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BITCONCH혁신적인 평판 증명 ( P O R )

합의 알고리즘 기반의

새로운 분산 웹 프로토콜

B i t conch는 10만 개 이상의 TPS 고속 퍼블릭 블록체인으로, 여러 프로그래밍

언어로 작성된 스마트 계약을 지원하는 BVM이라는 가상 머신을 갖추고 있습니다.

2018년 10월 3일, B i tconch MVP는 다음의 4개 지역의 5개 국가에서 5개의

노드로 구성된 퍼블릭 클라우드 네트워크에서 실행되었습니다. 미국(뉴욕),

유럽(프랑크푸르트, 암스테르담), 중국(베이징), 싱가포르. 각 위치에서 발생한

트랜잭션을 제출 및 검증했으며 본 플랫폼의 속도는 12만 TPS에 달했습니다.

당사는 현재 동일한 운영 조건에서 실행되는 분산 원장 기술에 대해 최고 수준의

TPS라고 자부합니다.

이러한 수준의 성능을 달성하기 위해 Bi tconch는 혁신적인 POR(평판 증명) 합의

알고리즘을 구현합니다. 이 알고리즘은 Bi tconch 평판(Bi t-R)값을 사용하여

탈중앙화를 보장할 검증 노드를 선택하고 고성능 PBFT를 통해 합의와 탄력성을

구현합니다. B i tconch의 혁신적인 BLAZE 기술은 병렬 처리를 통해 처리 효율성을

높이고 데이터 샤딩 기술을 사용하여 다중 노드 처리량을 가속화합니다.

POR 합의 알고리즘(Bi t-R 평판 시스템)은 강력한 내결함성을 지원하고 이중

지출을 방지하며 Syb i l 공격을 방어합니다. B i t-R 평판 시스템은 Bi tconch 혁신의

핵심입니다. 노드 동작(다른 노드와의 유효한 트랜잭션 수), 시간(코인 시간 또는

코인 보유 기간) 및 기여(스토리지 및 컴퓨팅 전력 포함)의 세 가지 벡터를 사용하여

플랫폼에서 노드의 평판, 기여 및 활동을 수량화합니다. B i t-R 평판은 사용자

인센티브, 노드 인센티브, 커뮤니티 거버넌스 및 Bi tconch 생태계의 지속 가능성에

있어 필수입니다

B i tconch의 퍼블릭 블록체인은 다중 언어 가상 머신(BVM), B i tco in의 라이트닝

네트워크와 유사한 방식으로 p2p 트랜잭션을 가능하게 하는 인프라, BLAZE라는

멀티 코어 병렬 처리 메커니즘 및 새로운 합의 알고리즘(POR)을 포함하여 다양한

혁신을 도입한 플랫폼입니다.

B i tconch는 시스템에 다양한 형태의 참여를 제공하여 인센티브를 지원하는

커뮤니티 중심 생태계를 구축하고 있습니다. 많은 고객/회원/팔로워 등을 보유한

개발자 및 커뮤니티 리더들은 트래픽에 기여해 검사기 노드가 되어 시스템 보상을

받습니다. 우수한 초기 단계 제품을 가지고 있지만 사용자 트래픽에 액세스할 수 없는

개발자는 플랫폼에서 활동을 증가시키기 위해 여러 다양한 DApp 애플리케이션의

사용자가 되도록 시도하고 인센티브를 받기 때문에 Bi tconch 에코 시스템의 일부로

혜택을받을 수 있습니다. B i t-R은 암호화 커뮤니티, 개발자 및 최종 사용자 간의

협업을 가능하게 하여 전체 시스템을 지속 가능하고 확장 가능하게 합니다.

요약

1장 배경 및 취약점

1.1 최초의 범용 블록체인이 되기 위한 경쟁

1.2 블록체인 확장성 과제

1.3 퍼블릭 블록체인의 취약점

2장 혁신적인 POR 합의 프로토콜

2.1 Bit-R 평판 시스템

2.2 PBFT 실용 비잔틴 내결함성

2.3 BLAZE

2.4 샤딩

2.5 시스템 구성요소 및 기능

2.6 보안 분석

2.7 탈중앙화의 혁신

2.8 블록체인 트릴레마의 혁신

3장 파이낸싱

부록: 참고문헌

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20

개

요

배경 및 취약점1장

www.bitconch.io 01

비트코인은 사람들이 익명으로 보관하고 가치를 교환할

수 있는 기능을 제공한 최초의 퍼블릭 블록체인으로 널리

알려져있습니다. Bitcoin과 여기에서 포크된 코인은 안전하지만

느리며(예: 라이트코인, 대시) 블록체인 1세대로 간주됩니다.

이더리움과 그에 상응하는 것들은 블록체인 2세대, 일명

블록체인 2.0으로 간주됩니다. 블록체인 2.0은 블록체인에서

배포 및 실행할 수 있는 스마트 계약으로 알려진 프로그램이

가능케하는 프로그래밍 가능한 인프라가 특징입니다.

비트코인과 이더리움의 막대한 성공은 고성능 범용

블록체인을 가진 3세대 블록체인을 구축하는 경쟁을

촉발했습니다. 이 3세대 블록체인은 모든 주요 온라인 부문에서

블록체인 기술을 채택해 인터넷 비즈니스 모델과 금융 인센티브

및 사용 사례의 혁명으로 이어질 것이라 예측되고 있습니다. 그림

1에서 볼 수 있듯, 블록체인 기술의 미래는 짧은 지연 시간과

뛰어난 확장성을 가진 퍼블릭 블록체인을 필요로하는 실제 사용

사례에 달려있습니다.

1.1 최초의 범용 블록체인이 되기 위한 경쟁

보편적 고성능 체인

......

