퓨어체인

퓨어체인(purechain)은 PUF(물리적 복제방지기술)을 이용하여 데이터의 위변조를 방지하고 거래 당사자 간의 합의만으로도 거래를 확정지을 수 있는 기술이다. 기존 블록체인의 문제점을 하드웨어적으로 해결하려는 시도이다. 한국의 ㈜아이씨티케이(ICTK)(대표 유승삼)와 경희대학교 한호현 교수, 카이스트(KAIST) 한동수 교수, 에피토미CL 김민석 대표 등이 공동 개발했다. 퓨어체인 기술은 팍스데이터테크가 개발한 암호화폐인 컬러코인에 적용되었다.

개요

블록체인을 실제 거래에 적용하기 위해서는 원장(은행・사업체 등에서 거래 내역을 적은 장부)인증절차에 따른 처리 지연과 사용자 인증 문제를 해결해야 한다. 그런데 국내 블록체인 전문가들이 중소기업이 개발한 물리적 복제 방지 기능 기술(PUF·Physical Unclonable Function) 칩을 이용해 개인간 거래가 실시간으로 완료되도록하는 새로운 기반 기술을 내놨다.기술을 발표한 ICTK는 가장 해결이 어려웠던 처리 지연 문제를 하드웨어 도입으로 해결해 세계 기술 표준이 될 수 있도록 만들겠다는 목표다. 블록체인이 가지고 있는 한계를 PUF 칩 도입으로 보안성을 유지하면서도 3자 개입 없이 오프라인으로도 실시간 거래가 가능하도록 만든 기반 기술이다. ICTK가 학계와 함께 발표한 ‘퓨어체인’ 이론은 이 PUF 보안칩과 블록체인을 혼합한 신기술이다. 블록체인 특징인 보안성은 담보하면서 오프라인과 온라인 상관없이 실시간 거래가 가능하게 한다. PUF 칩에 담긴 사용자 정보(개인정보와 보유 화폐)와 암호화한 해시값 정보가 각각 원장 역할을 대신한다. 블록체인은 거래가 발생할 경우 장부에 거래 내용을 담고 이를 암호화한 후 네트워크 망 상에서 참여자 인증을 받는다. 참가자 중 과반이 합의해 변경된 원장 내용을 인증하면 거래가 완료된다. 퓨어체인은 인증이 없더라도 신뢰할 수 있는 거래가 되도록 칩 내부 보안 영역에 거래 정보를 담을 수 있도록 했다. 다양한 거래 정보가 암호화돼 오프라인 칩에 담겨 있다. 칩 안에서 사용자 정보와 보유 자산 등을 담보해 줘 거래 상대방의 신뢰도도 확인할 수 있다.

등장배경

현재의 대다수 블록체인은 합의 지연, 처리속도 지연, 사용자 인증 등의 문제들이 나타나고 블록체인 기술에서는 위변조나 이중 거래를 막기 위해 노드 간 거래 정보를 분산 관리해 일치 여부를 확인하고 합의하는 시간이 필요했다. 수천만의 정보를 처리하기엔 시간적 문제가 컸으며 이를 해결하기 위해 아이씨티케이(ICTK)·한국과학기술원(KAIST)·경희대학교·에피토미CL 연구진들이 퓨어체인을 개발하였다. 퓨어체인은 당사자 간 합의로 거래가 마무리 돼 처리속도나 합의 지연의 단점이 없고 PUF의 물리적 특성을 이용해 빠르게 합의된 거래 장부를 생성해 처리 속도에 영향을 주지 않는다. 물리적 기반이라고 해도 모든 거래자가 PUF를 갖고 있어야 하는 것은 아니다. 스마트폰에 PUF를 심거나 클라우드 형식으로 PUF 이용자임을 알리기만 해도 사용할 수있다.

