[논문 리뷰] When Can a Distributed Ledger Replace a Trusted Third Party?

Thomas Locher, Sebastian Obermeier외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 06. 28.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 13인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 분산 장부가 신뢰할 수 있는 제3자(Trusted Third Party)를 진정으로 대체할 수 있는지 판단하기 위해 두 가지 형식적 기준—객체 생성과 내부 조건 검증—을 제안한다. 분석 결과, 대부분의 실제 사용 사례는 여전히 특정 기관에 대한 신뢰가 필요하여, 장부의 고정성과 장애 내성 등의 기술적 이점에도 불구하고 신뢰할 수 있는 제3자에 대한 의존을 제거하는 데 한계가 있음을 밝혀냈다.

ABSTRACT

The functionality that distributed ledger technology provides, i.e., an immutable and fraud-resistant registry with validation and verification mechanisms, has traditionally been implemented with a trusted third party. Due to the distributed nature of ledger technology, there is a strong recent trend towards using ledgers to implement novel decentralized applications for a wide range of use cases, e.g., in the financial sector and sharing economy. While there can be several arguments for the use of a ledger, the key question is whether it can fully replace any single trusted party in the system as otherwise a (potentially simpler) solution can be built around the trusted party. In this paper, we introduce an abstract view on ledger use cases and present two fundamental criteria that must be met for any use case to be implemented using a ledger-based approach without having to rely on any particular party in the system. Moreover, we evaluate several ledger use cases that have recently received considerable attention according to these criteria, revealing that often participants need to trust each other despite using a distributed ledger. Consequently, the potential of using a ledger as a replacement for a trusted party is limited for these use cases.

연구 동기 및 목표

• 시스템 내에서 분산 장부가 신뢰할 수 있는 제3자와 완전히 대체될 수 있는 조건을 규명하는 것.
• 장부 기반 시스템 내에서 어느 한 당사자에 대해서도 신뢰를 제거하기 위한 기술적 및 구조적 전제 조건을 특정하는 것.
• 이러한 기준에 따라 주요 실제 사용 사례를 평가하여 장부 기반 신뢰 대체의 실용성을 평가하는 것.
• 물리 세계의 검증이 필요한 경우에 특히, 장부 기술이 탈중앙화된 신뢰를 달성하는 데서 가지는 한계를 명확히 하는 것.
• 알고리즘적으로 강제할 수 있는 신뢰와 외부의 비기술적 신뢰가 필요한 사례를 구분하는 것.

제안 방법

• 저자들은 장부 사용 사례의 추상 모델을 제안하여 장부 운영과 객체 생성 및 조건 검증을 분리한다.
• 두 핵심 기준을 정의한다: (1) 장부가 객체 생성을 제어해야 하며, (2) 데이터 검증에 사용되는 모든 조건은 장부의 합의 메커니즘을 통해 내부적으로 검증 가능해야 한다.
• 이 모델을 공급망 추적, 위치 추적, 디지털 신원 등록부와 같은 실제 사용 사례에 적용하여 분석한다.
• 각 사용 사례에 대해 객체 생성 및 조건 검증 과정이 장부 내부에 있는지, 아니면 외부의 신뢰할 수 있는 기관에 의존하는지 평가한다.
• 물리 세계의 사실(예: 컨테이너 내용물, 센서 데이터 등)이 프rotocol 외부의 기관에 의해 검증되어야 하는지 확인함으로써, 신뢰가 피할 수 없는지 분석한다.
• 형식적 논리를 사용하여 ‘이 컨테이너가 존재하는가?’와 같은 조건이 장부 상태와 합의 규칙만으로 계산 가능한지 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떤 조건에서 분산 장부가 외부 기관에 의존하지 않고도 신뢰할 수 있는 제3자와 완전히 대체될 수 있는가?
• RQ2 물리 세계의 사실 검증을 장부의 합의 프로세스 내부에 통합하는 것이 기술적으로 불가능한 경우는 언제인가?
• RQ3 장부의 고정성과 장애 내성에도 불구하고, 많은 장부 사용 사례가 여전히 특정 당사자에 대한 신뢰가 필요한 이유는 무엇인가?
• RQ4 외부 조건을 어떻게 내부적으로 장부에서 검증 가능한 조건으로 전환할 수 있는가?
• RQ5 어떤 조건에서 장부 기반 시스템이 물리 세계의 검증 기관에 의존하지 않고도 종단 간 신뢰를 달성할 수 있는가?

주요 결과

• 공급망 추적 및 위치 추적과 같은 대부분의 실제 사용 사례는 내부 조건 검증 기준에 실패하며, 이는 물리 세계의 검증 기관에 대한 신뢰가 필요하기 때문이다.
• 장부가 고정성과 합의를 보장하더라도, 객체의 초기 생성 및 그 성질 검증 과정은 여전히 공급업체나 GPS 보고 시스템과 같은 외부의 신뢰할 수 있는 기관에 의존하는 경우가 많다.
• 논문은 센서 기반 조건(예: 온도 측정치)이 여전히 외부에 남아 있음을 입증한다. 센서는 물리적 장치이므로 장부 내에서 완전히 모델링하거나 검증할 수 없기 때문이다.
• GPS 데이터나 운송 중 물리적 점검에 의존하는 사용 사례는 보고 기관에 대한 신뢰를 제거할 수 없으며, GPS 신호는 위조될 수 있고 점검 결과는 장부만으로는 검증할 수 없다.
• 연구는 장부가 객체 생성과 조건 검증을 모두 제어할 경우에만 신뢰할 수 있는 제3자 대체가 실현 가능하며, 실제로는 이 조건을 충족하는 경우가 드문 것을 보여준다.
• 저자들은 많은 응용 분야, 특히 물리 세계의 사실에 관여하는 분야에서는 장부가 신뢰할 수 있는 제3자 필요성을 제거할 수 없으며, 법적 또는 조직적 메커니즘이 여전히 필수적이라는 결론을 내린다.