높은 확장성 낮은 트랜잭션 비용 대용량 파일 스토리지 지원 사이드체인 및 스

마트 계약 지원

탈중앙화 노드 인센티브 GDPR 보안성 손쉬운 사용

게임 정보 셀프

미디어

라이브 loT 공급 체인전자상거래 크라우

드소싱

추적성IM

그림 1. 퍼블릭 블록체인 사용 사례 및 기술

확장성은 퍼블릭 블록체인의 기본 전제 조건이며, 특히 높은 처리량, 높은 동시성, 안정성 및 보안은

사용자 경험에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 2019년 현재도 거의 모든 퍼블릭 블록체인에게 있어 확장성은

여전히 어려운 과제입니다. 모든 주요 블록체인 플랫폼의 TPS(비트코인, 이더리움, 리플, EOS, 라이트코인,

에이다, 트론 및 IOTA 포함)는 제3자 감사에 따르면 일반적으로 1000 TPS 미만입니다. 다음은 주요 블록체인

플랫폼의 트랜잭션 처리 성능 샘플입니다.

1.2 블록체인 확장성 과제

이더리움: 15~20 TPS 에이다: ≈ 300 TPS IOTA：≈ 800 TPS

NEO: ≈ 1,000 TPS EOS：≈ 3,900 TPS앤트쉐어：1,000 TPS

이와는 대조적으로, 3가지 주요 유형의 기존 애플리케이션 TPS는 현재 사용 가능한 가장 빠른 블록체인의 성능

보다 훨씬 뛰어나며 즉, 초당 수천 건의 트랜잭션을 처리할 수 있습니다.

Visa/MasterCard: ≈ 24,000 TPS Facebook: ≈ 52,000 TPS

증권 거래소: ≈ 100,000 TPS Alipay: ≈ 250,000 TPS

02

1.3 퍼블릭 블록체인의 취약점

03

사용자 부족 현재 모든 블록체인 플랫폼은 상당한 사용자 부족을 겪고있어, 이 기술의 개발 및 채택이 심각한 제한을 받고 있습니다. 현재 전 세계 블록체인 기술의 총 사용 자 수는 2천만 명에 이릅니다. 그러나 2018년 10월 17일 데이터에 따르면 가장 활성화된 DApp(이더리움 상에서 실행되는 이더몬)은 일일 활성 사용자 수가 496명에 불과합니다. 또한 이더리움 기반 DApp 중 일일 최대 활성 사용자 수는 2,000명(IDEX) 미만이며 한때 인기였던 Crypto Kitties는 평균 907명에 불과합니다. 모든 종류의 블록체인 및 DApp에서 출시 이후 사용자가 명확하며 예측 가능하게 급격한 하락을 겪거나 또는 종종 더 많은 기능적이고 성능이 뛰어난 전통적인 대안이 있을 경우 사용자가 애플리케이션을 거의 방문하지 않습니다. 현재의 DApp은 기존의 대안에 비해 특별히 매력적이지 않습니다. 사용자가 없으면 기본 블록체인 플랫폼은 시간이 지남에 따라 축소되고 결국 버려집니다. 한 가지 방법은 기존의 성공적인 앱을 중앙 플랫폼에서 블록체인으로 마이그레이션하는 것입니다. 그러나 현재의 기존 옵션이 모두에게 적합할 것 같은데 왜 사용자 기반이 크거나 적어도 실질적인 사용자 기반이 있는 개발자가 블록체인 플랫폼에서 킬러 애플리케이션을 실행해야 할까요? 이는 모든 퍼블릭 블록체인에 대한 거대한 과제입니다.

생태계의 부재 주류 플랫폼의 생태계는 언어, 도구, 사용자, 커뮤니티 등으로 구성됩니다. 블록체인만으로 단일 엔티티는

잠재력을 발휘할 수 없습니다. 하지만 현재 거의 모든 기존 블록체인 프로젝트에는 인간과 소프트웨어의 완전한

기능 기술, 인적 조직 생태계가 모두 결여되어 있습니다.

인간의 관점에서 볼 때, 블록체인은 시스템의 운영 무결성을 생성, 발전, 유지하는 데 관련된 모든

사람들을 포함하는 사용자, 투자자, 채굴자/구축자 및 개발자의 협업 생태계로 볼 수 있습니다.

기능적인 관점에서 볼 때, 블록체인 생태계는 관련 없는 여러 소프트웨어 애플리케이션과 서비스를 모두

실행하는 분산 데이터베이스 플랫폼으로 구성된 생태계로 볼 수 있으며, 각 애플리케이션은 플랫폼의 전체 운영에

있어 별도의 중요한 역할을 담당합니다.

블록체인 공간은 현재 수 많은 다양한 플랫폼과 개별 생태계로 특징을 지을 수 있으며, 모두 다양한

장단점을 갖습니다. 개발자, 비즈니스 소유자 및 최종 사용자는 일반적인 관행이나 상호운용성 표준이 없고 기술

다양성이 공간의 단점이자 특성인 환경에서 운영하기를 원하지 않습니다.

지속 불가능한 비즈니스 모델 블록체인의 기존 구조 거버넌스 모델에는 개발자, 비즈니스 소유자 및 최종 사용자를 유치할 효과적인

인센티브 모델이 부족합니다.

대량 채택을 막고있는 DLT 기술의 가장 큰 두 가지 단점은 단일한 건강하고 성장중인 생태계와 기술의

확장성에 대한 질문을 제거하는 것입니다. 이들은 확실하고 지속가능한 비즈니스 모델과 지지자로 가득한

열정적인 커뮤니티에 필요합니다.