역사

2018년 3월 8일 ICTK는 서울 강남구 양재동 엘타워에서 ‘퓨어체인’ 발표회를 열었다. 블록체인이 가지고 있는 한계를 PUF 칩 도입으로 보안성을 유지하면서도 3자 개입 없이 오프라인으로도 실시간 거래가 가능하도록 만든 기반 기술이다. 기술을 발표한 ICTK는 가장 해결이 어려웠던 처리 지연 문제를 하드웨어 도입으로 해결해 세계 기술 표준이 될 수 있도록 만들겠다는 목표다. 블록체인 전문가인 한호현 경희대 컴퓨터공학과 교수는 “중앙 화폐의 디지털화에도 적용할 수 있을 정도의 기술”이라고 자신감을 보였다. 블록체인 기술을 오프라인 거래에 적용하려면 원장 인증 절차에 걸리는 시간을 줄이고 거래 주체 신원을 명확히 하고 동시다발적 거래와 다자간 거래도 지연 없이 처리할 수 있어야 한다. 현재 블록체인 기술 수준은 네트워크 상에서 참가자 과반의 거래 인증 획득 시간이 필요해 실시간 거래에 적용하기 어렵다. 특히 네트워크 참여자가 원장 인증을 하는 방식은 블록체인이 거의 해킹이 불가능하게 만들어주는 핵심 요소다. 참가자 전원이 거래 장부를 가지고 있어 일부 변조를 통해서는 거래 위조가 어렵기 때문이다. 하지만 이 인증을 위한 시간이 발생해 거래 지연이 발생하는 경우가 많고 거래금을 이중 지급 하게 되는 문제가 생길 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 물리 복제 방지 기능(PUF) 반도체를 생산하는 중소기업 ICTK가 한호현 경희대학교 컴퓨터공학과 교수, 한동수 카이스트 전산학부 교수, 에피토미CL과 손잡았다. ICTK는 PUF 반도체를 대량 생산 하는 국내 중소 업체다. PUF는 소프트웨어(SW) 해킹 수준이 높아지자 기기별로 탈취가 어려운 인공 지문이나 홍채를 이식해주는 칩을 추가하는 방식이다. 칩 내부에 보안 저장소, 암호화와 복호화를 위한 보안키를 보유하고 있다. 기기에 칩을 탑재하면 보안키 복제가 불가능에 가까워 해킹에 안전하다. 한호현 교수는 “PUF를 통해 거래 정보나 사용자 정보 탈취가 불가능하기 때문에 블록체인에서 구현이 어려웠던 오프라인 거래와 실시간 거래 확인이 가능해지게 되고 다자간 거래나 동시다발적 대량 거래에서도 사용할 수 있다”며 “하드웨어 형태가 아닌 클라우드 형태로도 사용할 수 있어 중앙 화폐는 물론 대용량 정보 교환에도 쓸 수 있다”고 설명했다. 유승삼 ICTK 대표는 2018년 4월 퓨어체인용 보안칩을 출시하였고 2018년 5월부터는 미국 등에 기술을 선보였다.

특징

퓨어체인(PureChain)은 하드웨어 위변조방지 기술인 PUF를 블록체인에 접목한 기술로, 현행 블록체인이 안고 있는 각종 난제들을 한꺼번에 해결해주는 혁신적인 기술이다. PUF는 물리적 복제방기 기능(Physical Unclonable Functions)의 영문 앞머리를 딴 용어로, 디지털 지문과 같다고 여겨지며, 하드웨어 위변조 방지를 위해 개발된 보안 장치다. 블록체인에 PUF가 접목된 것은 이번이 세계 최초다. 현재 대다수 블록체인은 합의 지연, 처리속도 지연, 사용자 인증 등의 난제를 안고 있지만, 퓨어체인은 거래 당사자 노드 간 합의만으로 거래 장부를 완결하여 제3자의 개입이 완전히 배제되기 때문에 합의된 거래장부를 빠르게 생성하고, 처리속도에 영향을 주지 않으며, 고유 키 값을 외부로 노출하지 않는다.

네트워크 참여자가 원장 인증을 하는 방식은 블록체인이 거의 해킹이 불가능하게 만들어주는 핵심 요소다. 참가자 전원이 거래 장부를 가지고 있어 일부 변조를 통해서는 거래 위조가 어렵기 때문이다. 하지만 이 인증을 위한 시간이 발생해 거래 지연이 발생하는 경우가 많고 거래금을 이중 지급 하게 되는 문제가 생길 수 있다. 퓨어체인은 블록체인 특징인 보안성은 담보하면서 오프라인과 온라인 상관없이 실시간 거래가 가능하게 한다. PUF 칩에 담긴 사용자 정보(개인정보와 보유 화폐)와 암호화한 해시값 정보가 각각 원장 역할을 대신한다.

