KR20190086301A

KR20190086301A - 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20190086301A
Application number: KR1020180004662A
Authority: KR
Inventors: 김철수; 조재훈; 모함마드 매해디 하산 어닉; 나스르 마쉬아워 아젬 알자벤; 이병윤; 박종대
Original assignee: 인제대학교 산학협력단
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-22
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: KR102181098B1

Abstract

본 발명은 유선 및 무선 통신망 중 적어도 하나에 복수의 단위 노드가 연결되고, 상기 단위 노드 내에서 데이터의 무결성을 상기 복수의 노드들 간에서 상호 인증 확인하는 블록 체인 시스템에 관한 것으로, 단위 노드에는 적어도 하나의 사용자 단말이 연결되고, 상기 단위 노드는, 상기 유선 및 무선 통신망중 적어도 하나에 직간접적으로 연결되어 상기 사용자 단말이 작성한 업무 장부를 포함하는 개별블록을 체인형태로 연계한, 블록 체인을 기반으로 고유의 공개키와 개인키를 생성하여 제공하며, 상기 복수의 단위 노드들은 각각의 고유 공개키 리스트를 가지고 있고, 상기 고유 공개키 리스트로부터 선택된 특정 공개키에 대응하는 노드에 대해 자신의 개인키를 결합한 데이터를 상기 다른 단위 노드에 전송하여 데이터를 동기화하는 블록 체인 시스템이다.

Description

블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DISTRIBUTED DATABASE USING BLOCK CHAIN}

본 발명은 분산 데이터베이스 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 블록 체인 기술을 이용하여 분산 데이터베이스 및 백업 시스템을 수행하기 위한 시스템의 구조 및 방법에 관한 것이다.

블록 체인(Block chain)은 공공 거래 장부라고도 부르며 가상 화폐로 거래할 때 발생할 수 있는 해킹을 막는 기술이다. 기존 금융 회사의 경우 중앙 집중형 서버에 거래 기록을 보관하는 반면, 블록 체인은 거래에 참여하는 모든 사용자에게 거래 내역을 보내 주며 거래 때마다 이를 대조해 데이터 위조를 막는 방식을 사용한다. 블록 체인은 대표적인 온라인 가상 화폐인 비트코인에 적용되어 있다. 비트코인은 누구나 열람할 수 있는 장부에 거래 내역을 투명하게 기록하며, 비트코인을 사용하는 여러 컴퓨터가 10분에 한 번씩 이 기록을 검증하여 해킹을 막는다.

비트코인은 시스템을 통제하는 서버가 없이 P2P(pear to pear) 방식으로 완전히 분산화된 형태로 작동하게 설계되었다. 또한, 화폐를 사용할 수 있는 사용자를 따로 등록하는 기관을 두지 않고 누구나 시스템을 사용할 수 있게 했다. 등록하는 서버가 없으므로, 각각의 사용자는 공개키를 일종의 일회용 계좌번호처럼 사용한다. 예컨대, A라는 사용자가 특정 메시지에 자신만이 알고 있는 개인키로 서명하면, 제삼자는 공개키를 이용해 그 서명이 이 공개키의 짝에 해당하는 비밀키로 서명한 것인지(다시 말해 A라는 사용자가 작성한 것이 맞는지) 인증할 수 있다.

최근, 블록 체인의 보안 기술에 대한 관심이 높아지면서, 가상 화폐뿐만 아니라 금융 거래, 의료 데이터 관리, 파일 관리 등 다양한 분야에 블록 체인 기술이 적용되고 있다.

블록 체인 방식은 모든 노드가 같은 정보를 공유하여서 악의적 노드가 임의로 내용을 수정하기 위해서는 모든 노드가 가지고 있는 블록 체인의 내용을 수정해야 하므로 임의적 수정이 사실상 불가능하기 때문에 보안성이 뛰어나다는 장점이 있다.

그러나, 상기 블록 체인 방식은 사용자 단말에서 모든 데이터를 공유하고 있기 때문에 50% 이상의 사용자가 담합을 하여 조작을 할 경우 모든 사용자 단말에서 조작된 데이터를 인식하는 문제가 발생할 수 있다.

대한민국등록특허공보 제10-1763827호 블록 체인 기반 의료데이터전송시스템, 방법 및 프로그램(주식회사 라이프시맨틱스) 2017.07.26

본 발명은 블록 체인 시스템을 이용해서 분산 데이터베이스를 형성하여, 과도한 트래픽을 방지하면서 안전하게 데이터베이스를 활용하기 위함이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 유선 및 무선 통신망 중 적어도 하나에 복수의 단위 노드가 연결되고, 상기 단위 노드 내에서 데이터의 무결성을 상기 복수의 노드들 간에서 상호 인증 확인하는 블록 체인 시스템에 있어서, 상기 복수의 단위 노드는 중앙 데이터베이스에 연결되고, 상기 단위 노드는, 상기 유선 및 무선 통신망중 적어도 하나에 직간접적으로 연결되어 네트워크 상황을 고려하여 업데이트된 데이터를 다른 단위 노드 및 상기 중앙 데이터베이스에 전송하여 데이터를 동기화할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 단위 노드는, 상기 업데이트된 데이터 중 블록 헤더만 상기 다른 단위 노드에 전송하여 동기화하고, 상기 중앙 데이터베이스에 전체 데이터를 백업하여 동기화할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 데이터는 만료 시한을 포함하고, 상기 단위 노드는 만료 시한이 도래한 데이터는 삭제할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 단위 노드는, 필요한 데이터가 발생하면, 원본을 소유하고 있는 단위 노드에 상기 필요한 데이터를 요청하고, 상기 원본을 소유하고 있는 단위 노드가 불능상태인 경우에, 상기 중앙 데이터베이스에 상기 필요한 데이터를 요청할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 단위 노드는, 필요한 데이터만 선택적으로 동기화 과정을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 단위 노드는, 이전 블록 및 다음 블록을 포함하는 인접 블록을 선정하여 동기화 과정을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 데이터베이스는, 상기 복수의 노드와 블록을 송신 및 수신할 때 데이터의 유효성을 판단할 수 있다.