주류 퍼블릭 체인이 되고 수 많은 충성도 높은 개발자 및 사용자에게 가장 먼저 선택 받기 위해선 핵심

경쟁력을 가진 기반 기술이 필요할 뿐만 아니라 타당성과 설득력을 가진 경제 및 비즈니스 모델도 필요합니다.

이러한 모델은 개발자에게 자신의 사용자를 유치하고 보상할 지속가능한 성장형 기술 및 전략적 플랫폼 생태계를

지원하도록 설계해야합니다. 사용자의 빠른 통합 및 킬러 애플리케이션을 만드는 것은 퍼블릭 체인과 일반적인

공간의 성공을 위한 열쇠입니다.

혁신적인 POR

합의 프로토콜2장

www.bitconch.io 04

Bitconch는 MVP를 발표하고 2018년 10월 3일 테스트 보고서[1]를 발표했습니다. 뉴욕,

암스테르담, 프랑크푸르트, 싱가포르 및 베이징에서 운영되는 5개의 노드에 플랫폼 전반에 걸쳐 테스트

트랜잭션이 증가하고 있습니다. 트랜잭션 흐름은 120,000 TPS의 최고 속도에 도달했습니다. 당사는 이를

동일 운영 조건에서 가장 빠른 블록체인 기능이라고 자부합니다.

이 MVP 테스트의 목적은 Bitconch가 제안한 혁신적인 PoR 합의 알고리즘을 성공적으로 구현하고

고성능의 설계 목표를 달성할 수 있음을 실증 및 입증하는 것입니다. MVP는 Bitconch 기술 개발에서 중요한

이정표입니다.

이 MVP가 Bitconch DLT의 두 가지 핵심 설계 기능에서 보여주는 시너지 효과는 PoR 합의에서

PBFT 및 BLAZE입니다. 샤딩 기술의 전체 구현은 향후 버전에서 단계별로 수행되므로 시스템 성능이 더욱

향상될 예정입니다. 완전한 플랫폼은 다음과 같이 구성됩니다.

그림 2. PoR 합의 프로토콜 아키텍처 다이어그램

05

신뢰할 수 있는 노드를 선택하고 탈중앙화를 보장하는 데 사용되는

혁신적인 Bit-R 평판 정량화 시스템

PBFT 기반 비잔틴 내결함성 프로세스로 합의 효율성 및 신뢰성 향상

병렬 처리 효율성을 향상시키는 혁신적인 BLAZE 기술

처리량을 증가시키는 샤딩 기술.

후보 풀

R= 상위 5%

샤드

복제

투표 노드 1계층 1 복제

계층 2 복제

피라미드 복제/P2P

계층 1 복제 리더, 계층 1 복제에서 계층 2 복제 등.

투표 노드 2

투표 노드3

투표 노드 4

투표 프로세스

리더샤드

샤드

B i t c o n c h가 제안한 B i t -R 평판 시스템은

트랜잭션 데이터 모델과 방향성 비사이클

그래프를 통해 표현된 소셜 그래프 모델을

기반으로하는 평판 및 평판 정량화

시스템입니다 .

그림 3 ( a ) , ( b )는 트랜잭션 데이터 구조와

소셜 그래프 간의 상호작용을 보여줍니다 . 1 5

명의 사용자가 Tx 0 , T x 1에서 T x 1 3까지 1 4

개의 트랜잭션을 생성하고 ( b )와 같이 소셜

관계를 구축했습니다 . 트랜잭션 Tx 수가

증가함에 따라 소셜 그래프의 노드 사이에

점점 더 많은 에지가 생기며 소셜 네트워크가

성숙해지는 경향을 갖습니다 .

그림 4 ( a ) , ( b )에서 볼 수 있듯 , 새

트랜잭션 Tx 1 4 및 T x 1 5가 생성되면 Tx 1 4

는 사용자 N1이 m B i t c o n c h을 N 4로

전송함을 나타내고 , T x 1 5는 N 5가 n B i t -

c o n c h을 N 1으로 전송함을 나타냅니다 . 만일

m>n인 경우 , T x 1 4의 신용 기여도는 Tx 1 5

의 신용

기여도보다 큽니다 . 트랜잭션 횟수는 평판

기여 요인에 영향을 미치며 , 사용자 N1 4 및

N 1 5 자체의 평판값이 높을수록 트랜잭션의

신용 기여 가중치가 커집니다 . 트랜잭션이

계속 증가함에 따라 소셜 그래프의 다양한

노드 간 연결이 계속 증가하고 더 많은 소셜

데이터를 제공하여 평판값을 높입니다 .

모든 탈중앙화된 분산 원장 기술의 핵심은 합의 알고리즘입니다. 합의 알고리즘의 본질은 각 노드가 서로를

신뢰하지 않는 조건 하의 분산 네트워크에서 내쉬 균형이 자원 부족의 검증에 의해 형성되어 모든 당사자의

신뢰를 얻는 것입니다.

2.1.1 트랜잭션 모델 및 소셜 그래프

2.1 Bit-R 평판 시스템

Tx0

Tx1

Tx2

Tx3

Tx4

Tx5

Tx7 Tx9

Tx8

Tx6

TIME

Tx10

Tx13

Tx11

Tx12

그림(a) 트랜잭션 데이터의 DAG 구조 그림3(b) 소셜 그래프

N2

N1N3

N7

N6

N15

N5

N4

N8 N9

N11

N10

N13

N12

N14

06

여기서 무게는 특정 시간 T 내의 노드의 사회적 능동성이고, 노드의 시간 능동성이며, 노드의 기여

능동성입니다. 사용자가 지속적인 활동을 하고 후발 사용자가 보다 균등하게 시스템에 참여할 수 있도록

하며 선점자의 우위(FMA)가 초래하는 매튜 효과를 피할 수 있도록 Bit-R은 시간이 지남에 따라 붕괴할

것을 규정합니다. 공식(2)에서 볼 수 있습니다.