블록체인은 거래가 발생할 경우 장부에 거래 내용을 담고 이를 암호화한 후 네트워크 망 상에서 참여자 인증을 받는다. 참가자 중 과반이 합의해 변경된 원장 내용을 인증하면 거래가 완료된다. 퓨어체인은 인증이 없더라도 신뢰할 수 있는 거래가 되도록 칩 내부 보안 영역에 거래 정보를 담을 수 있도록 했다. 다양한 거래 정보가 암호화돼 오프라인 칩에 담겨 있다. 칩 안에서 사용자 정보와 보유 자산 등을 담보해 줘 거래 상대방의 신뢰도도 확인할 수 있다. 예를 들어 사용자 A가 퓨어 체인 시스템 기반 카드나 전자 지갑과 같은 기기에 보유한 금액을 또 다른 사용자 B에게 보내면, A가 가진 기기에서는 거래 내용을 원장과 같은 역할을 하는 보안 영역에 정보를 업데이트하고 B 역시 거래 내용을 업데이트한다. 하드웨어 내부에 원장이 담긴 형태여서 거래 내용이 문제가 있는지 없는지 바로 확인할 수 있다. 이 때 보안 영역에 담긴 전체 거래 내용은 개별 사용자가 모두 보유하고 있어 바로 확인할 수 있다. 오프라인 상태일 때도 거래 내용의 해시값 인증이 가능하다. 기관이 시스템을 도입할 경우 온라인 상태일 때 전체 거래 내용을 암호화해 업데이트할 수 있다. 이렇게 되면 중개자 역할을 하는 밴(VAN)사, 카드사, 환전소, 중개소 등이 없이도 개인 신용과 자산 등을 확인할 수 있어 별도 확인 절차 없이 거래가 완료된다. 편의점과 같은 상점은 포스기를 비롯한 결제 시스템을 단순화 하거나 없앨 수 있고 기술이 상용화될 경우 신뢰도를 담보할 중개 역할 기관이 모두 생략될 수 있다.

PUF

PUF 기술은 물리적으로 복제 불가능한 반도체를 개발하기 위해 창안된 개념으로, 그 기술의 근간은 반도체 제조 공정 상에서 재료들의 미세한 물리적 구조 차이로 인해 자연적으로 발생하는 특성의 차이를 응용함에 있다. PUF 기술은 동일한 기능을 위한 설계, 반도체, 제조 공정을 거친 결과물들 사이에서 발생하는 예측 불가능한 미세한 분자 단위의 차이에 기반한다. PUF 기술은 제조 공정 상에서 발생하는 미세한 차이로부터 각각의 반도체 다이에 고유한 값을 부여한다. 반도체의 challenge-response 구조로부터 그 기본 원리를 설명할 수 있다. 반도체의 재료인 실리콘, 금속 등의 재료들이 복잡한 구조와 다양한 물성을 소유함으로써, 동일한 공정을 거쳐 만들어졌음에도 동일한 challenge 값에 대하여 각기 다른 고유한 response를 도출하는 것이 그 특성이다. PUF 솔루션의 안전한 키 암호화 방식은 보안 프로토콜 구조를 채택함으로써 완벽한 보안 시스템 구조를 갖추고 있다. 난수들의 조합으로 형성된 고유한ID는 자연 발생된 암호화 개인 키(private key)를 그 바탕으로 한다. 암호화를 위한 해당 개인 키는 메모리나 버스 구조를 사용하지 않기 때문에, 암호화 동작 시 칩 외부로의 추출이 불가능한 구조이다. 이것인 칩 내부에서 직접 해당 데이터의 순간적인 암호화/복호화를 가능하게 한다. PUF의 고유한 키 값을 사용한 전자 서명 구조를 통해 부인 방지 기능을 강화하고 PUF 값들은 칩의 외부로 절대 추출되지 않으며, 이 고유한 값들은 해당 PUF 소지자를 적합한 사용자로 증명한다. 서비스 제공자의 서버에 대한 부담을 최소화한다. PUF는 제조 공정을 통해 이미 고유한 암호화 개인 키 (private key)를 내재하고 있기 때문에, 서비스 제공자의 서버는 공개 키(public key)의 교환을 통해 단순히 해당 단말기의 유효성에 대한 검증만을 수행하며, 사용자의 개인 키를 보관하고 있지 않기 때문에 개인 키 관리에 대한 부담을 줄일 수 있다. 퓨어체인은 PUF기반으로 만들어졌다.

