사토시 나카모토는 비트코인 논문을 통해서 P2P 네트워크에 기반을 둔 전자화폐인 비트코인을 제안하였다. 비트코인은 블록체인과 합의 알고리즘을 이용해 금융기관이 필요 없는 전자화폐 기술이며 이에 대한 관심이 높아지면서 비트코인에 관련된 다양한 보안 문제들이 발견되었다. 본 논문에서는 비트코인에서 발생할 수 있는 네트워크 관련 취약점을 기술하고 이에 대한 대응 방안을 분석한다.
봇넷은 금전적인 요구부터 국가적 위협에 이르는 다양한 목적을 위해 악용되어왔으며 사이버보안 분야에서 가장 위협적인 공격 유형 중 하나이다. 봇넷은 초창기 중앙집중식 구조로 출현한 이후 P2P 구조로 발전되어 왔다. 비트코인은 2008년 Satoshi Nakamoto가 발표한 최초의 블록체인 기술 기반의 온라인 암호화폐로 전 세계에서 가장 널리 통용되고 있는 암호화폐이며 비트코인 사용자가 증가함에 따라 비트코인 네트워크는 더욱 확장되고 있다. 이에 따라, 비트코인 네트워크를 C&C 채널로 사용하는 봇넷이 등장했으며 최근에는 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 비트코인 환경에서 암호화된 봇넷 C&C 통신 메커니즘과 기법을 제안하고 비트코인 테스트넷에서 실제로 구축한 후 다양한 실험을 통해 성능평가를 해봄으로써 제안 기법의 유효성을 확인하고 궁극적으로는 비트코인 네트워크에서의 봇넷 위협의 가능성과 대응 필요성을 알리고자 한다.
비트코인(Bitcoin)은 P2P 네트워크상에 존재하는 실물 없는 화폐이다. 비트코인의 특징은 발행 기관의 통제가 없는 분산 구조를 형성하고 네트워크가 연결된 곳 어디에서나 거래가 이루어질 수 있도록 신뢰성을 부여하고 있다는 것이다. 이러한 특징의 비트코인은 최초 등장 이래 하루 평균 약 21만 건, 1억 7천만 달러가 거래되는 규모로 성장했다. 화폐로서의 가치가 증가함에 따라 부당 이득을 취하려는 위협 또한 증가하게 될 것이다. 대표적으로 비트코인을 위협하는 행위로는 이중 지불, 부정 인출 등을 그 사례로 볼 수 있다. 하지만 아직까지 성장 단계에 있는 비트코인을 대상으로 발생될 수 있는 위협에 대한 인지는 부족한 실정이다. 이에 본 논문에서는 비트코인 신뢰 구조를 살펴보고 이를 기반으로 발생할 수 있는 다양한 위협들을 분석하고 대응방향을 제시하고자 한다.
블록체인 기술을 기반으로 만들어진 비트코인은 Satoshi Nagamoto에 의해 개발된 온라인 암호화폐이다. 2009년 1월 3일 최초로 발행된 비트코인은 트랜잭션 수의 증가와 함께 급속도로 발전 중이다. 그러나 비트코인 트랜잭션수의 증가에 따른 부작용이 발생하고 있다. 비트코인 트랜잭션 수를 예측하는 것은 비트코인 네트워크에 발생하는 부작용에 대비하기 위해 중요하다. 본 논문은 두 가지 기계학습 알고리즘을 적용하여 비트코인 트랜잭션 수를 예측하는 모델을 설계한 뒤, 실험을 통해 비트코인 트랜잭션 수를 예측하는 모델을 제안한다.
비트코인은 일반적으로 사용하고 있는 달러, 원화, 유로, 엔화 등 세계적인 종이 화폐와 달리 은행과 금융기관 등과 같은 중앙 집중 기관에 의존하지 않는 암호화폐이다. 비트코인 네트워크에서는 채굴(mining) 작업으로 거래 내역이 담긴 블록을 생성하고, 블록이 생성되었다는 메시지를 모든 참여 노드에게 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전파하여 검증을 통해 신뢰성을 확보한다. 이와 같이 비트코인 네트워크에서 채굴과 블록 전파는 P2P 네트워크의 성능에 크게 영향을 받는다. 채굴의 경우 네트워크 내에서 먼저 채굴을 진행하고, 더 빠르게 채굴에 대한 증명을 전파하는지에 따라 보상을 받는 노드가 달라진다. 본 논문에서는 비트코인 네트워크에서 수행되는 기존의 이웃 연결 방식과 블록 전파 방식에 대한 문제점을 지역적인 특성과 RTT(Round-To-Trip) 값 측정을 적용하여 블록 전파 속도향상을 위한 개선 알고리즘을 제시한다. 실험을 통해 개선 알고리즘과 기존 알고리즘의 성능 비교하여 전반적인 블록 전파 시간이 감소한 것을 검증한다.
