위스퍼 프로토콜

위스퍼프로토콜(whisper protocol)이란 가십(gossip) 기반의 메시지 및 임시적으로 값을 저장하는 프로토콜이다.

개요

디앱(DApp)의 상호작용을 위한 P2P 커뮤니케이션 프로토콜이며 하이 레벨(High level)프로토콜이다. 수신인과 발신인에 대한 완벽한 익명성 제공을 하지 않으며, 메시지 지속 시간(Time to Live)의 설정이 불가능하다. 또한 저장된 값은 만료될 때까지 시스템에 존재하며 저장된 값을 확인하는데 더 용이하고, 네트워크에 참여하는 노드들에 메시지를 보내고 새로운 메시지는 새로운 노드가 네트워크에 참여하더라도 만료될 때 까지 복제된다.

등장배경

이더리움의 전 CTO, 개빈우드(Gavin Wood)가 이더리움 개발 초기 단계에 댑(DApp) 간의 커뮤니케이션을 돕기 위해 설계한 메시징 프로토콜(Decentralized messaging protocol)이다. 2014년 10월 12일에 위스퍼 프로포셜(Whisper Propasal)을 시작으로 꾸준히 업데이트를 해왔으며 현재 Go Ethereum 기준 위스퍼 v6가 가장 최신 버전이며, 패리티(Parity)도 지원하고 있다.

특징

P2P 커뮤니케이션 프로토콜

메시지를 전파하기 위해 이더리움의 데브피투피 와이어 프로토콜(DEVp2p wire protocol) 활용 데브피투피(DEVp2p)는 분산 네트워크에서 노드 간 P2P 커뮤니케이션을 돕는 트랜스포트 레이어(transport layer) 네트워크 프로토콜 모음으로 서브 프로토콜(sub-protocol)을 관리한다. 또한 이더리움 밖에서도 사용이 가능하다. 또한 위스퍼(Whisper)는 데브피투피(DEVp2p)의 서브 프로토콜로 통신하며 블록체인을 거치지 않아 가스비를 소모하지 않는다.

멀티 캐스팅 및 브로드 캐스팅

멀티캐스트(multi-cast)로 복수의 대상에게 메시지 송신이 용이하다. 또한 메시지를 보내면 해당 메시지는 네트워크 전체에 전파되며, 의도한 수신인 또는 메시지 주제(Topic)의 공개키(public Key)를 통해 해당 메시지를 암호화한다. 이러한 공개-개인키(public0private key) 암호화 방식때문에 신원 기반 메시징 시스템으로라고도 불리며, 모든 메시지는 메시지 지속 시간(Time to Live)를 가진다. 메시지를 수신하더라도 재암호화하여 메시지 지속 시간 내에 다른 위스퍼 노드에 재전파가 가능하다.

다크(Dark) 커뮤니케이션 지원

특정 모드를 활용하면 메시지/패킷을 추적, 조사할 수 없으며 메타 데이터를 유출하지 않는다. 즉, 클라이언트가 자신에게 전달된 메시지일지라도 메시지 지속 시간 내에 끊임없이 재전파하기 때문에 발신자와 수신자를 특정하기가 어려우며, 메시지의 서명(signature)과 암호화(encryption) 여부를 조합하여 어느 정도의 데이터를 공개할 것인지 보안 수준을 선택할 수 있다.

Privacy Level 조정

보안 레벨은 자기 마음대로 조정하여 트윗과 같이 유사하게 사용할 수 있거나 불특정 다수에게 전파할수도 있게하거나 암호화된 익명 메시지로 전파하거나 암호화된 서명 메시지로 이메일같이 사용할 수도 있다.

장점

메시지 지속 시간 내에 지속적인 메시지 전파로 메시지 수신자/발신자를 숨긴다. 가십을 이용한 릴레이(relay) 방식으로 메시지 전송 중에 수신인, 발신인, 메시지 내용 등의 메타 데이터와 ip, 패킷을 100% 숨길 수 있다. 또한 수신인의 SECP-256k1 공개키로 메시지 암호화, 수신인은 개인키로 복호화하는 신원 기반 메시징 시스템을 통해 신뢰성이 높다.

