산업용 IoT에서의 블록체인: 기초와 응용 - 1부

2018년이 저물어가는 시점에 블록체인은 가트너 하이프 사이클의 '환멸의 골짜기'에 가까워지고 있습니다. 이 용어가 불길하게 들릴 수 있지만, 기술은 여전히 헤드라인을 장식하고 있습니다. 많은 이들에게 블록체인은 적절한 산업 분야를 기다리는 강력한 도구입니다.

암호화폐는 여전히 가장 눈에 띄는 사용 사례지만, 엄청난 에너지 소비와 변동성으로 많은 엔지니어들이 그 관련성에 의문을 제기합니다. 반면 산업 부문은 공급망 추적성, 재고 관리, 거래 에너지 관리 등에 블록체인을 점차 채택하고 있습니다. 미션 크리티컬 실시간 시스템에서 RTI Connext DDS를 사용 중이라면, 암호화폐와 공급망 기능이 일반적으로 주요 동인이 아님을 알게 될 것입니다.

RTI의 전담 연구팀은 에너지부와 협력해 블록체인이 산업 시스템을 보호하는 방법을 탐구해 왔습니다. 우리의 작업은 육군, 해군, 공군, DARPA, DOE, 미사일 방어청에 걸쳐 있지만, 이 기사는 실시간 산업 환경에 대한 함의에 초점을 맞춥니다.

블록체인 기술이란?

블록체인은 종종 신뢰하지 않는 여러 참여자에게 원장 통제를 분산시켜 단일 장애 지점을 제거합니다. 각 참여자는 원장의 로컬 사본을 유지하며, 모든 블록은 암호학적으로 연결되어 있어 변조하려면 모든 사본을 동시에 변경해야 합니다.

데이터는 블록에 저장되며, 계약, 특허, 센서 판독값, 시스템 상태 등 거의 모든 정보를 포함할 수 있습니다. 산업 컨텍스트에서 가장 일반적인 항목은 센서 데이터, 운영 로그, 구성 스냅샷으로, 모두 불변적으로 보존됩니다.

체인의 설계는 각 새 블록이 이전 블록을 참조하도록 강제하여 변조 흔적이 남는 역사를 만듭니다. 과거 블록을 수정하려면 모든 노드에서 체인 전체를 다시 써야 하는데, 이는 계산적으로 불가능에 가깝습니다.

블록체인이 필요한 경우는?

블록체인은 여러 자율 주체가 중앙 중재자를 신뢰하지 않고 공유된 변조 방지 기록이 필요할 때 빛을 발합니다. 단일 당사자 시나리오에서는 한 번 쓰기 데이터베이스로 충분할 수 있습니다. 그러나 공급망, 합작 투자, 공유 산업 시설 등 다중 기업 생태계에서는 블록체인이 필요한 데이터 무결성을 제공할 수 있습니다.

전통적인 트랜잭션 블록체인

대부분의 퍼블릭 블록체인은 트랜잭션(상태 변경)을 기록하며, 이는 불변적으로 포착됩니다. 원장은 트랜잭션이 검증되고 추가된 후에만 전진합니다. 이 모델은 트랜잭션이 포함을 위해 경쟁할 때 지연을 유발하는데, 비트코인의 일반적인 1시간 확인 창에서 볼 수 있듯 그렇습니다.

트랜잭션 블록체인은 일부 산업 사용 사례에 적합하지만, 그 지연 시간은 실시간 애플리케이션에 금지가 될 수 있습니다. 후속 게시물에서 이 과제에 대한 해결책을 탐구하겠습니다.

산업 시스템을 위한 블록체인

우리의 초점은 보안된 Connext 데이터버스에서 특정 데이터를 수집하여 별도의 독립적으로 소유된 원장에 직접 기록하는 것입니다. 시스템을 제어하는 것이 아니라 관찰만 하기 때문에 트랜잭션 충돌이 없고 지연 시간은 무시할 수 있습니다.

제어 흐름 경로 외에서 작동하는 블록체인을 설계함으로써 트랜잭션 검증과 관련된 전통적 병목 현상을 제거합니다. 이 아키텍처는 성능 저하 없이 데이터 무결성을 보장하여 실시간 산업 환경에 적합합니다.

이 블록체인 레이어를 기존 DDS 배포에 통합하는 것은 간단하며 다운타임 없이 수행할 수 있습니다. 블록체인 설계 선택과 특정 사용 사례가 최적의 구현 전략을 결정합니다.

2부에서는 석유 및 가스 사용 사례를 자세히 다루고, 프로토타입 구현을 설명하며, 블록체인이 솔루션의 한 구성 요소인 이유를 설명하겠습니다.