아래 그림 5는 사용자 사회화, 통화 보유 시간 및 컴퓨팅 전력 기여의 3차원 수학적 모델링을

그래픽으로 요약한 것입니다.

Bitconch는 사회적 활동 D, 시간 활동 T, 기여 활동 C의 세 가지 차원에서 Bit-R 평판을 구축하며

공식은 다음과 같습니다.

2.1.2 평판 모델 및 수학적 추상화

Tx0

Tx1

Tx2

Tx3

Tx4

Tx5

Tx7 Tx9

Tx8

Tx6

TIME

Tx10

Tx13

Tx15Tx11

Tx12

Tx14

그림 4(a) 새로운 트랜잭션 및 검증 그림 4(b) 새로운 트랜잭션의 영향 소셜 그래프

N2

N1N3

N7

N6

N15

N5

N4

N8 N9

N11

N10

N13

N12

N14

07

eμt

þ log(Dr )ki

(Rα，þ，t) = wD(E, t ) + wT(S, t ) + wC(N, t )

Rn = R0

D(E, t )= Σ αEi

T(S , t )=þ+αlog(St )

C(N, t )= ΣαN + þ log NRndfile

(1 )(2)

(3)

(4)

(5)

소셜 활동 D: 방정식(3) 참조. 이는 상대의 수, 상호작용의 수(즉, 인기), 상대의 신뢰성,

트랜잭션의 양과 같은 다양한 요소에 의해 결정됩니다. 그림 5에서 볼 수 있듯, 유명한

암호화 커플 Alice와 Bob과 같이 네트워크의 노드를 사람 2명으로 의인화하면

아날로그를 사용하여 역학을 보여줄 수 있습니다. Alice는 소수의 친구만 가지고 있으며,

그들과 자주 이야기하지 않는데, 이는 곧 이 노드 간의 통신 또는 상호작용이 낮음을

의미하며 그 결과 작은 D값을 갖습니다. 반면 Bob은 친구가 많고 대화를 좋아하는데,

이는 곧 Bob의 네트워크에서 많은 양의 트랜잭션 또는 통신을 의미하므로 큰 D값을

갖습니다. 결과적으로 Bob의 D값은 Alice의 D값보다 훨씬 높습니다. Bob은 D값이 높기

때문에 친구들 사이에서 평판이 좋습니다. Bob과 마찬가지로 상대가 많은 네트워크의

노드는 이전 트랜잭션 기록으로 인해 평판이 좋은 노드로 간주될 수 있으며 이러한

노드는 일반적으로 악성일 가능성이 낮습니다. 섹션 2.6에 설명한 바와 같이 소셜 활동의

수학적 추상화에서 Sybil 공격의 가능성을 완전히 조사했습니다.

시간 활동 T: 방정식(4) 참조. 이 T는 Bitconch 블록체인에서 사용자의 지분 시간의

기간에 따라 정의됩니다. Bitconch 기본 토큰의 장기 보유자는 단기 보유자보다 신뢰할

수 있으며 보유자는 비보유자보다 신뢰할 수 있습니다. 마찬가지로 T값은 결국 안정기에

도달하는 알고리즘 함수로 설계되어 있습니다. 이 설계는 지분 토큰의 중요성을 감소시켜

일반 플레이어 게임에 참여할 수 있는 공간을 만듭니다.

기여 활동 C: 방정식(5) 참조. 이 지표가 설명하는 기여는 t가 시간, N은 노드의

기여량을 기록하는 데에 사용되는 시스템 Account Nonce를 나타냅니다. C값은 저장

공간 또는 컴퓨팅 성능일 수 있습니다.

그림 5. Bit-R

T시간 활동

C

기여

D소셜 활동

0 주화 +∞CA1 CA2

T값

Tmax

Th

Ta

톰 잭

평판 보상 성취 더 많은 평판 보상 후보 풀

08

Bitconch 실용 비잔틴 내결함성 프로세스는 다음 두 부분으로 구성됩니다.

(1)신뢰 노드 정의 목록

(2)PBFT 기반 비잔틴 내결함성 프로세스

신뢰할 수 있는 노드는 악성 행위를 영속하지

않는다는 충분한 증거를 가진 노드입니다. 당사는

Bitconch 플랫폼의 노드 수를 N으로 정의합니다. 각

노드는 Bit-R 평판값을 갖습니다. 각 노드의

평판값에 따라 가장 높은 평판값의 상위 5%인 노드가

선택됩니다. "후보 목록"으로 라벨링되는 것은 노드

클러스터의 "모델 시민"과 같습니다. 3개월마다 누가

목록에 포함될지를 결정하기 위해 선거가 열립니다.

효과적인 분산 및 시스템 효율성을 보장하기 위해

후보 노드 풀의 상한은 500이고 하한은 30입니다.

N>10000 일 때, = 500

N>600 일 때, = 30

30 ≤ ≤ 500

목록에서 시스템은 무작위로 M개의 노드 후보를

후보 목록에서 선정해 검증 합의에 차례로

참여하도록 하고 비잔틴 내결함성 프로세스를 통해

네트워크의 새로운 트랜잭션을 검증합니다.

성공적으로 검증된 트랜잭션은 시스템의 분산

원장에 기록되며 해당 노드의 평판값을 증가하도록

합니다. 비잔틴 내결함성 프로세스는 네트워크에

악성 노드가 있을 때 보안 및 시스템 복원력을

제공합니다. 악성 노드는 평판이 감소하고 지분이

몰수됩니다.