사토시 나타모토에 의해 블록체인 기술이 개발되고 비트코인이 새로운 암호화폐 시장을 개척한 이후 여러 암호 화폐들이 등장하고 그 수와 규모는 나날이 증가하고 있다. 또한 블록체인 기술의 익명성과 여러 취약점을 이용한 범죄들이 발생하고 있으며 이에 취약점 개선과 범죄 예방을 위한 많은 연구들이 진행되고 있으나 범죄를 저지르는 사용자들을 탐지해내기엔 역부족이다. 따라서 네트워크 내 자금 세탁, 자금 탈취 등 이상 행위를 탐지 하는 것은 매우 중요하며 이에 본 논문에서는 비트코인 네트워크의 트랜잭션 및 유저 그래프의 특징들을 수집하고 이로부터 통계정보를 추출한 후 이를 로그 스케일 상에서 플롯으로 나타낸다. 시각화된 플롯을 Densification Power Law와 Power Degree Law에 따라 분석하고 결과적으로 비트코인 네트워크 내 비정상 트랜잭션 및 비정상 유저를 포함하는 이상 탐지에 적절한 특징들을 제시한다.
최근 사회적 화두가 된 비트코인은 블록체인 기술을 활용한 수평적 및 분권적 디지털 가상화폐라 불리기도 하며 암호화폐의 일종이다. 블록체인은 피어-투-피어(P2P) 네트워크상에서 공유되는 분산원장이라고 할 수 있는 블록체인은 비트코인에서 먼저 사용되었다. 이러한 기술은 다른 분야에서도 다양하게 응용 가능한 기술이라고 하여 높은 사회적 관심을 받고 있다. 최근 비트코인 등 가상화폐 시장 동향을 살펴보면 작년 일본정부가 가상화폐를 결제의 수단으로 인정한 이후 가격 변동성 높아졌다. 따라서 혁신적 기술을 바탕으로 한 비트코인의 핵심기술인 블록체인 기술을 조망을 통해 이론적 실무적 함의를 제시하고자 한다.
블록체인 기반 자판기는 현재 관심이 높아지고 있는 비트코인 등의 가상 화폐 시스템을 오프라인 결제에 활용하는 것으로 가상 화폐가 기존의 결제수단을 대체할 것으로 예상되는 미래에 적합한 스마트 시스템이다. 현재 상용화되어 있는 가상 화폐 결제의 문제점으로는 거래를 주고 받는 시점의 시간 차이다. 본 논문에서는 비트코인 네트워크를 기반으로 오프라인 거래가 가능한 자판기 구현 과정에 대해 설명하고 더 나아가 가상 화폐 결제의 한계점을 극복할 수 있는 방안을 제안한다.
최초의 암호화폐인 비트코인의 등장과 함께 그 기반기술인 블록체인에 대한 국내외의 관심이 증가하는 가운데 국외에서는 블록체인의 확장성 문제에 대한 논의가 활발히 이루어지고 있다. 블록체인은 시스템을 관리하는 중앙기관 대신 네트워크의 사용자들의 합의에 기반하여 시스템을 유지한다. 신뢰할 수 없는 사용자 간의 합의를 위해 작업증명이라는 신뢰성 보장을 위한 기술을 사용하였고 이로 인해 비트코인과 같은 퍼블릭 블록체인은 제한된 처리량을 가지게 되었다. 현재까지 알려진 대부분의 공격들이 이러한 제한된 처리량으로 인한 처리 지연으로 공격 성공률이 증가하기 때문에 확장성 문제 해결을 위한 연구가 필요한 실정이다. 본 논문에서는 현재 알려진 퍼블릭 체인에서의 보안 위협을 분석하고 확장성 문제와 함께 현재 알려진 확장성 문제 솔루션에 대한 소개 및 앞서 서술한 보안 위협과의 연관성에 대해 분석한다.
블록체인은 분산 원장 기반 기술로 블록체인 네트워크에 참여하는 모든 노드들은 P2P 네트워크로 연결되어 있다. 블록체인 네트워크에서 트랜잭션이 생성되면, 트랜잭션은 블록체인 노드들에 의해 전파되고 유효성을 검증 받는다. 검증된 트랜잭션은 P2P 네트워크를 통해 각 노드와 연결되어있는 Peer들에게 전송되고, Peer들은 트랜잭션을 메모리 풀에 보관한다. P2P 네트워크 특성상 블록체인 노드가 전달하는 트랜잭션의 수와 종류는 각 노드마다 달라 모든 노드들이 동일한 메모리 풀을갖지 못하는 문제가 발생함에 따라 메모리 풀에 저장되어있는 트랜잭션들은 거래 수수료 조작, 이중 지불 문제, DDos 공격탐지 등의 문제를 해결하기 위해 연구가 필요하다. 본 논문에서는 거래 수수료 조작, 이중 지불 문제, DDos공격 탐지 등과 같은 문제를 해결하기 앞서 메모리 풀의 트랜잭션들을 분석한다. 따라서 본 연구는 블록체인기술을 기반으로 구현된 암호화폐 시스템인 비트코인과 이더리움의 각 노드 메모리 풀에 저장되어있는 트랜잭션들을 수집하고 얼마만큼의 공통된 트랜잭션들을 가지고 있는지 자카드 유사도를 이용하여 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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