• 전자통신동향분석
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• 제37권1호
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• pp.63-72
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• 2022

Recently, blockchain has been attracting attention as a high-reliability technology in various fields. However, the Proof-of-Work-based distributed consensus algorithm applied to representative blockchains, such as Bitcoin and Ethereum, has limitations in applications to various industries owing to its excessive resource consumption and performance limitations. To overcome these limitations, various distributed consensus algorithms have appeared, and recently, hybrid distributed consensus algorithms that use two or more consensus algorithms to achieve decentralization and scalability have emerged. This paper introduces the technological trends of the latest high-performance distributed consensus algorithms by analyzing representative hybrid distributed consensus algorithms.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.41-46
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• 2019

최근에 작업 증명(PoW) 블록체인 합의 알고리즘들이 에너지 낭비, 확장성 부족 등의 문제점들이 나타나면서 비잔틴 장애 허용(BFT) 계열 합의 알고리즘들이 주목을 받고 있다. BFT 계열 합의 알고리즘들의 큰 특징 중 하나는 검증자 집합을 형성하여 그 안에서 합의를 이루는 것이다. 본 논문에서는 BFT 계열 합의 알고리즘들 중에서도 알고랜드, 스텔라, 이오스의 검증자 집합 형성 방법들의 확장성, 목표가 설정된 공격 가능 여부, 시빌 공격 가능 여부에 대해서 비교, 분석하였다. 또한 데이터 분석을 통한 각 검증자 형성 방법들의 문제점들을 발견하였고, 해당 합의 알고리즘들은 공통적으로 소수의 권력 있는 노드들이 전체 시스템을 지배하는 중앙화 현상이 나타남을 밝혔다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제41권4호
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• pp.179-188
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• 2018

Recently, blockchain technology has been recognized as one of the most important issues for the 4th Industrial Revolution which can be represented by Artificial Intelligence and Internet of Things. Cryptocurrency, named Bitcoin, was the first successful implementation of blockchain, and it triggered the emergence of various cryptocurrencies. In addition, blockchain technology has been applied to various applications such as finance, healthcare, manufacturing, logistics as well as public services. Distributed consensus algorithm is an essential component in blockchain, and it enables all nodes belonging to blockchain network to make an agreement, which means all nodes have the same information. For example, Bitcoin uses a consensus algorithm called Proof-of-Work (PoW) that gives possession of block generation based on the computational volume committed by nodes. However, energy consumption for block generation in PoW has drastically increased due to the growth of computational performance to prove the possession of block. Although many other distributed consensus algorithms including Proof-of-Stake are suggested, they have their own advantages and limitations, and new research works should be proposed to overcome these limitations. For doing this, above all things, we need to establish an evaluation method existing distributed consensus algorithms. Based on this motivation, in this work, we suggest and analyze assessment items by classifying them as efficiency and safety perspectives for investigating existing distributed consensus algorithms. Furthermore, we suggest new assessment criteria and their implementation methods, which can be used for a baseline for improving performance of existing distributed consensus algorithms and designing new consensus algorithm in future.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제14권1호
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• pp.101-128
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• 2018

Thanks to its potential in many applications, Blockchain has recently been nominated as one of the technologies exciting intense attention. Blockchain has solved the problem of changing the original low-trust centralized ledger held by a single third-party, to a high-trust decentralized form held by different entities, or in other words, verifying nodes. The key contribution of the work of Blockchain is the consensus algorithm, which decides how agreement is made to append a new block between all nodes in the verifying network. Blockchain algorithms can be categorized into two main groups. The first group is proof-based consensus, which requires the nodes joining the verifying network to show that they are more qualified than the others to do the appending work. The second group is voting-based consensus, which requires nodes in the network to exchange their results of verifying a new block or transaction, before making the final decision. In this paper, we present a review of the Blockchain consensus algorithms that have been researched and that are being applied in some well-known applications at this time.

• 전자통신동향분석
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• 제33권1호
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• pp.45-56
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• 2018

A Blockchain is a type of distributed ledger system that consists of a large number of nodes. A block is a container in which transactions are included, and the transactions can be recorded in chronological order by chaining blocks. To work properly, it is essential that the nodes in the Blockchain system have the same image of the chained-blocks. Blockchain systems use various types of consensus algorithms to achieve the same states among the nodes, and the fundamental elements in these algorithms are proof of work and the main chain selection policy, particularly in permissionless Blockchain systems. However, consensus algorithms for permissioned Blockchain systems can be completely different from those of permissionless blockchain systems. In this paper, we overview the basic working mechanism of consensus algorithms, and briefly introduce a few that are currently being applied.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.151-157
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• 2022