Bit-R 평판 점수의 차이는 주로 시간 활동이 아닌

소셜 활동에서 비롯되므로 Trustcon은 DApp

개발자 또는 Bitconch 생태계의 커뮤니티 멤버가

제공할 가능성이 높습니다. 이들이 일반적으로

플랫폼 트랜잭션에 주요 기여자가되기 때문입니다.

2.2.1 신뢰할 수 있는 노드 선거

2.2 PBFT 실용 비잔틴 내결함성

09

목록을 얻은 후 목록의 노드는 PBFT 기반

프로세스를 통해 원장을 업데이트합니다. 프로세스를

명확하게 설명하기 위해 다음과 같이 정의합니다.

시스템에는 무결함 노드와 유결함 노드의 두 가지

유형의 노드가 있습니다.

무결함 노드:

시스템에서 제대로 작동하고 규칙을 준수하며

오류가 없는 노드입니다.

유결함 노드 :

시간초과, 데이터 손상 및 악성 동작(비잔틴

오류)을 포함하는 오류가 있는 노드

또한 당사는 다음과 같은 규칙을 만듭니다.

●노드는 트랜잭션을 확인하고 두 가지

상태만 출력합니다. 확인 성공의 경우 0, 확인 실패의

경우 1.

●모든 신뢰 노드는 제한된 시간 내에 결정을

내립니다.

●모든 신뢰 노드는 동일한 결정을 내립니다.

POR은 합의 과정을 여러 간격으로 나눕니다. 각

간격 동안 후보 풀은 최고 평판 값을 가진 5%

노드에서 선택됩니다. 각 간격은 여러 ‘라운드’로

구성되며 각 라운드는 여러 트랜잭션을 처리합니다.

상태 데이터가 유지되므로 (k)는 k번째 사이클에

대한양호한 신뢰를 가진 노드 목록으로 정의할 수

있습니다. 여기에는 모든 노드의 상위 5%에서 가장

높은 값으로 선택된 M개의 노드를 포함합니다.

●분산 난수 생성 알고리즘을 사용해 에서

난수 문자열로 생성한 하나의 노드를 사용합니다.

●이 M개의 모든 노드에서 송출되면 마지막

라운드가 끝납니다.

●에 따르면 리더 노드는 에서 임의로

상응하는 투표 노드(투표 노드)와 함께 무작위로

선택됩니다.

●리더 노드는 트랜잭션 송출을 담당합니다.

투표 노드는 트랜잭션을 확인하고 투표합니다.

●리더 노드는 해시 함수를 통해 노드 간의

주기와 라운드 수를 동기화합니다.

●확인되지 않은 여러 트랜잭션 Tx0이

있습니다.

●이번 라운드에는 Tx1을 생성하는 몇 가지

새로운 트랜잭션이 있습니다.

●검증되지 않은 트랜잭션 Tx0 및 새로

생성된 Tx1은 리더 노드에 집계되고 트랜잭션 목록

Tx에 결합되어 확인됩니다.

●Tx는 (k)에서 송출되며 투표 노드는

(k)에서 트랜잭션을 검증하고 투표합니다.

트랜잭션이 충분한 표를 얻으면 트랜잭션이 확인되고

원장으로 업데이트됩니다.

(k)의 노드는 리더 노드와 유권자 노드로 나뉩니다.

만일 (k)의 "악성” 노드가 m/3보다 작을 경우, 즉

투표 수가 >2m/3인 경우, 라운드는 성공으로

정의됩니다. (k) 노드의 기여 활동이 증가하고 해당

노드의 트랜잭션 활동이 증가합니다.

2.2.2 비잔틴 내결함성 프로세스

10

플랫폼의 병렬 처리 효율성을 향상시키고 컴퓨팅 속도를 향상시키기 위해 Bitconch 팀은 BLAZE(Bitconch

원장 액세스 제로 딜레이 확장)라는 병렬 처리 기술을 개발 및 구현했습니다.

BLAZE의 구조 설계는 그림 6과 7에서 보이는

것과 같이 Classic RISC 파이프라인에서 영감을

얻었습니다. 검증 프로세스는 페치(데이터 인출),

디코드(디코딩), 해시(해시 검증 및 생성),

상태(상태 변경) 및 쓰기 (데이터 쓰기)의 5

단계에서 각 파이프라인 단계는 운영 기간 동안 한

번에 하나의 명령을 처리합니다. 이러한 각 단계에는

착신 트랜잭션의 출력에서 작동하는 초기 지시

세트가 포함됩니다.

그림 6. 혁신적인 Bitconch 제로 지연 원장 액세스 기술

그림 7. BLAZE 아키텍처 다이어그램

2.3 BLAZE

11

BLAZE (Bitconch 원장 액세스 제로 딜레이 확장)

페치

디코드

해시

상태

쓰기

조각으로 해시

조각0

핵심0

조각1

핵심1

조각2

핵심2

조각3

핵심3

조각4

핵심4

조각5

핵심5

조각6

핵심6

조각7

핵심7

조각N

핵심N

최종 시간(최종 상태 결정 시간)

최종 시간은 원장에서 데이터의 최종 상태를 확인하는 데 필요한 시간입니다. 최종 시간을 줄이면 시스템의 전체 TPS

가 증가합니다. PBFT에서 영감을 얻은 POR은 각 노드에 대한 R(평판)을 측정하여 신뢰 노드 위원회를 정의하고 합의

성사에 관련된 노드를 줄임으로서 최종 시간을 줄입니다.

