IBM, 이종 IoT 네트워크 안전 관리 위한 하이브리드 블록체인 아키텍처 공개

• IBM, P2P 분산 프레임워크 아키텍처 개발해 하이브리드 IoT 네트워크 자율 제어
• 비트코인 작업증명(PoW) 합의 프로토콜과 새로운 코드베이스로 IoT 장치를 개별 블록체인으로 클러스터링

사물인터넷(IoT)은 다양한 분야에 이질적으로 적용되어 더 스마트하고 효율적이며 수익성 높고 연결된 환경을 만듭니다. 이는 서로 감지하고 신뢰할 수 있는 방대한 양의 느슨하게 결합된 스마트 장치의 효과적인 연결, 운영, 관리를 요구합니다.

현재 모든 스마트 장치와 하드웨어는 중앙집중식 인프라를 통해 연결됩니다. 이 아키텍처의 세 가지 주요 단점은: 높은 유지보수 비용, 보안 우려에 대한 단일 장애 지점, 다른 중앙집중식 네트워크와의 제한된 데이터 집계로 인한 낮은 상호운용성입니다.

반면 IoT의 분산화는 여러 이점을 가집니다. 예를 들어 데이터 보안과 프라이버시 강화, 클라우드로 전송되는 데이터 양 감소, 자율적이고 협력적인 운영으로 이어집니다.

최근 IBM 연구자들이 분석, 팀이 작성한 새로운 프로그램, 잘 알려진 블록체인 커뮤니티 기반 오픈소스 모듈을 결합하여 개발한 P2P 분산 프레임워크 아키텍처를 발표했습니다. 이는 이종 IoT 네트워크를 자율적으로 제어합니다.

IoT를 위한 유망한 분산 플랫폼 구축

이 프레임워크를 구축하기 위해 비트코인 작업증명(PoW) 합의 프로토콜을 사용하고, IoT 하드웨어를 개별 블록체인 또는 서브 블록체인으로 효율적으로 클러스터링하는 프로그램을 작성했습니다.

그러나 이는 말처럼 쉽지 않습니다. 수십억 개의 장치와 자원 제약이 IoT에 블록체인 배포를 극도로 어렵게 만듭니다. 효율적인 블록체인 아키텍처는 방대한 수의 IoT 장치로 확장되고 높은 처리량의 트랜잭션을 처리해야 합니다.

확장성을 달성하기 위해 이 작업에서 개발된 플랫폼은 비잔틴 장애 허용(BFT)과 작업증명(PoW) 블록체인 프로토콜을 모두 활용합니다. 먼저 블록체인 프로토콜이 여러 IoT 하드웨어 간 분산 합의를 설정하고, 하이브리드 IoT는 비잔틴 장애 허용을 이용해 서브 블록체인 간 상호운용성을 달성합니다.

프레임워크 성능을 테스트하기 위해 연구자들은 블록체인 IoT 통합 지표 시리즈를 개발했습니다. 컴퓨터 시뮬레이션을 사용해 블록 생성 간격, 블록 크기, 피어 수, 장치 위치 등 여러 블록체인 변수를 분석했습니다.

참조: arXiv:1804.03903 | IBM

IBM POWER8 슈퍼컴퓨터로 수만 대 장치의 데이터를 시뮬레이션하여 보안, 확장성 및 기타 통합 지표 측면에서 서브 블록체인의 클러스터링 및 선택 문제를 정확하게 시각화했습니다. 이러한 시뮬레이션을 사용해 사용자 선호도에 따라 이종 IoT 장치를 서브 블록체인으로 최적으로 클러스터링하는 분석과 가이드라인을 정의했습니다.

IoT용 하이브리드 블록체인 아키텍처 | 연구진 제공

연구자들은 시스템 확장성과 보안을 테스트하기 위해 수천 번의 실험을 수행했습니다. 예를 들어 DDoS 공격 같은 다양한 위협에 대해 검증했습니다. 또한 그들이 정의한 가이드라인으로 보안 취약점이 방지됨을 입증했습니다.

전반적으로 연구자들은 이 작업에서 세 가지 주요 기여를 했습니다:

1. 성능 테스트를 위한 작업증명 블록체인-IoT 통합 지표 세트
2. IoT에서 작업증명 블록체인 성능에 대한 통찰
3. IoT를 위한 하이브리드 블록체인 아키텍처

참고: 인텔, AI와 블록체인 프로토콜을 위한 새로운 보안 수준 도입

다음 단계는?

다음 단계에서는 더 많은 물리적 및 시뮬레이션 IoT 네트워크를 통해 아키텍처를 테스트할 예정입니다. 또한 하이브리드 IoT의 보안 강화 설계를 입증하고 경량 피어를 위한 크래시 폴트 톨러런트 알고리즘으로 완전한 프레임워크를 구현할 계획입니다.