본 논문에서는 NFT 거래 시 거래비용과 처리시간의 증가 및 스마트 계약 실행 시 발생하는 거래 안정성 요구을 높이기 위한 방법으로 다양한 블록체인 합의알고리즘의 성능을 비교 분석하였다. 성능 비교를 위한 평가항목으로 네트워크 신뢰성, TPS, 합의알고리즘의 안정성의 세 가지 평가항목에 대하여 제시하였다. 각 평가항목에 대한 정형화된 식을 수립하기 위하여 연산식에 노드의 신뢰도와 스마트 계약 성공률 등을 변수로 고려하였으며 동일 조건하에 PoW와 Raft, PBFT 세 개 그룹의 합의알고리즘에 대하여 성능을 비교하고 분석하였다. 성능평가 결과 네트워크 신뢰도는 세 그룹의 성능이 유사하였으며 나머지 두 개의 평가항목의 경우 다른 합의알고리즘 대비 PBFT 합의알고리즘이 우수한 것으로 분석되었다. 본 연구의 성능평가 연산식과 결과를 통하여 PBFT 합의시 본 연구에서 제안한 처리 과정을 합의 과정에 반영하여 처리할 경우 네트워크 신뢰성을 보장하고 합의 알고리즘의 안정성과 경제적 효율성을 높일 수 있는 것으로 분석되었다.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권3호
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• pp.289-294
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• 2015

대표문자열 문제는 k개의 문자열로 구성된 집합 S가 주어졌을 때 S를 대표하는 한 문자열인 대표문자열을 찾는 문제이다. 환형문자열은 일반적인 문자열과는 달리 문자열의 첫 글자와 마지막 글자가 연결되어 원 모양을 이루는 문자열이다. 본 논문에서는 먼저 k=3이고 길이 n인 환형문자열들로 구성된 S에 대해, 거리반경과 거리합을 동시에 고려한 대표문자열 문제를 O(n)개의 쓰레드를 사용하여 $O({\mid}{\Sigma}{\mid}nlogn)$ 시간에 병렬적으로 해결하는 알고리즘을 제시한다. 이때, ${\Sigma}$는 각 문자열을 구성하는 문자집합이다. 다음으로 k=4이고 길이 n인 환형문자열들로 구성된 S에 대해 거리합 기반 대표문자열 문제를 O(n)개의 쓰레드를 사용하여 $O({\mid}{\Sigma}{\mid}n^2logn)$ 시간에 병렬적으로 해결하는 알고리즘을 제시한다. 이후 두 문제에 대한 병렬 알고리즘들을 CUDA를 이용하여 구현하고 순차 알고리즘들과의 실행 속도를 비교한 결과를 제시한다.

• 융합보안논문지
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• 제20권1호
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• pp.3-8
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• 2020

블록체인은 중앙 집중 시스템 형태에서 벗어난 탈중앙화 형태의 데이터 관리를 통하여 데이터 투명성과 보안성을 높일 수 있다. 블록체인 플랫폼 중 허가형 블록체인은 신뢰기반의 허가된 노드만이 분산 네트워크에 참여할 수 있다. 허가형 블록체인의 특징을 고려하였을 때 합의 알고리즘 선정을 위한 조건으로 네트워크 통신 속도 및 거래내역의 최종성 합의, 안정성 등의 고려가 필요하다. 허가형 블록체인 환경의 합의 알고리즘은 PoA, PBFT, Raft 등 다양하지만 합의 알고리즘 선정을 위한 다양한 평가요소가 존재하지 않는다. 본 논문에서는 허가형 블록체인의 각 합의 알고리즘의 특징을 분석하고 네트워크를 구성하는 사용자 환경의 특징을 고려한 효율적 합의 알고리즘 선정을 위하여 다양한 성능평가항목을 제안하였다. 제안한 성능평가항목은 신뢰를 전제로 한 노드 간 네트워크 속도, 안정성, 최종성 합의의 적합성 등을 고려할 수 있으며 이를 통하여 보다 효율적인 블록체인 네트워크 환경을 구성할 수 있다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.243-248
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• 2013

무선 센서 네트워크에서 동적 시스템에 대한 consensus 알고리듬은 센서 네트워크의 데이터 융합을 위해 신축적인 알고리듬을 적용할 수 있다. 본 논문은 분산 센서 데이터 기반의 평균적인 consensus 특성을 이용하여 n개의 센서 계측치들의 평균을 추적하기 위해 센서 네트워크의 노드들로 구성되는 하나의 분산 데이터 융합 필터를 구현하였다. 본 consensus 필터는 센서 네트워크에서 분산 칼만 필터링에 의한 구조로 데이터 융합의 문제를 해결한다. consensus 필터의 최적 수렴특성, 잡음 전파의 감소 및 빠른 입력신호들의 추적 능력을 보여준다. 필터링 처리 결과를 확인하기 위해 지그비 통신을 이용하여 각 센서의 출력신호와 필터링 처리 결과 및 각 센서의 개별적 신호들을 통합하고 consensus 필터링 처리 결과를 보였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.617-621
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• 2012

This paper studies asymptotic consensus problem for linear multi-agent systems. We propose a distributed state feedback control algorithm for solving the problem under fixed and undirected network communication. In contrast with the conventional algorithms that use global information (e.g., graph connectivity), the proposed algorithm only uses local information from neighbors. The principle for achieving asymptotic consensus is that, for each agent, a distributed update law gradually increases the coupling gain of LQR-type feedback and thus, the overall stability of the multi-agent system is recovered by the gain margin of LQR.