1초 미만의 속도를 달성하기 위해서는 대량의 트랜잭션(로컬)을 신속하게 검증하는 동시에 네트워크의 노드 간에

신속한 송출(네트워크)이 필요합니다. 트랜잭션 확인의 경우 서명 확인이 가장 시간을 많이 소요하는 부분이며 네트워크

통신 및 데이터 종속 관리와 같은 기타 많은 시간이 소요되는 작업이 있습니다.

새로운 아키텍처가 모든 하드웨어를 최소한의 지연으로 실행할 수 있기를 필요로 하기에 Bitconch 팀은 CPU의

고전적인 능률화된 지시 세트 파이프라인 설계에서 영감을 얻어 멀티 코어 처리(CPU 및 GPU)를 5단계 파이프라인

검증과 결합했으며 그 결과 블록체인의 TPS가 크게 증가했습니다.

샤딩 기술은 시스템의 처리량을 높이기 위해

구현됩니다. MySQL과 같은 기존

데이터베이스에서 샤딩은 대형 데이터베이스를

데이터 샤드라고 하는 더 작고 빠르며 쉽게

관리되는 부분으로 분리하는 기술입니다. 샤드는

전체에서 작은 부분을 의미합니다. 전통적인

데이터베이스 시스템에서 영감을 얻은 Bitconch

블록체인은 샤딩을 사용하여 시스템 성능을 더욱

향상시킵니다.

POR에서는 샤딩 노드로 평판이 높은 후보 풀에서

N개의 노드를 선택합니다. 트랜잭션 흐름을

수행하고 유효성을 검증하는 노드이므로 평판이 높은

노드만 샤딩됩니다. 샤딩 노드는 단일 리더노드와

연결됩니다. 분산 난수 생성 알고리즘은 샤딩 노드와

리더 노드 세트를 선택하는 데 사용됩니다. 샤딩

노드는 트랜잭션을 리더 노드로 오프로드하는 역할을

합니다. 샤드 사이의 시스템 전체 시계가 동기화되어

트랜잭션을 확인합니다. 시스템 시계는 리더 노드와

샤딩 노드 사이의 일관성을 보장하기 위해 정보 채널

역할을 합니다. 각 샤딩 노드는 트랜잭션과 샤딩 ID를

가진 메시지를 보냅니다. 리더 노드와 투표 노드는

샤딩 ID를 확인하여 트랜잭션을 검증할 수 있습니다.

2.4 샤딩

12

2.5.1 BVM(Bitconch 가상 머신) Bitconch는 개발자가 자체 분산 애플리케이션을 구축할

수 있도록 다양한 도구를 제공하여 Bitconch 생태계를

풍부하게 합니다. Bitconch 플랫폼은 아래 그림과 같이

Solidity 기반 프로그래밍 언어, BO, 해당 가상 머신

BVM을 제공합니다. Bitconch 플랫폼에서 개발자는 BO

언어를 통해 비즈니스 로직을 스마트 계약으로

변환합니다. BVM은 C/C ++, Rust, Go 및 기타 최신

언어 소스 코드로 작성된 스마트 계약을 Bitconch

플랫폼에서 실행할 수 있는 바이트코드로 컴파일하는

다국어 컴파일러로 구성됩니다.

이 섹션에서는 Bitconch 플랫폼의 전체 아키텍처와 이를 구성하는 기술에 대해 자세히 설명합니다.

2.5 시스템 구성요소 및 기능

그림 7 BVM 구조

Bitconch 가상 머신(BVM)

Sandbo 채널 외부

개발하기 쉬우며

강력하지만 보안

성을 갖춘 스마트

계약

Python,C++

100개 이상의 OPCODES

표준 Lib

등록 기반

스마트 버그 스캔

다중 언어

1.BVM을 사용하면 강력한 스마트 계약을 보다 쉽게 개발할 수 있습니다.

이더리움의 65개 오프코드와 비교할 때 Bitconch는 개발자가 더 고품질의 DApp을 개발할 수

있도록 더 많은 선택지를 가진 오프코드 및 표준 라이브러리를 제공하여 더 복잡하고 다면적인

애플리케이션에 대한 기능성을 확장할 것입니다. 스마트 계약에는 암호 화폐 보유 및 처리가 필요한

높은 가치의 트랜잭션이 포함될 수 있으므로 오류가 발생하면 개발자와 사용자 모두에게 큰 손실을

초래할 수 있습니다. 이러한 위험에서 보호하기 위해 BVM은 트랜잭션 순서, 타임스탬프, 사고 처리

및 재진입 취약점(재진입 취약점)을 탐지하는 스마트 도구를 제공합니다. 개발주기를 단축하고

개발자가 스마트 계약을 보다 쉽게 작성하여 학습 곡선을 매끄럽게 만들려면 레지스터 기반 가상

2.BVM은 외부 세계와 통신하는 스마트 계약을 가능하게 하는 인터페이스를 제공합니다.

외부 세계와 격리된 EVM의 샌드박스 환경(네트워크, 파일 또는 기타 프로세스의 권한 사용

불가)과 비교하여 BVM은 디지털 서명을 통해 통신 채널을 설정하여 스마트 계약과 외부 세계 간의

통신 문제를 해결합니다.

3.다양한 언어 개발 지원 더 많은 개발자가 Bitconch 커뮤니티에 참여할 수 있도록 BVM은 향후

Python, Java, C++ 및 기타 개발 언어를 지원할 것입니다.

BVM은 EVM에 비해 3가지 주요 이점이 있습니다.

13

Bitconch 플랫폼은 zkSnarks로 트랜잭션 세부사항을 암호화하여 사용자 개인정보를 보호합니다.