블록체인

블록체인(blockchain)이란 다수의 거래내역을 묶어 블록을 구성하고, 해시를 이용하여 여러 블록들을 체인처럼 연결한 뒤, 다수의 사람들이 복사하여 분산 저장하는 알고리즘이다. 블록체인 기술을 이용하면 데이터의 위변조가 불가능하여 권위 있는 중개기관이 없더라도 신뢰할 수 있는 안전한 거래와 데이터 처리를 할 수 있다. 블록체인은 비트코인과 이더리움 등 암호화폐에 사용된 핵심 기술이다. 은행 등 제3의 중개기관이 없더라도 블록체인 기술을 이용하면 누구나 신뢰할 수 있는 안전한 거래를 할 수 있다. 블록체인은 암호화폐뿐 아니라, 온라인 거래내역이 있고 이력관리가 필요한 모든 데이터 처리에 활용할 수 있다. 블록체인 기반의 스마트 계약, 물류관리 시스템, 문서관리 시스템, 의료정보관리 시스템, 저작권관리 시스템, 소셜미디어관리 시스템, 게임아이템관리 시스템, 전자투표 시스템, 신원확인 시스템 등 다양한 활용이 가능하다. 블록체인은 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나이다. 중개기관이 필요 없는 블록체인 기술을 활용함으로써 인류는 새로운 거래 방식과 조직 운영 원리를 바탕으로 과거 인터넷 기술이 가져온 것 이상의 큰 사회적 변화와 혜택을 누릴 수 있을 것으로 예측하고 있다. 블록체인을 처음 만든 것은 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)라는 가명을 쓰는 사람이었다. 그는 2008년 10월 31일 〈비트코인 : 개인 대 개인의 전자화폐 시스템〉[4]이라는 논문을 작성하여 암호학계 관련자들이 공동으로 사용하는 메일링 리스트로 전송하였다. 이듬해인 2009년 1월 3일 사토시 나카모토는 블록체인 기술을 적용한 최초의 암호화폐인 비트코인(bitcoin)을 개발하고 C++ 언어로 작성한 소스 코드를 배포했다. 이후 비트코인의 소스 코드를 일부 변형한 네임코인, 컬러드코인, 메타코인 등 몇 가지 새로운 코인들이 출현했다.

활용

컬러 코인

컬러코인(Colorcoin)은 팍스데이터테크(Pax Datatech)가 PUF(물리적 복제방지기술) 기반의 기술을 사용하여 개발한 암호화폐이다. 컬러코인의 기반이 되는 컬러플랫폼(Color Platform)은 "1초 이내의 신속한 거래확정시간" 및 탈중앙화한 합의 알고리즘인 프리즘(prism)을 특징으로 하여, 빠르고 값싸고 안전한 블록체인 기술을 구현한다.[2] 컬러코인의 창시자는 보스코인을 만들었던 박창기 회장이다. 컬러코인의 화폐 단위는 CLR이다. 팍스데이터테크를 설립한 박창기 회장은 보스코인 이후 컬러코인이라는 암호화폐 모델로 두 번째 ICO를 진행하였다. 컬러코인은 여러 디앱(DApp)들을 런칭하기 위한 플랫폼 코인으로서, 소프트웨어와 하드웨어로 구성된 하이브리드 형태의 초고속 분산 저장 컴퓨팅 시스템을 포함한다. 컬러코인은 누구나 쉽게 디앱을 개발할 수 있도록 CDK(Color Development Kit)라는 개발 도구를 제공하고, PUF(Physical Unclonable Function) 칩 하드웨어를 기반으로 초고속 트랜잭션을 지원하며, 픽셀 프로그램(pixel program)으로 토큰의 공정한 분배와 사용자 확대를 이루어 내고자 하는 암호화폐이다.

