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표제지
목차
국문 요약 10
제1장 서론 12
제1절 연구배경 12
1. 전자계약 12
2. 블록체인 기반 전자계약 시스템 13
3. 연구내용 14
제2장 관련 기술 및 연구 15
제1절 블록체인 관련기술 15
1. 해시체인(Hash chain) 15
2. 램포트 디지털 서명(Lamport Digital Signature) 15
3. 블록체인 16
4. 스마트 컨트렉트(Smart Contract) 20
제2절 인증기술 31
1. 간편인증 31
2. 인증서 기술 35
제3절 계약관리 시스템 38
1. 계약관리 시스템 38
제3장 설계 39
제1절 인증 프로세스 및 알고리즘 설계 39
1. 장치 등록 및 인증방법 39
2. OTP 기반 장치 인증방법 43
3. 블록체인 기반 인증 알고리즘 46
4. 계약관리 플랫폼의 질의응답 인증 알고리즘 48
5. 계약관리 플랫폼의 인증서 발급 및 검증 알고리즘 51
6. 계약관리 시스템의 Sever-Side 인증 알고리즘 53
제2절 계약관리 플랫폼 설계 54
1. 블록체인 아키텍처 54
2. 계약관리 플랫폼 아키텍처 55
3. RPBFT(Random Practical Byzantine Fault Tolerance)알고리즘 56
4. 계약관리 플랫폼 기반 기부 시스템 59
5. 블록체인 기반 계약관리 시스템의 프로세스 64
제4장 성능평가 73
1. 기존 전자계약 시스템과 비교분석 73
2. 기존 블록체인과 플랫폼에 적용된 블록체인의 비교분석 76
3. 기존 합의 알고리즘과 비교분석 79
4. 보안평가 85
제5장 결론 및 향후 계획 89
참고문헌 94
ABSTRACT 109
표 2-1. PoW와 PoS의 비교 29
표 2-2. DES, AES 암호화 기법 비교 35
표 2-3. X.509 공인인증서 구성파일 37
표 3-1. 장치 고유정보 인증 알고리즘 의사코드 42
표 3-2. PBFT Core 58
표 3-3. 기부관리 시스템 의사코드 59
표 3-4. 기부자 여부 판단 알고리즘 의사코드 62
표 3-5. 출금 송금 63
표 4-1. 전자계약 시스템과 블록체인 기반 계약관리 시스템의 비교분석 73
표 4-2. 기존 블록체인과 플랫폼에 적용된 블록체인의 비교분석 76
표 4-3. 기존 합의 알고리즘과 비교분석 80
표 4-4. 합의 알고리즘 비교분석 80
표 4-5. 장애허용 비교분석 81
표 4-7. 테스트 환경 84
그림 2-1. 합의인증 프로세스 17
그림 2-2. Smart Contract 응용 흐름 22
그림 2-3. Normal operation of PBFT 25
그림 2-4. The consensus result based on f 26
그림 2-5. PoW와 PoS의 비교 28
그림 2-6. Oauth 2.0 승인 프로세스 31
그림 2-7. Kerberos 인증 프로세스 32
그림 2-8. MQTT 인증 프로세스 33
그림 2-9. PKI 프로세스 개요 36
그림 3-1. 사용자 장치등록 프로세스 40
그림 3-2. 사용자 장치 고유정보 검증 프로세스 41
그림 3-3. Challenge and Response 방식 인증 프로세스 44
그림 3-4. Device to Gateway 인증 알고리즘 45
그림 3-5. G/W to 서버 인증 알고리즘 47
그림 3-6. 블록체인 기반 질의응답 인증 프로세스 49
그림 3-7. 블록체인 기반 질의응답 인증 알고리즘 50
그림 3-8. 인증서 발급 및 검증 프로세스 51
그림 3-9. 인증서 암호화 알고리즘 52
그림 3-10. Server-Side 인증 알고리즘 53
그림 3-11. Private Blockchain 아키텍처 54
그림 3-12. 블록체인 기반 계약관리 시스템 아키텍처 55
그림 3-13. 노드 무작위 선정 알고리즘 57
그림 3-14. 계약관리 플랫폼 기반 기부관리 시스템 전체 구성도 62
그림 3-15. 블록체인 기반 계약관리 시스템 인증 프로세스 64
그림 3-16. 블록체인 기반 계약관리 시스템 프로세스 65
그림 3-17. 프로젝트 생성 알고리즘 66
그림 3-18. 프로젝트 생성 시퀀스 다이어그램 67
그림 3-19. 계약체결 단계 알고리즘 69
그림 3-20. 계약체결단계 시퀀스 다이어그램 70
그림 3-21. 계약 이행단계 알고리즘 71
그림 3-22. 계약 조회단계 알고리즘 72
그림 4-1. 합의 알고리즘 노드의 희생비율 82
그림 4-2. 블록체인 노드의 네트워크 비용 83
그림 4-3. TPS 성능비교 85
초록보기 더보기
블록체인은 거래를 기반으로 하는 시스템에서 계약, 이행, 검수, 지급 절차에 이르는 계약의 생애주기를 관리하는 분야에 적용이 가능하며, 문서의 원본증명과 물류의 이동, 사용자 인증 등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 일반적으로 블록체인 기술은 분산 처리 환경을 기반으로 하며, 합의원장 기술을 이용하여 거래 내역을 다자 인증 방식으로 처리하며, 합의 인증 과정은 강력한 암호화 기술이 적용되어 있기 때문에 위변조를 원천적으로 차단하는 기능을 하며, 중앙 집중 처리를 하지 않고 다수의 노드에서 인증하는 절차를 가지고 있기 때문에 노드의 51%를 점유해야만 위변조가 가능한 수준의 보안성을 가지고 있다.
