[논문 리뷰] The Interblockchain Communication Protocol: An Overview

Christopher Goes|arXiv (Cornell University)|2020. 06. 29.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 5인용 수 10

한 줄 요약

인터블록체인 커뮤니케이션 프로토콜(Ibc)은 하향식 접근 방식이 아닌, 연결 기반의 상태 기반 설계를 통해 이질적이고 자율적인 분산 장부 간에 안전하고 신뢰성 있고 인증된 통신을 가능하게 한다. 이는 전역적 조율나 고정된 토폴로지가 필요 없이 크로스체인 간 상호운용성을 제공하는 페이로드 무관한 비동기 통신 원자성으로, 토큰 이체, 거버넌스, 탈중앙화된 거래소 등의 사용 사례를 가능하게 한다.

ABSTRACT

The interblockchain communication protocol (IBC) is an end-to-end, connection-oriented, stateful protocol for reliable, ordered, and authenticated communication between modules on separate distributed ledgers. IBC is designed for interoperation between heterogenous ledgers arranged in an unknown, dynamic topology, operating with varied consensus algorithms and state machines. The protocol realises this by specifying the sufficient set of data structures, abstractions, and semantics of a communication protocol which once implemented by participating ledgers will allow them to safely communicate. IBC is payload-agnostic and provides a cross-ledger asynchronous communication primitive which can be used as a constituent building block by a wide variety of applications.

연구 동기 및 목표

• 다양한 합의 메커니즘과 상태 머신을 가진 독립적이고 자율적인 분산 장부 간에 안전하고 신뢰성 있고 인증된 통신을 가능하게 하기 위해.
• 중앙 집중식 또는 상향식 아키텍처 강제 없이 동적이고 알 수 없는 네트워크 토폴로지에서 상호운용성을 지원하기 위해.
• 장부들이 독립적으로 발전하되 크로스체인 통신의 안전성과 일관성을 유지할 수 있도록 하기 위해.
• 신뢰할 수 있는 제3자나 전역적 조율에 의존하지 않고도 비잔티노스 결함을 탐지하고 완화하며 제한하기 위해.
• 최소한의 기능을 가진 조합 가능한 프로토콜 계층을 제공하여 고수준의 다중 장부 애플리케이션을 위한 기본 원자성으로 사용할 수 있도록 하기 위해.

제안 방법

• IBC는 TCP/IP를 영감으로 삼은 하향식 접근 방식을 사용하여, 상호장부 통신을 위한 최소한의 기능과 데이터 구조 집합을 정의한다.
• 프로토콜은 상태 기반 채널을 갖춘 연결 기반 모델을 운영하여 장부 간에 순서가 보장되고 신뢰할 수 있는 패킷 전달을 보장한다.
• 합의 전사 기록과 커밋먼트 증명의 암호학적 검증을 통해 크로스체인 메시지의 인증과 데이터 무결성을 보장한다.
• IBC는 순서 있는 및 순서 없는 패킷 전달을 모두 지원하며, 재전송 또는 재정렬 공격을 방지하기 위해 순서 추적 및 검증 기능을 갖춘다.
• 경량 클라이언트 검증을 사용하여 원격 장부의 상태 전환을 인증함으로써 이질적 시스템 간 신뢰 최소화를 달성한다.
• 장부 외부의 패킷 릴레이어는 무효성 증명 및 확인 증명 메커니즘을 사용하여 메시지 포워딩의 정확성을 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다른 합의 알고리즘과 상태 머신을 가진 이질적 분산 장부들이 전역적 조율 없이 안전하고 신뢰성 있게 통신할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 자율적 장부 간에 안전하고 인증되며 순서가 보장된 통신을 가능하게 하기 위해 필요한 최소한의 기능과 추상화 집합은 무엇인가?
• RQ3 신뢰할 수 없는 중개자에 의존하지 않고도 동적이고 탈중앙화된 장부 네트워크에서 비잔티노스 결함을 탐지하고 제한하며 완화할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ4 크로스체인 통신은 어떻게 설계되어야 하며, 토큰 이체, 거버넌스, 탈중앙화된 거래소와 같은 다양한 사용 사례를 지원할 수 있는가?
• RQ5 고정된 네트워크 토폴로지 없이도 복잡한 다중 장부 애플리케이션을 가능하게 하는 조합 가능한 하향식 프로토콜 계층을 구축할 수 있는가?

주요 결과

• IBC는 공통의 검증자 집합이나 가상 머신이 필요 없이 최소한의 공유 인터페이스만을 사용하여 독립된 장부 간에 안전하고 인증되며 순서가 보장된 통신을 가능하게 한다.
• 프로토콜은 순서 있는 및 순서 없는 패킷 전달을 모두 지원하며, 순서 추적 및 검증 기능을 통해 신뢰성과 재전송 공격 방지를 보장한다.
• 암호학적 증명 검증을 통해 비잔티노스 결함이 제한되며, 전역적 조율 없이도 잘못되거나 악성인 상태 전환을 탐지할 수 있다.
• 프로토콜은 페이로드 무관하므로 토큰 이체, 거버넌스, 계정 위임, 탈중앙화된 거래소와 같은 다양한 응용 분야에 사용할 수 있다.
• IBC는 프로토콜 변경에 대한 전역 합의가 필요 없이 개별 장부의 안전한 점진적 업그레이드를 가능하게 하여 시스템의 복원력을 높인다.
• 프로토콜의 설계는 장애 격리가 가능하다: 한 장부가 실패하더라도 다른 장부는 계속 작동할 수 있어 전역 정지나 복잡한 롤백을 피할 수 있다.