합한 DLT 설계를 선택하는 데 도전하는 문제를 해결하기 위해, 이는 구현 후 수정이 어려운 점을 고려하여.
• 확장성, 보안성, 탈중앙화성과 같은 핵심 DLT 특성 간의 내재된 상충 관계를 규명하고 분석하기 위해.
• 기존 DLT 설계(예: 이더리움)가 이러한 상충 관계를 실질적으로 어떻게 다루는지 평가하기 위해.
• 고처리량 또는 강력한 최종성과 같은 특정 품질 요구사항에 맞춰 조정된 대표적인 DLT 설계 패턴을 개발하기 위해.
• 학술 및 실무 대상자들이 DLT의 복잡성을 이해하고 정보 기반의 설계 결정을 내릴 수 있도록 지원하기 위해.

제안 방법

• 확장성, 보안성, 탈중앙화성, 최종성, 일致성 등 핵심 특성과 그 상호의존성에 중점을 두고 DLT 특성에 대한 체계적 검토.
• 허가형 및 비허가형 블록체인 포함 주요 DLT들을 비교 분석하여 상충 관계 패턴을 규명하기.
• 핵심 품질 특성의 우선순위 또는 균형을 고려해 DLT 설계를 아키토타입으로 분류하기.
• 응용 프로그램 특화 요구사항에 맞게 DLT 설계를 매핑할 수 있는 개념적 프레임워크를 사용하여 타겟된 선택 가능하게 하기.
• 공개된 시스템 성질과 설계 원칙을 활용하여 정의된 상충 관계 차원에 기반해 기존 DLT들을 실증적으로 평가하기.
• ACM 소프트웨어 공학 및 보안 분류 기준을 적용하여 분석의 체계화 및 검증을 수행하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분산원장기술의 핵심 특성들 간의 주요 상충 관계는 무엇인가?
• RQ2 기존 DLT 설계(예: 이더리움)는 확장성과 탈중앙화성과 같은 경쟁 요구사항을 어떻게 균형 잡는가?
• RQ3 현재의 DLT 설계는 최종성 또는 일치성과 같은 특정 품질 특성을 어느 정도 지원하는가?
• RQ4 상충 관계 구성 분석을 통해 어떤 대표적인 DLT 설계 패턴이 도출되는가?
• RQ5 개발자는 어떻게 애플리케이션 특화의 비기능적 요구사항에 기반해 체계적으로 DLT를 선택할 수 있는가?

주요 결과

• 탈중앙화성과 확장성 사이에 명확한 상충 관계가 존재하며, 탈중앙화성이 증가할수록 거래 처리량이 감소하는 경향이 있다.
• 허가형 DLT에서는 보안성과 최종성이 종종 우선시되지만, 그 대가로 탈중앙화성이 감소한다.
• 이더리움과 같은 비허가형 블록체인은 탈중앙화성과 보안성을 우선시하지만, 확장성과 최종성에 한계를 가진다.
• 고처리량, 저지연, 최종성 중심 등의 아키토타입 DLT 설계 패턴이 특정 응용 분야에 대해 실현 가능한 솔루션으로 도출된다.
• 이 연구는 어떤 하나의 DLT 설계도 모든 품질 특성을 최적화하지 못하며, 의도적인 상충 관계 결정이 필요함을 재확인한다.
• 기존 DLT는 상충 관계 결정에 대한 명시적 문서화가 부족하여 체계적인 분석 없이 정보 기반 선택이 어렵다.