[논문 리뷰] Towards a Design Philosophy for Interoperable Blockchain Systems

Thomas Hardjono, Alexander Lipton외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 15.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 28인용 수 31

한 줄 요약

이 논문은 인터넷의 기초 원칙—특히 생존성, 종단 간 신뢰성, 자율 시스템—을 영감으로 삼아 상호운용성 블록체인 시스템을 위한 설계 철학을 제안한다. 블록체인을 자율 시스템으로 모델링하고, 접근 가능성, 암호학적 생존성, 의미론적 상호운용성 등의 원칙을 적용함으로써, 중앙 집중식 중개자 없이도 도메인 간 거래를 가능하게 하며, MIT Tradecoin 시스템 아키텍처를 통해 검증된다.

ABSTRACT

In this paper we discuss a design philosophy for interoperable blockchain systems, using the design philosophy of the Internet architecture as the basis to identify key design principles. Several interoperability challenges are discussed in the context of cross-domain transactions. We illustrate how these principles are informing the interoperability architecture of the MIT Tradecoin system.

연구 동기 및 목표

• 인터넷 아키텍처의 기초 원칙을 활용하여 상호운용성 블록체인 시스템을 위한 설계 철학을 수립하기 위해.
• 특히 생존성과 의미 일致성 문제에 초점을 맞춰 도메인 간 블록체인 거래의 상호운용성 도전 과제를 해결하기 위해.
• 거래소와 같은 제3자에 의존하지 않고, 허가된 및 허가되지 않은 블록체인 간에 신뢰 없는 분산형 상호운용성을 가능하게 하기 위해.
• 기계적(기술적) 수준과 가치(의미론적) 수준에서 상호운용성을 체계화하여 다양한 시스템 간의 거래 무결성을 보장하기 위해.
• 사이버 공격 상황에서 디지털 통화 및 중앙은행 디지털 통화(CBDC)의 생존 메커니즘을 탐구하기 위해.

제안 방법

• 블록체인 시스템을 인터넷 자율 시스템과 유사하게 자율 시스템으로 모델링하여 확장성 있고 모듈화된 상호운용성을 가능하게 하기 위해.
• 종단 간 원칙을 적용하여 도메인 간 거래에서 신뢰성과 상태 보호를 확보하고 중간 인프라 의존도를 최소화하기 위해.
• 네트워크 장애나 공격 상황에서도 거래 무결성과 레거시 일관성을 유지하기 위해 암호학적 생존성을 구현하기 위해.
• 다양한 블록체인 시스템 간 기계적 및 의미론적 상호운용성을 유지하면서 도메인 간 거래를 중개하는 게이트웨이 메커니즘 설계하기 위해.
• 고립 상태에서 복구할 수 있도록 내재된 공동체 기반 연결성을 확보하기 위해 블록체인 자율 시스템 간 피어링 합의 정의하기 위해.
• AI/ML을 활용해 이면 패턴을 탐지하고 블록체인 공동체의 사전 방어 메커니즘을 강화하여 고도화된 사이버 공격에 대한 저항력을 제고하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거래소와 같은 중앙 집중식 중개자가 없이도 블록체인 시스템은 어떻게 상호운용성을 달성할 수 있는가?
• RQ2 특히 생존성과 종단 간 신뢰성 원칙을 포함한 인터넷 아키텍처의 어떤 설계 원칙이 블록체인 시스템에 적용될 수 있는가?
• RQ3 다양한 블록체인 시스템 간 토큰과 코인의 의미 일치를 확보하기 위해 가치 수준에서 의미론적 상호운용성은 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ4 블록체인 자율 시스템 공동체가 대규모 사이버 공격이나 네트워크 장애 상황에서 생존하고 복구할 수 있도록 하는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 AI 및 머신러닝은 실시간으로 블록체인 공동체의 자가보호 능력과 저항력을 어떻게 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 논문은 블록체인을 자율 시스템으로 간주함으로써, 도메인 간 상호운용성에 대한 원칙적인 접근법을 수립할 수 있음을 입증한다. 이는 인터넷에서의 접근 가능성과 피어링 개념을 블록체인 네트워크로 확장한 것이다.
• 표준화된 게이트웨이와 암호학적 검증을 통해 제공되는 기계적 상호운용성은 가치 수준 상호운용성의 기술적 기반을 제공하지만, 의미 일치를 확보하기 위해서는 인간이 검증한 법적 계약이 필요하다.
• 생존성은 개별 블록체인을 보호하는 데서 비롯되지 않고, 장애 상황 동안에도 경제적 기능을 유지할 수 있도록 공동체 수준의 블록체인 자율 시스템 집합의 능력을 확보하는 데서 유도된다.
• MIT Tradecoin 시스템은 종단 간 원칙과 게이트웨이 기반 중개가 중심화된 신뢰 없이도 도메인 간 거래를 지원할 수 있음을 입증한다.
• 블록체인 자율 시스템 간 피어링 합의는 저항력을 향상시킬 수 있도록 설계될 수 있으며, 긴급한 공동체 간 복구를 위해 슈퍼피어링 모델도 활용 가능하다.
• AI 및 머신러닝은 비정상적인 거래 패턴을 탐지하고 사전 방어 메커니즘을 지원함으로써, 블록체인 공동체의 자가보호 능력을 향상시킬 수 있다.