다가오는 양자 컴퓨팅 시대에 대처하기 위해 Bitconch는 양자 공격에 강한 암호화 알고리즘도 채택할

것입니다. Bitconch SDK를 사용하면 수정 가능한 스마트 계약 템플릿을 생성할 수 있습니다. Bitconch에서

제공하는 템플릿과 규칙에 따라 사용자는 업그레이드 및 관리가 쉬운 스마트 계약을 개발할 수 있습니다. Bit-

conch는 개발자가 사이드체인을 Bitconch 메인 체인에 통합할 수 있도록 다양한 페깅 메커니즘(단방향 또는

양방향 페깅)을 지원합니다. Bitconch는 또한 사이드체인 개발자가 통합 프로세스를 용이하게 할 수 있도록

템플릿을 제공합니다.

블록체인에 대한 Bitconch의 비전은 블록체인의 대규모 채택에 중점을 두며, 각 산업 부문이 고유한

블록체인 시스템을 보유하고 Bitconch 플랫폼이 이러한 모든 블록체인 시스템을 함께 연결하는 중심 허브가

되는 것입니다. 이 비전은 Bitconch를 신뢰의 원천, 부기 제공 업체, 데이터 관리 시스템으로 사용하는 수많은

사이드체인 애플리케이션을 예측합니다. 예를 들어, Bitconch가 분산 스토리지 기능을 제공하면 개발자는

자체 사이드체인에서 파일 스토리지, 멀티미디어 및 기타 기능을 구현할 수 있습니다.

참고: ▲ 항목은 현재 사용되는 최신 기술 또는 알고리즘을 기반으로 합니다.

★ 항목은 독립적인 지적 혁신과 핵심 경쟁력을 갖춘 기술 또는 알고리즘입니다.

2.5.2 시스템 아키텍처

그림 8

14

APP

★Bitconch 페이 ·사이드체인

▲업그레이드 가능한 스마트 계약 ·분산된 스토리지

▲제로 지식증명 ·컴퓨팅 플랫폼

▲BVM

★분산된 시스템 인센티브

▲낮은 트랜잭션 비용 (심지어 무료 )

★POR ★결제 채널

★DAG(방향성 비사이클 그래프 ) ·DHT▲양자 검증 해시 기능 ·해시 트리

▲양자 검증 암호화 ·계정

·P2P ·검증 ·릴레이 네트워크

▲BO 언어VM

인센티브

합의

네트워크

데이터

Sybil 공격은 한 사람이 여러 계정, 노드 또는

컴퓨터를 만들어 네트워크를 장악하려는 온라인

시스템 상 보안 위협의 일종입니다. Bitconch

플랫폼에서 Bit-R 평판값은 지분량과 지분 기간,

트랜잭션 내역 및 노드의 기여도 등 3가지 값

벡터에서 파생됩니다.

공격에 있어 가능한 시나리오는 악성 사용자가

많은 가짜 계정을 생성하고 이러한 계정을

사용하여 특정 노드의 R- 값을 높이기 위해 가짜

트랜잭션을 생성하는 것입니다.

그러나 R은 3가지 요소에 의해 정의된 복합

값이므로, 악성 유저들은 많은 수의 검증된

트랜잭션을 생성하고, 상당한 자원 기여와 장기간

동안 보유하고 있는 상당한 양의 기본 토큰을

각각의 가짜 계정에서 유지해야 합니다. 어떻게든

단기간 내에 추정 보상을 능가하는 필요 비용과

노력을 감지받지 않고 달성한다는 것은 대단히

불가능한 일입니다. 또한 마지막으로 각 벡터의

값 성장에 대한 로그 제약은 R-값에 지배적인

영향을 미치는 단일 벡터를 사용하는 능력을

제거합니다.

소셜 활동 계산 공식에서 는 각 트랜잭션의

가중치 함수가 트랜잭션 금액과 양의 관계이고 는

트랜잭션 오브젝트이며 는 평판 값에 대한 로그

함수이며 이 값이 너무 작을 때 제어하는 데

사용됩니다. 즉, 하나의 노드가 하나 이상의 낮은

신용을 가진 노드와 트랜잭션하는 경우 값이 크게

증가하지 않으므로 악성 사용자의 평판을 높여

평판을 높이려는 악성 사용자의 시도를 효과적으로

피할 수 있습니다. 소셜 활동의 계산은 트랜잭션

횟수 뿐만 아니라 친구들 그 자신의 평판값에

달려있습니다. 따라서 신뢰할 수 없는 가짜 계정

그룹과의 트랜잭션은 자연스럽게 평판 점수의

증가를 제한합니다. 트랜잭션 자체에는 실행

리소스(계산, 저장, 연료)가 필요합니다. 그리고

가짜 계정은 Bit-R값을 축적하는 데 많은 시간이

필요합니다. 원칙적으로, 비용은 엄청나게 높으며

시도하기에는 너무나도 복잡한 노력이 필요하여

그로 인해 도둑질 값의 방해가 상당해 모든 Sybil

공격을 막는 데에 완전한 효과를 보입니다.

2.6.1 Sybi l 공격

POR 합의 알고리즘은 결정론 모델을 사용합니다. 이는 실제 비잔틴 내결함성 프로토콜의 Bitconch 구현과

결합하여 두 트랜잭션 중 하나가 원장으로 업데이트될 때 두 트랜잭션이 동시에 확인되더라도 불충분한 잔고로

인해 다른 트랜잭션을 자동으로 삭제해 이중 지출의 가능성을 피할 수 있습니다.

“악성” 노드(거부된 이중 지출 소유자)는 추적 및 처벌되며 평판값이 감소하므로 신뢰할 수 있는 노드에

참여할 자격을 상실합니다. 악성 행위를 통한 이익보다 비용이 훨씬 크기 때문에 악성 행위를 할 동기가 극히

낮아집니다.