퓨어체인×컬러플랫폼 협력 DApp 키운다

블록체인을 뛰어넘겠다는 야심찬 포부를 드러냈던 국산 블록체인 '퓨어체인'이 3세대 블록체인을 지향하는 '컬러플랫폼'과 함께 '컬러체인(Colorchain)'을 개발한다. 17일 퓨어체인 개발사 아이씨티케이(ICTK)는 쉐라톤서울 팔래스 강남에서 팍스데이터테크와의 협력을 발표했다. 양 사는 퓨어체인 기술을 활용해 컬러체인을 함께 개발할 계획이다. 컬러체인은 다양한 디앱(DApp)을 지원하는 블록체인 플랫폼이다. 이날 컬러체인 설명에 나선 최영규 팍스데이터테크 대표는 "컬러체인은 이더리움의 대항마가 될 것"이라고 포부를 드러냈다. 최 대표는 현재 암호화폐 시장에 대해 "디앱이 아닌 플랫폼 코인만 많은 상황"이라고 문제점을 지적했다. 컬러체인은 이러한 암호화폐 시장 구조를 개선하기 위해 '메가디앱'이라 불리는 디앱들을 개발할 예정이다. 이더리움 기반 디앱들이 자체 암호화폐를 선보이는 것과 달리 컬러체인 기반 디앱들은 컬러코인을 그대로 사용할 수 있다. 자체 암호화폐를 발행하는 것도 가능하다. 자체 암호화폐를 만들 경우 시세는 컬러체인과 고정환율로 움직인다. 컬러체인은 오프라인에서 채굴자, 승인자 등 제3자 개입 없이 개인 간 거래를 신속하게 처리하기 위해 퓨어체인과의 협력을 선택했다. 퓨어체인은 퍼프(PUF) 기술 기반 블록체인으로 오프라인에서 이용할 수 있는 퍼프칩을 개발해 위·변조 가능성을 원천 차단했다. 또 퓨어체인은 트렌잭션 내용을 블록에 담지 않는 '블록 없는 블록체인'을 추구하며 개인 간 직접거래를 통해 처리속도를 높였다. 컬러체인은 블록체인 생태계 운영을 위해 암호화폐도 발행한다. '컬러코인'이라 불리는 컬러체인 자체 암호화폐는 기존 암호화폐와는 다른 발행 방식을 채택했다. 먼저 컬러코인 전자지갑을 소유한 유저들에게 '픽셀'토큰을 에어드랍한다. 유저들은 이 픽셀토큰을 다른 유저에게 선물해야 한다. 선물하지 않으면 토큰은 발행 24시간 뒤 사라진다. 만약 유저가 픽셀토큰을 선물받은 지 일주일이 지났다면 픽셀토큰에 비례하는 컬러코인을 에어드랍받을 수 있다. 토큰과 코인을 에어드랍하는 특이한 방식을 채택한 이유에 대해 최 대표는 "토큰을 선물하기 위해 자주 지갑에 들어갔으면 하는 바람 때문"이라고 설명했다. 이번 협력을 통해 컬러체인은 퓨어체인 기술을 도입하는 첫 사례가 됐다. 최 대표는 "컬러체인이란 이름에는 빛이 수많은 색상을 만드는 것 처럼 컬러체인이 수많은 디앱을 지원했으면 하는 바람이 담겨 있다"며 "퓨어체인과의 협력으로 빠른 속도로 디앱을 지원하는 플랫폼이 되길 희망한다"고 밝혔다.

참고자료

• 채새롬 기자, 〈팍스데이터테크-ICTK, 3세대 블록체인 개발 협력〉, 《연합뉴스》, 2018-05-17
• 오경선 기자, 〈(인터뷰) 유승삼 ICTK 대표 "빌게이츠 예측 13년 지난 월렛PC, 블록체인으로 상용화 눈앞"〉, 《위클리오늘》, 2018-03-21
• 김범수 기자, 〈블록체인 가고 '퓨어체인' 뜨나…국내 기업, 실시간 가상화폐 거래기술 개발〉, 《조선비즈》, 2018-03-11
• 오다인 기자, 〈블록체인 난제 풀 ‘퓨어체인’ 기술이란?〉, 《시큐리티월드》, 2018-03-18
• 손예술 기자, 〈PUF 기반 '퓨어체인' 공개…"처리속도 지연 없는게 특징"〉, 《제드넷》, 2018-03-08
• 노윤주 기자, 〈'퓨어체인×컬러플랫폼' 협력… DApp 키운다〉, 《블록체인뉴스》, 2018-05-17
• 〈블록체인〉, 《해시넷》

같이 보기

• 체인 알고리즘
• 블록체인
• 컬러코인
• ㈜아이씨티케이(ICTK)
• 팍스데이터테크
• PUF
• 유승삼
• 한호현

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