[논문 리뷰] On the Serverless Nature of Blockchains and Smart Contracts

Vladimir Yussupov, Ghareeb Falazi외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 11. 24.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 39인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 블록체인과 스마트 컨트랙트가 서버리스 아키텍처 내에서 네이티브 구성 요소로 기능할 수 있는 방식을 조사하며, 네 가지 핵심 역할을 특정한다: 이벤트 트리거, FaaS 함수 대체, 오케스트레이션 활성화, 다중 클라우드 통합 지원. 연구 결과, 주요 클라우드 제공업체들은 블록체인 통합 수준에서 다양한 정도의 지원을 제공하고 있으며, 특히 마이크로소프트 아크라이드(Azure)가 가장 성숙한 지원을 제공하고 있음을 확인했다. 또한, 블록체인 접근 메커니즘의 사용 편의성과 신뢰성 사이에 중요한 상충 관계가 존재함을 밝혔다.

ABSTRACT

Although historically the term serverless was also used in the context of peer-to-peer systems, it is more frequently associated with the architectural style for developing cloud-native applications. From the developer's perspective, serverless architectures allow reducing management efforts since applications are composed using provider-managed components, e.g., Database-as-a-Service (DBaaS) and Function-as-a-Service (FaaS) offerings. Blockchains are distributed systems designed to enable collaborative scenarios involving multiple untrusted parties. It seems that the decentralized peer-to-peer nature of blockchains makes it interesting to consider them in serverless architectures, since resource allocation and management tasks are not required to be performed by users. Moreover, considering their useful properties of ensuring transaction's immutability and facilitating accountable interactions, blockchains might enhance the overall guarantees and capabilities of serverless architectures. Therefore, in this work, we analyze how the blockchain technology and smart contracts fit into the serverless picture and derive a set of scenarios in which they act as different component types in serverless architectures. Furthermore, we formulate the implementation requirements that have to be fulfilled to successfully use blockchains and smart contracts in these scenarios. Finally, we investigate which existing technologies enable these scenarios, and analyze their readiness and suitability to fulfill the formulated requirements.

연구 동기 및 목표

• 블록체인 기술과 스마트 컨트랙트가 서버리스 컴퓨팅의 원칙과 어떻게 부합하는지 분석하기.
• 서버리스 시스템 내에서 블록체인과 스마트 컨트랙트가 수행할 수 있는 고유한 아키텍처적 역할을 식별하고 분류하기.
• 블록체인과 스마트 컨트랙트를 서버리스 워크플로우에 통합하기 위한 구현 요구사항 정의하기.
• 기존의 클라우드 기반 블록체인 및 서버리스 서비스의 준비성과 적합성 평가하기.
• 신뢰성, 관리 용이성, 기능적 요구사항 기반으로 개발자가 적절한 기술을 선택할 수 있도록 안내하기.

제안 방법

• 저자는 기존의 서버리스 및 블록체인 패턴을 분석하여 네 가지 주요 역할을 식별한다: 블록체인 이벤트를 트리거로 사용, 스마트 컨트랙트를 FaaS 함수의 대체 수 Mittel로 활용, 블록체인을 함수 오케스트레이션에 활용, 블록체인을 다중 클라우드 환경 간 통합 계층으로 활용.
• 주요 공공 클라우드 제공업체들(AWS, Azure, Oracle, Alibaba)의 블록체인 인프라 서비스(BaaS)를 분석하여 서버리스 통합 지원 수준을 평가한다.
• 각 제공업체의 생태계에서 네이티브 블록체인 통합 수준을 평가하며, 블록체인 상호작용에서의 API 접근성, 이벤트 처리 능력, 신뢰 보장 수준에 중점을 둔다.
• 클라우드 플랫폼 간 '블록체인 인지성'의 정도를 비교 분석하여, 이를 이진 특성으로 보는 것이 아니라 연속선 상의 특성으로 간주한다.
• 클라우드 플랫폼이 서버리스 구성 요소에 블록체인에 접근하는 방식에서 관리 용이성과 신뢰성 사이의 아키텍처적 상충 관계를 규명한다.
• 기존 문헌과 산업용 솔루션을 검토하여 연구 결과의 실용성과 실제 배포 가능성에 대한 검증을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인과 스마트 컨트랙트는 서버리스 아키텍처 내에서 어떤 방식으로 구성 요소로 기능할 수 있는가?
• RQ2 블록체인을 서버리스 워크플로우에 안전하고 효율적으로 통합하기 위한 핵심 구현 요구사항은 무엇인가?
• RQ3 기존 클라우드 제공업체들은 블록체인과 서버리스 구성 요소의 통합을 어떻게 지원하며, 그들의 성숙도와 신뢰 모델에는 어떤 차이가 있는가?
• RQ4 서버리스 애플리케이션에 블록체인 네트워크를 노출할 때 관리 용이성과 신뢰성 사이에 존재하는 상충 관계는 무엇인가?
• RQ5 실제 서버리스 시스템에서 블록체인은 어떤 아키텍처적 역할—이벤트 트리거, 함수 대체, 오케스트레이션, 통합—을 실제로 수행할 수 있는가?

주요 결과

• 블록체인과 스마트 컨트랙트는 강력한 일致성 보장을 제공하는 서버리스 이벤트 기반 아키텍처를 가능하게 하기 위해 FaaS 함수를 트리거하는 이벤트 소스로 기능할 수 있다.
• 스마트 컨트랙트는 불변성과 실행의 검증 가능성을 요구하는 시나리오에서 FaaS 함수의 신뢰할 수 있고 탈중앙화된 대체 수 Mittel로 기능할 수 있다.
• 블록체인은 다중 서버리스 플랫폼 간 또는 다중 조직 간 시나리오에서 공통의 불변 조율 계층으로 기능함으로써, 여러 플랫폼 간 함수 오케스트레이션을 가능하게 한다.
• Azure Blockchain Service, Oracle Blockchain Platform, Alibaba Cloud BaaS는 서버리스 워크플로우에 블록체인을 통합하는 데 가장 성숙한 지원을 제공하며, 특히 Azure가 가장 광범위한 네이티브 통합을 제공한다.
• 관리 용이성과 신뢰성 사이에 상당한 상충 관계가 존재하며, 이는 직접 접근 메커니즘을 통해 블록체인에 접근할 경우 보안이 위협받을 수 있기 때문이다.
• 클라우드 플랫폼의 블록체인 인지성 수준은 이진 특성이 아니라 스펙트럼 상의 특성으로 존재하며, 이는 고도의 서버리스 통합 시나리오의 실현 가능성을 직접적으로 영향을 미친다.