[논문 리뷰] Taxonomy Of Blockchain Technologies. Principles Of Identification And Classification

Paolo Tasca, Claudio J. Tessone|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 31.

Economic and Technological Systems Analysis인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 기술을 계층적 구성 요소로 분해하고 그 대체 구성 방식을 분류함으로써 종합적이고 구성 요소 기반의 분류 체계를 제안한다. 공개 합의 기법, 데이터 구조, 수수료 모델 등의 핵심 아키텍처 선택 사항을 식별하여 이질성을 줄이고 상호 운용성, 표준화 및 다양한 산업 분야로의 블록체인 도입을 지원하는 표준화된 기준 모델을 제공한다.

ABSTRACT

A comparative study across the most widely known blockchain technologies is conducted with a bottom-up approach. Blockchains are disentangled into building blocks. Each building block is then hierarchically classified in main and subcomponents. Then, alternative layouts for the subcomponents are identified and compared between them. Finally, a taxonomy tree summarises the study and provides a navigation tool across different blockchain architectural configurations.

연구 동기 및 목표

• 상호 운용성, 규제, 혁신을 저해하는 블록체인 아키텍처의 점점 증가하는 이질성에 대응한다.
• 일致한 설계, 비교 및 평가를 지원하기 위해 표준화된 기준 모델을 제공한다.
• 핵심 구성 요소와 그 대체 구현 방식을 규명함으로써 산업 전반의 표준화를 촉진한다.
• 블록체인 기술의 구조적 다양성을 명확히 하여 학술 연구, 규제 프레임워크 및 다각도 응용을 지원한다.
• 구조적이고 탐색 가능한 분류 트리로 아키텍처적 트레이드오프를 이해하고 관리할 수 있도록 개발자와 조직을 지원한다.

제안 방법

• 하나의 기능적이고 논리적인 구성 요소로 블록체인을 분해하는 하향식 구성 요소 기반 설계 접근 방식을 사용한다.
• 각 구성 요소를 주요 카테고리와 하위 구성 요소로 분류한다. 예를 들어 공개 합의, 데이터 구조, 네트워크 토폴로지 등.
• 각 하위 구성 요소의 대체 레이아웃을 식별하고 비교한다 (예: 공개 합의에서 PoW 대비 PoS; 변동 수수료 대비 고정 수수료).
• 블록체인 아키텍처 구성의 전반적인 스펙트럼을 시각화하고 탐색할 수 있도록 계층적 분류 트리를 구축한다.
• 주요 블록체인들(예: 비트코인, 이더리움, 엔지그마, 페어코인)의 실증 분 析를 통해 구성 요소 분류의 타당성을 검증한다.
• 확장성과 신규 표준(예: ISO/TC 307)과의 일치를 보장하기 위해 소프트웨어 아키텍처 및 시스템 공학 원리를 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 시스템을 구성하는 기본적인 구성 요소는 무엇이며, 어떻게 체계적으로 분류할 수 있는가?
• RQ2 기본 구성 요소(예: 공개 합의, 데이터 구조, 수수료 모델)의 다양한 구현 방식이 기존 블록체인 간에 어떻게 다름을 보이는가?
• RQ3 성능, 보안, 탈중앙화, 확장성 간의 아키텍처 트레이드오프는 블록체인 설계에서 어떻게 나타나는가?
• RQ4 표준화된 분류 체계는 이질적인 블록체인 플랫폼 간의 복잡성을 어떻게 줄이고 상호 운용성을 지원하는가?
• RQ5 이 분류 체계는 ISO, IEC 또는 산업 연합이 향후 표준화 작업을 수행하는 데 어떻게 기초 자료가 될 수 있는가?

주요 결과

• 분류 체계는 공개 합의, 데이터 구조, 네트워크, 액세스 제어 등 5개의 아키텍처 레이어에 걸쳐 총 14개의 핵심 구성 요소를 식별한다.
• 모든 구성 요소에 대해 대체 레이아웃이 존재한다. 예를 들어 공개 합의에서는 PoW, PoS, PBFT 등; 데이터 구조에서는 머클 트리, 방향성 비순환 그래프(DAG) 등.
• 수수료 구조는 변동형(예: 비트코인의 바이트당 샤토시) 또는 고정형(예: 이더리움의 가스 모델 또는 페어코인의 1KB당 0.01 PPC)으로 나뉜다.
• 분류 트리는 1,000개 이상의 가능한 아키텍처 구성 방식을 맵핑하는 탐색 가능한 계층적 모델을 제공한다.
• 연구는 플랫폼 간에 뚜렷한 아키텍처적 이질성이 있음을 드러내며, 단일한 주도적 설계가 존재하지 않음을 확인하여 표준화의 필요성을 강조한다.
• 제안된 분류 체계는 개발자, 규제 기관, 표준화 기구가 용어와 설계 원칙을 통일하는 데 기초 자료로 활용될 수 있다.