블록체인은 많은 장점을 가지고 있으나 시스템의 특징으로 인해 발생하는 성능의 저하, 보안 취약성, 데이터의 오 입력 등의 기술적인 문제점과 시스템 개발, 구축, 운영에 필요한 도입비용의 부담으로 기술의 확산에 어려움이 있다.
본 논문에서는 블록체인 기반 시스템의 성능저하 현상과, 보안 취약성 문제, 계약과정의 신뢰 확보를 위해 개선한 부분과, 시스템의 개발과 구축, 운영관리에 대한 비용부담 문제를 개선하기 위해 세가지 해결방법을 제안하였다.
첫째, 장치별 성능 차이에 대한 영향과 다양한 장치들과 호환성 결여로 발생하여, 통합된 사용 환경을 제공할 수 없는 문제점을 개선하기 위하여 호환성을 폭넓게 확보하여 통합 환경의 제공이 가능하도록 사용자 장치를 활용한 등록인증 알고리즘, 블록체인 기술 기반의 Challenge and Response 인증 알고리즘, 인증서 발급 및 검증 과정을 위한 알고리즘과 암호화 과정을 위한 알고리즘, 모바일 장치를 활용한 Sever-side 인증 알고리즘을 고안하여 블록체인 기반환경에서 활용이 가능한 인증 방법을 제안하였다.
둘째, PBFT 합의인증 알고리즘의 성능 저하 문제와 보안 취약점 문제를 개선하기 위한 RPBFT 알고리즘을 고안하여 사용자의 실수로 인한 데이터 오 입력을 최대한 차단하고 투명성 강화를 위한 알고리즘과 프로세스를 고안하였다.
셋째, 정보가 제한적으로 공개되는 영향으로 서비스 접근성이 제한되는 문제점을 해결하기 위해 연동 프로세스, 스마트 컨트렉트 셍성 프로세스, 계약전용 검증 알고리즘을 적용을 보안성을 개선한 블록체인 분산처리 기반 게약관리 시스템의 프로세스를 고안하였다.
본 연구를 통해 블록체인 기술과 인증기술을 활용한 기존의 전자계약 관리 시스템의 개선 방향을 제안하였으며, 제안한 인증 방법과 시스템 프로세스와 알고리즘의 개선방향을 적용하여, 구현하고, 기존 전자계약 관리 시스템과의 정성평가, 시뮬레이션을 통한 성능평가를 활용하여, 제안한 방법론의 유효성과 효율성을 증명하였다.
블록체인 계약관리 플랫폼은 블록체인 기술을 기반으로 한 분산처리 방식이 적용하여 중앙화 시스템이 가지는 특성에서 발생하는 위변조 및 내부보안, 장애 취약성, 투명성 문제를 개선하였고, 보안을 위해 적용되는 다중인증 프로세스로 인한 사용성 저하 문제와, 사용자의 실수로 발생할 수 있는 계약사고를 예방하기 위해서 입력 데이터의 유효성 검사를 적용하여 개선하였다. 또한 블록체인 기술의 도입을 위한 개발, 시스템 구축, 운영관리에 대한 부담으로 인한 문제를 해결하기 위해 통합된 형태의 계약관리 플랫폼에 가입자로 참여할 수있고, 기존의 시스템에 연동을 지원하는 방법으로 개선하였다.
본 연구의 성과로 블록체인 기술 기반 환경을 활용하여 업무 시스템 연동 및 신규 시스템 개발 과정에서 기술 도입을 원하는 중소 구모의 기업과 기관의 기술 접근성이 개선되는 영향을 통해 기술 도입에 대한 부담 문제를 해소할 수 있어서 기술의 확산과 저변 확대에 기여할 수 있으며, 기부단체와 같이 투명한 내역 공개가 필요한 부분에 활용된다면 신뢰성을 확보를 기반으로 기부 문화에 대한 부정적인 인식을 개선할 수 있을 것이다. 또한 프로세스 기반의 플랫폼의 특성을 활용하여 계약관리 환경 뿐 아니라 기록을 기반으로 하는 거래관계가 성립되는 다양한 분야에 적용할 수 있어, 블록체인 기반 어플리케이션의 확산과 안전한 계약관리 환경을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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