단점

대규모 데이터 처리가 어렵다. 64KB 이하 처리에 최적화 되어있기 때문에 라이팅 되어 시간에 민감한 애플리케이션에서 사용이 어렵다. 또한 PoC(Proof of Concept) 단계가 베타 버전이며 확장성 문제가 있었지만 현재는 Whisper v2.0 업데이트로 확장성에 대한 문제는 해결하였다.

구성요소

봉투(Envelope)

데이터그램(Datagram)의 패킷과 같은 역할을 한다. 구성요소로는 만료, 메시지지속시간, 주제, 데이터, 논스로 구성되어 있다.

• 만료(expiry)는 4바이트로 유닉스 타임(UNIX Time)으로 만료시간을 설정한다.
• 메시지지속시간(Time to Live)는 4바이트로 초 단위의 메시지지속시간을 설정한다
• 주제(topic) 4바이트로 임의 데이터로 배열이 될 수 있으며 인덱스와 같은 개념이다. 블룸필터(Bloom filter)를 이용하여 공간의 효율성을 높이며 자료구조로 압축되어 잔달된다.
• 데이터(data)는 암호화된 메시지(Payload)를 포함하며 포함 임의 사이즈는 Byte array이다.
• 논스(Nonce) 8바이트로 임의 데이터 및 네트워크 과부화 방지를 위한 작업 증명(PoW) 계산에 활용된다.

메시지(Messages)

봉투(Envelope)의 데이터를 구성하며 항상 암호화 되어있다. 구성요소로는 플래그, 페이로드, 서명, 보조 필드가 있다.

• 플래그(flag)는 1바이트로 플래그의 비트 0은 서명 존재 여부를 나타내고 나머지는 임의 값으로 지정되어있다.
• 페이로드(payload)는 실제 메시지 컨텐츠를 담고 있으며, 수신자의 SECP-256k1 공개키(public key)로 암호화되며, 수신자가 없을 경우 AES-256의 임의의 키로 암호화된다.
• 서명(signature)는 65바이트로, 암호화되지 않은 페이로드의 SHA3-256의 해시값을 가지고 있다.
• 보조 필드(auxiliary field)는 최대 4바이트로 구성되어 있다.

토픽(Topics)

트위터의 해시태그와 같은 개념으로 메시지 발신인 또는 어플리케이션 레이어(application layer)가 설정한 데이터의 SHA3-256 해시값을 구하고, 그 해시값의 왼쪽 첫 4바이트로 구성된다. 주제의 확장성 및 충돌성 문제를 고려하여 4바이트로 설정하며 노드는 메시지를 받으면 토픽을 확인하고, 가지고 있는 키를 통해 복호화를 한다. 만약 복호화가 실패할 경우 다른 노드로 전송시킨다.

작업 증명(Proof of work)을 통한 디도스(DDoS) 방지

봉투(Envelope)에 대한 작업 증명을 통해 스팸 메시지 및 네트워크 과부화를 방지하며, 메시지 크기와 메시지 지속 시간(Time to Live)가 높으면 더 많은 작업이 필요하다. 또한 작업 증명은 자체적으로 설정 가능하며 메시지를 전달 받은 노드는 작업 증명 값이 너무 낮으면 메시지를 거부할 수 있다. 대용량의 메시지(Size)나 긴 메시지지속시간은 네트워크에서 패널티를 받게 된다.

PSS와의 차이점

PSS는 기본적인 위스퍼 기능에 스웜 라우팅 프로토콜(swarm routing protocol)을 결정론적(deterministic) 라우팅에 추가한다. PSS와 함께 라우팅은 제공된 부분 주소(Partial address)까지 카데밀라(Kademlia)를 따라 수행하고 이후에는 가십이 처리한다. 즉, 위스퍼와 달리, 새로운 노드들이 현재 메시지 데이터 베이스에 업데이트 되는 DHT 같은 기능이 존재하지 않는다. 또한 DoS 보호도 위스퍼는 작업 증명을 통해 하는 반면 PSS는 스왑 인센티브(Swap incentives)로 하며 통신이나 익명성을 보장하는 경우도 위스퍼는 중개, 수신인이 결정하는 반면 PSS는 발신인이 결정고 있으며 API 암호화도 위스퍼는 의무적으로 해야하지만 PSS는 선택적이이다. 키 교환의 경우도 위스퍼는 적용되지 않지만 PSS는 선택적으로 적용할 수 있으며 메시지 보존 기간의 경우 위스퍼는 발신인이 결정하고 PSS는 의도한 노드에 각각 전달되기만 한다.

