[논문 리뷰] Blockchain and Cryptocurrency: A comparative framework of the main Architectural Drivers

Martín Garriga, Maximiliano Arias외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 11. 29.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 14인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 소프트웨어 아키텍트와 개발자가 분산형 애플리케이션(dApp)에 가장 적합한 블록체인 기술을 선택하는 데 안내하는 비교 프레임워크를 제안한다. 합의 메커니즘, 스마트 계약 지원, 성능 등의 아키텍처적 동력요인을 분석함으로써, 최상위 블록체인 플랫폼에서의 실제 검증과 인슈어테크 분야의 사례 연구를 통해 정보 기반 결론을 도출한다. 이는 고처리량, 수수료 없는 디지털 이미지 인증을 위한 EOS로의 성공적 마이그레이션을 보여준다.

ABSTRACT

Blockchain is a decentralized transaction and data management solution, the technological weapon-of-choice behind the success of Bitcoin and other cryptocurrencies. As the number and variety of existing blockchain implementations continues to increase, adopters should focus on selecting the best one to support their decentralized applications (dApps), rather than developing new ones from scratch. In this paper we present a framework to aid software architects, developers, tool selectors and decision makers to adopt the right blockchain technology for their problem at hand. The framework exposes the correlation between technological decisions and architectural features, capturing the knowledge from existing industrial products, technical forums/blogs, experts' feedback and academic literature; plus our own experience using and developing blockchain-based applications. We validate our framework by applying it to dissect the most outstanding blockchain platforms, i.e., the ones behind the top 10 cryptocurrencies apart from Bitcoin. Then, we show how we applied it to a real-world case study in the insurtech domain.

연구 동기 및 목표

• 블록체인 구현의 복잡성과 다양성이 증가함에 따라 dApp 개발을 위한 적절한 플랫폼을 선택하는 것이 점점 더 어려워지고 있으므로 이를 해결하고자 한다.
• 기술적 선택을 아키텍처적 결과에 연결하는 체계적인 프레임워크를 제공하여 개발자와 아키텍트의 더 나은 의사결정을 가능하게 하고자 한다.
• 프레임워크를 최상위 11개 암호화폐(시가총액 기준)의 실세계 블록체인 플랫폼과 실질적인 인슈어테크 사례 연구를 통해 검증하고자 한다.
• 맞춤형 블록체인 개발에 대한 의존도를 줄이고, 기존에 검증된 블록체인 솔루션의 재사용과 조합을 장려하고자 한다.
• 산업 제품, 포럼, 전문가 의견, 학술 문헌의 통찰을 바탕으로 실증 기반의 체계적인 선택 과정을 개발자들이 쉽게 적용할 수 있도록 안내하고자 한다.

제안 방법

• 프레임워크는 산업 제품, 기술 포럼, 학술 문헌, 전문가 피드백, 블록체인 기반 애플리케이션에 대한 실무 경험에서 유래된 지식을 통합하여 구축된다.
• 합의 메커니즘, 스마트 계약 지원, 거래 처리량, 최종성, 탈중앙화 수준, 비용 등의 핵심 아키텍처적 동력요인이 체질적 특성에 체계적으로 분석되고 연결된다.
• 특정 응용 요구사항에 맞는 아키텍처 기능의 가중치 중요도를 반영하여 블록체인 플랫폼 평가를 위한 점수 기반 평가 메커니즘이 도입된다.
• 프레임워크는 최상위 11개 블록체인 플랫폼(시가총액 기준, 비트코인 제외)에 적용하여 다양한 용도에 적합한지 평가함으로써 검증된다.
• 실세계의 인슈어테크 도메인 사례 연구—Photofied, 신뢰할 수 있는 이미지 인증 시스템—은 비트코인과 이더리움에서 EOS로의 마이그레이션을 안내하는 프레임워크의 실용적 유용성을 입증한다.
• 프레임워크는 실무자들이 프레임워크를 실제 적용할 수 있도록 워즈드형 질문지 형태로 구현되어 있다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실세계 도메인, 예를 들어 인슈어테크에서 고처리량, 저비용, 감사 가능한 분산형 애플리케이션을 지원하는 데 가장 적합한 블록체인 플랫폼은 무엇인가?
• RQ2 합의 프로토콜과 스마트 계약 지원과 같은 아키텍처적 결정이 성능, 비용, 탈중앙화 수준과 같은 핵심 시스템 체질적 특성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 표준화된 프레임워크가 맞춤형 블록체인 개발의 필요성을 얼마나 줄이고, dApp 개발자의 선택 정확도를 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 응용 프로그램 특화 요구사항에 기반해 기존 블록체인 플랫폼을 어떻게 체계적으로 평가하고 비교할 수 있는가?
• RQ5 주요 블록체인 플랫폼에서 성능, 탈중앙화 수준, 비용 간의 상충 관계는 무엇이며, 이를 어떻게 정량적으로 평가할 수 있는가?

주요 결과

• 프레임워크는 고처리량, 수수료 없음, 강력한 커뮤니티 지원으로 인해 Photofied 인슈어테크 애플리케이션에 대해 EOS를 최적의 선택으로 식별하였다. 이는 성능 및 비용 지표에서 비트코인과 이더리움을 뛰어넘었다.
• 분석 결과, 이더리움과 비트코인이 높은 거래 수수료와 낮은 처리량으로 인해 빈번한 저비용 거래가 필요한 고용량 dApp에 부적합함을 확인하였다.
• 트론은 강력한 대안로 고려되었으나, 사례 연구 시점에 메인넷 출시가 이루어지지 않아 선택되지 않았다. 이는 플랫폼 선택 시 실시간 가용성의 중요성을 강조한다.
• 프레임워크는 기존의 블록체인 솔루션에서 더 확장성 있고 비용 효율적인 플랫폼으로의 체계적 마이그레이션을 가능하게 하여 실세계 dApp 개발에서의 실용적 가치를 입증하였다.
• 최상위 블록체인 플랫폼 평가 결과에서 성능 및 아키텍처적 트레이드오프에 상당한 차이가 있음을 확인하였으며, 이는 체계적인 선택 프레임워크의 필요성을 강조한다.
• 플랫폼 분석과 실세계 사례 연구를 통한 프레임워크 검증 결과, 정보 기반의 실증적인 블록체인 기술 선택을 안내하는 데 그 효과성이 확인되었다.