2.6.2 이중 지출 문제

2.6 보안 분석

15

POR 합의 알고리즘은 2/3 비잔틴 내결함성과 함께 PBFT(실제 비잔틴 내결함성) 알고리즘을

사용합니다.

2.6.4 비잔틴 내결함성

리더 노드에 하드웨어 장애, 전원 장애 또는 버그가

발생하면 나머지 검사기 노드가 선거를 발생시켜

다음 리더 노드를 재선택할 수 있습니다. 이 기간

동안의 모든 트랜잭션은 확인되지 않으며 새 리더

(1) 후보 노드의 범위를 모든 노드의 5%로

확장하고 무작위 선택 알고리즘을 사용하여 후보

풀에서 검사기 노드를 선택합니다. 선택 범위가

클수록 담합 쌍이 적어집니다.

(2) Bit-R 평판값을 기준으로 노드를 선택합니다.

Bit-R 평판값은 각 노드의 동작 및 트랜잭션

기록에 의해 정의됩니다. Bit-R은 대체불가능한

값입니다. 돈과 같이 합병 및 이체할 수 없으므로

노드 간 담합이 덜합니다.

노드가 나타나고 작업을 시작한 후에 다시

확인됩니다.

네트워크 시간 초과가 발생하면 시스템은 새로운

리더를 선정하기 위해 선거를 시작합니다.

2.6.3 런타임 실패 및 시간 초과 실패

Bitconch 플랫폼은 두 가지 방법을 사용하여 중앙 집중화를 효과적으로 방지하고 노드 간 담합을

방지합니다.

본질적으로 DPOS는 위임된 지분 증명의 약자이며,

대부분의 투표권을 가진 노드는 블록체인에서 트랜잭션

검증 및 부기의 특권을 갖습니다.

검증 슈퍼노드를 결정하는 DPOS 알고리즘 방법은

플랫폼의 뇌물 수수 및/또는 과두형 통제에 취약하며 그

결과 중앙 집중화의 요소가 됩니다. 어떤 제어 노드도 악성

활동을 저지르지 않더라도 어떤 시점이 되면 검사기의 담합

그룹의 존재는 지속적으로 보상을 증가시키기 위해 더 많은

트랜잭션 흐름을 유도할 가능성이 있습니다.

Bitconch에서 채택한 POR 합의 알고리즘은 Bit-R값을

사용하여 어떤 노드가 검사기가 될 수 있는지 결정합니다.

각 노드의 평판 점수 R은 소셜 활동(DApp 애플리케이션의

사용자 수, 일반 사용자의 친구 수, 트랜잭션 내역), 보유

코인의 시간/양 및 시간에 따라 누적된 자원 기여를

포함하여 여러 요인에 의해 결정됩니다. 지배적인 R을

확보하려면 훨씬 더 복잡한 일련의 조치가 필요하며 상당한

비용과 노력이 소요됩니다. 이를 통해 R값이 높은

플레이어의 독점 가능성을 효과적으로 줄일 수 있으며

기본적으로 돈으로 투표를 매수할 수 없습니다.

2.7 탈중앙화의 혁신

POR vs DPOS

16

그림 9. Bitconch의 삼각 균형

이상적인 분산 원장은 (i) 모든 정보를 정확하게

기록하고 (ii) 비용 효율적이며 (iii) 전력 집중을

피하기 위해 완전히 분산된 방식으로 수행합니다.

그러나 프린스턴 대학의 Joseph Abadi와 Markus

Brunnermeier의 논문 <Blockchain Economics>

에 따르면 아래 그림과 같이 세 가지 속성을 ‘완전히

만족시킬’ 수는 없습니다.

이 트릴레마를 해결하기 위해 많은 레이어1 솔루션이

제안되었습니다. POS와 DPOS는 지분을 사용하여

합의 위원회를 선정하지만 뇌물 수수에 취약하고

중앙집중형 담합으로 이어질 수 있습니다. Plasma와

같은 레이어2 솔루션은 일반적으로 UTXO를 사용하여

트랜잭션 속도를 높이지만 프로그래밍 기능을

용이하게 하기는 매우 어렵습니다.

Bitconch는 레이어1과 레이어2 모두를

혁신하기로 결정했습니다. 레이어1에서 Bitconch

팀은 보안성 및 분산화에 대한 타협을 최소화하면서

성능을 최대화하는 새로운 합의 알고리즘을

제안했습니다. 레이어2에서 Bitconch 팀은 성능을

더욱 향상시키기 위해 다양한 BLAZE 및 샤딩을

제안했습니다.

2.8 블록체인 트릴레마의 혁신

확장성

PoR consensus up to 120,000TPS

· BLAZE· PBFT·샤딩

보안성

· 2/3 비잔틴 내결함성이 있는 PBFT· Bit-R 안티 Sybil 공격·악성 행위를 할 시 높은 비용

·Bit-R값당 노드 선택·확장 후보 풀

분산(탈중앙화)

17

파이낸싱3장

www.bitconch.io 18

2018년 2월

계획

2018년 3월

Bitconch Wallet 1.0 출시

2018년 7월

기술 백서

2018년 10월

MVP 데모 출시, TPS 120K

2018년 11월

Turing Award Winner Whitfield Diffie 승인

2018년 11월

Cryptic Labs와 협력하여 차세대

블록체인 설립

2019년 5월

β- Testnet 출시

2019년 8월

월렛 프로토콜 출시

2019년 4월

POR, Bit-R, BLAZE 패턴 적용

2019년 9월

Bitconch 내장 메모리 저장

2020년 1월

BO 베타

2020년 2월

개발자 안내서

2020년 3월

메인넷

19

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Appendix: References

20

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