:: The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication ::, Vol.20 No.2 | (2020) pp.45~53
블록체인을 위한 클러스터 기반의 확장 가능한 PBFT 합의 알고리즘에 관한 연구
Abstract
블록체인은 탈중앙화된 방식으로 트랜잭션 제어가 가능하고 투명성, 보안성, 유연성과 같은 장점들로 인해 이미 제조, 금융, 은행, 물류, 의료 산업 영역으로의 도입이 검토되고 있으며, 경제적으로 큰 파급효과를 가져올 것으로 예측되 고 있다. 그러나 블록체인은 확장성(Scalability), 탈중앙화(Decentralization), 보안(Security) 특성을 동시에 개선하기 는 매우 어려운 3중 딜레마(Trilemma)가 존재한다. 그 중에서 블록체인의 가장 큰 한계는 확장성으로, 지속적으로 크게 증가하는 트랜잭션과 노드의 증가에 대처하기가 매우 어렵다. 블록체인을 확장 가능하게 하려면 기존의 합의 방식을 수 정하거나 확장 방식에 영향을 주는 특성 및 네트워크 효율을 향상시켜 더 높은 성능을 달성할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구에서는 허가형(Permissioned) 블록체인의 대표적인 합의 알고리즘인 PBFT의 메시지 복잡도인 O(n²)을 O(n)으 로 줄이고 확장 구조에 적합한 클러스터 기반의 CBS-PBFT를 제안한다. 그리고 시뮬레이션 실험결과를 통해 타당성을 검증한다.
Blockchain can control transactions in a decentralized way and is already being considered for manufacturing, finance, banking, logistics, and medical industries due to its advantages such as transparency, security, and flexibility. And it is predicted to have a great economic effect. However, Blockchain has a Trilemma that is difficult to simultaneously improve scalability, decentralization and security characteristics. Among them, the biggest limitation of blockchain is scalability, which is very difficult to cope with the constantly increasing number of transactions and nodes. To make the blockchain scalable, higher performance should be achieved by modifying existing consensus methods or by improving the characteristics and network efficiency that affect many ways of scaling. Therefore, in this paper, we propose a cluster-based scalable PBFT consensus algorithm called CBS-PBFT which reduces the message complexity O(n²) of PBFT to O(n), which is a representative consensus algorithm of blockchain, and the validity is verified through simulation experiments.
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