참고자료

• 장진호, 〈위스퍼(Whisper)란 무엇이고 어떻게 사용할 수 있을까?〉, 《구글드라이브》, 2019-05-28
• Status Korea 공식, 〈이더리움 개발 위스퍼(Whisper), PSS 비교〉, 《네이버 블로그》, 2018-10-22

같이보기

• 프로토콜
• 가십
• 작업증명
• 이더리움

이 위스퍼 프로토콜 문서는 블록체인 기술에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

블록체인 : 블록체인 기술 □■⊕, 합의 알고리즘, 암호 알고리즘, 알고리즘, 블록체인 플랫폼, 블록체인 솔루션, 블록체인 서비스 블록체인 기술 Bech32 • BTP • DRC-20 • EIP • IPFS • KRC-20 • NFT 마켓플레이스 • P2P • P2PKH • P2SH • PFP • PUF • SPV • TPS • TRC-20 • UTXO • 가나슈 • 가명성 • 가스 • 가십 • 가십 프로토콜 • 개념증명(PoC) • 검증가능지연함수(VDF) • 게스 • 고스트 프로토콜 • 공공예산 • 글로벌신뢰인공지능 • 대체가능토큰 • 대체불가토큰(NFT) • 도지더리움 브릿지 • 디지털 자산 • 디지털 희소성 • 라운드 • 라운드 로빈 • 라이트하우스 • 랜덤 • 레그테크 • 레이든 • 리카르디안 계약 • 린스타트업 • 마스터키 • 마스트 • 메인넷 • 멜팅 • 믹싱 • 민팅 • 밈블윔블 • 반감기 • 베타넷 • 변경불가성 • 브릿지 • 블록체인 생태계 • 블록체인 클라우드 서비스(BaaS) • 블룸필터 • 비블록체인 • 비앱 • 비콘체인 • 비트코인코어 • 빤통경제 • 수정 고스트 프로토콜 • 스냅샷 • 스마트 계약 • 스마트 브리지 • 스웜프로토콜 • 스크립트퍼브키 • 스테이킹 • 스텔스 주소 • 스핀오프코인 • 슬래싱 • 시크릿 컨트랙트 • 심플 컨트랙트 • 아토믹스왑 • 암호경제(크립토 이코노미) • 앤드어스체인인공지능 • 앵커링 • 언스테이킹 • 에어드랍 • 에폭 • 오프체인 오더락 • 오피리턴 • 옵코드 • 원토큰 문제 • 웨이 • 위스퍼 프로토콜 • 위임 • 유니스왑 • 유동성 • 이더리움 가상머신(EVM) • 이더리움 클라이언트 • 이중지불 • 익명성 • 인증된 익명 아이디 • 인터레저 프로토콜(ILP) • 자산화 • 잠금 스크립트 • 최소기능제품(MVP) • 컨소시엄 블록체인 • 컬러드코인 • 코인셔플 • 코인소각 • 코인에이지 • 코인조인 • 코인토싱 • 크립토노트 • 키스토어 • 타임락 • 테스트넷 • 토다 • 토큰 이코노미 • 토큰화 • 튜링완전 • 튜링불완전 • 트랜잭션 아이디(TxID) • 트러스트 컨트랙트 • 트루빗 • 트릴레마 • 파워 • 파티셔닝 • 퍼블릭 블록체인 • 페널티 • 프라이버시 • 프라이빗 블록체인 • 플랫폼 • 플러딩 • 피어 • 피투피(P2P) • 하이브리드 블록체인 • 합의 • 해시락 • 해시타임락(HTLC) • 해제 스크립트 • 확장성 해시 레인보우 테이블 • 매핑 • 머클경로 • 머클루트 • 머클트리 • 분산해시테이블(DHT) • 블록해시 • 스큐드 머클트리 • 온라인툴즈 • 이전블록해시 • 카뎀리아 • 해시 • 해시레이트 • 해시맵 • 해시충돌 • 해시테이블 • 해시파워 • 해시함수 • 해싱 블록 고아블록 • 그래핀 • 논스 • 마이크로블록 • 베이킹 • 북키퍼 • 브랜치블록 • 브로드캐스팅 • 블록 • 블록높이 • 블록바디 • 블록생성자 • 블록정보 • 블록타임 • 블록헤더 • 비츠 • 세그윗 • 엉클블록 • 완결성 • 제네시스블록 • 타임스탬프 • 프룻 • 프룻체인 체인 더블체인 • 라이트닝 네트워크 • 라이트닝 루프 • 루트체인 • 루프체인 • 메인체인 • 방향성 비순환 그래프(DAG) • 베리파이어블 프루닝 • 블록격자 • 블록체인 • 사용자 활성화 소프트포크(UASF) • 사용자 활성화 하드포크(UAHF) • 사이드체인 • 서브체인 • 소프트포크 • 오페라체인 • 오프체인 • 온체인 • 인터체인 • 차일드체인 • 체인 • 탱글 • 테스트체인 • 토카막 네트워크 • 포크 • 포크체인 • 퓨어체인 • 프로덕트체인 • 프루닝 • 프리포크 • 플라즈마 알고리즘 • 플라즈마캐시 • 플래시 계층 • 하드포크 • 해시그래프 • 홀로체인 노드 검증인(밸리데이터) • 기본노드 • 노드 • 라이트노드 • 랜덤노드 • 마스터노드 • 베이킹노드 • 보조노드 • 보증노드 • 슈퍼노드(슈퍼대표, 대표노드) • 슬롯 • 슬롯리더 • 엔드포인트노드(레인저노드) • 의회 네트워크 • 작업노드 • 종단노드 • 종자노드(시드노드) • 중계노드 • 지갑노드 • 채굴노드(마이닝노드) • 쿼럼 • 풀노드 • 합의노드 샤딩 네트워크 샤딩 • 데이터베이스 샤딩 • 동적샤딩 • 샤드 • 샤딩 • 스테이트 샤딩 • 알고리즘 샤딩 • 적응형 상태 샤딩 • 체인샤딩 • 트랜잭션 샤딩 채굴 병합채굴 • 사전채굴 • 에이식(ASIC) • 에이식부스트 • 에이식 저항 • 일드파밍 • 채굴 • 채굴 난이도 • 채굴량 • 탄소감축채굴 • 페어런치 탈중앙화 TVL • 거버넌스 • 게임파이 • 다오(DAO) • 다이코(DAICO) • 닥(DAC) • 닥스(DAX) • 덱스(DEX) • 디앱(DApp) • 디지오(DGO) • 디튜브 • 디파이(DeFi) • 분산경제 • 분산원장(DLT) • 분산 클라우드 • 소셜파이 • 씨파이(C-Fi) • 오프체인 거버넌스 • 온체인 거버넌스 • 원장 • 준중앙화 • 중앙화 • 탈중앙화 • 탈중앙화 TPS • 탈중앙화 조직(DO) • 탈중앙화 지수(DQ) 분산아이디 DIDs • IETF • ToIP • 검증가능한 자격증명 • 검증인 • 디지털아이덴티티재단 • 발급자 • 보유자 • 분산아이디(DID) • 분산아이디 기관 • 분산아이디 인증(DID Auth) • 아이온 • 자기주권 • 자기주권신원 • 최소화된 자격증명 데이터 • 탈중앙화 키관리시스템 • 통합해석기 오라클 상호인증 블록체인 • 오라클 • 오라클 머신 • 오라클 문제 • 오라클 서비스 • 중간자 BIP BIP • BIP9 • BIP16 • BIP32 • BIP39 • BIP43 • BIP44 • BIP47 • BIP49 • BIP63 • BIP70 • BIP84 • BIP141 • BIP148 ERC ERC • ERC-20 • ERC-165 • ERC-223 • ERC-621 • ERC-721 • ERC-777 • ERC-827 • ERC-884 • ERC-998 • ERC-1155 • ERC-1404 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반