적어도 하나의 중앙 데이터베이스에 연결된 단위 노드가 수행하는 블록 체인 운영 방법은 사용자 단말로부터 데이터를 업데이트하는 단계, 다른 단위 노드로부터 승인 절차를 밟는 단계, 블록 헤더를 포함하는 간략 데이터를 다른 단위 노드와 동기화하는 단계 및 네트워크 상황을 고려하여 상기 중앙 데이터베이스에 상기 업데이트된 장부를 백업하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 중앙 데이터베이스에 모든 데이터를 백업시키고, 단위 노드들은 간략한 데이터 헤더만 저장하기 때문에 단위 노드의 저장 공간을 절약할 수 있다.

본 발명에 따르면, 모든 단위 노드들과 모든 데이터를 동기화하는 것이 아니므로 네트워크 트래픽과 연산량을 현저하게 절감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 중앙 데이터베이스를 통해 안전하게 데이터를 유통시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템의 개념을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템에서의 선택적 동기화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템에서 블록 헤더를 포함하는 간략 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시 예에 기초하여 설명한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있는 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백히 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명은 사용자 단말들 간에 블록 체인을 형성하는 것이 아니라, 네트워크 장치들이 블록 체인 컨트롤러로서 불록 체인을 형성하고, 사용자 단말에서 수행해야 하는 업무를 블록 체인 컨트롤러를 통해 수행함으로써 사용자 단말의 에너지 소모를 효과적으로 줄일 수 있는 블록 체인을 이용한 공급 체인 네트워크 시스템 및 방법을 개시한다.

블록 체인이 개발된 이후로 블록 체인의 세계에서 발생된 모든 트랜잭션은 각각의 노드에 기록되고, 모든 노드들은 동일한 데이터(거래 장부)로 동기화된다. 따라서, 새로운 블록이 추가되면, 연결된 노드 수만큼 통신 네트워크 트래픽과 연산량이 발생하게 되어, 네트워크가 낭비되는 결과가 발생한다. 또한, 노드들은 모든 업데이트된 데이터(거래 장부)를 저장해야 하므로 저장 공간이 과도하게 낭비된다.

본 발명에서는 복수의 블록 체인 컨트롤러들이 블록 체인 네트워크를 형성하고 사용자 단말에서는 블록 체인 컨트롤러를 이용하여 인증함으로써 보다 강화된 보안성을 확보할 수 있다. 본 발명에서는 종래와 같이 사용자 단말 간의 블록 체인 형성이 아니라 네트워크 장비를 블록 체인으로 구성하고, 이를 블록 체인 컨트롤러(Block Chain Controller)라 지칭하기로 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템의 개념을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템은 중앙 데이터베이스(110), 상기 중앙 데이터베이스(110)에 연결되어 블록 체인 네트워크를 형성하고 있는 단위 노드(121, 122, 123), 상기 단위 노드(121, 122, 123)에 연결된 사용자 단말(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139)을 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 복수의 단위 노드(121, 122, 123)들은 블록 체인 네트워크를 포함하는 인터넷, 이동통신망, 저전력통신망(LPWAN : Low Power Wide area Network) 중 적어도 하나로 상호 연결되어 이루어질 수 있다.

전체 단위 노드(이하 “노드” 또는 “단위 노드”를 혼용하여 사용함)의 개수는 설명의 편의상 일정개수로 도시되어 있지만 그 수는 무수히 많으며, 특별히 제한을 두지 않는다.

각 단위 노드(121, 122, 123)들은 관여하는 각 구성요소들의 규모나 연결방식 등에서 차이가 있지만, 기본적으로 블록 체인을 포함하고 연결된 노드에 대해 기존 블록 체인을 기반으로 고유 공개키와 개인키를 생성하여 제공할 수 있다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 유선 및 무선 통신망 중 적어도 하나에 복수의 단위 노드(121, 122, 123)들이 연결되고, 상기 단위 노드(121, 122, 123) 내에서 데이터의 무결성을 상기 복수의 단위 노드(121, 122, 123)들 간에서 상호 인증 확인하는 블록 체인 시스템으로서, 상기 단위 노드(121, 122, 123)들은, 유선 및 무선 통신망중 적어도 하나에 직간접적으로 연결되어 업무 장부를 포함하는 개별블록을 체인형태로 연계한 블록 체인을 기반으로 고유의 공개키와 개인키를 생성하여 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 단위 노드(121, 122, 123)는 블록 체인 컨트롤러로 동작할 수 있다. 여기서 블록 체인 컨트롤러는 네트워크 단이 블록 체인으로 연결되어 컨트롤러 역할을 하는 것을 의미한다. 종래의 블록 체인 시스템은 컨트롤러나 중앙 제어 시스템이 없어서 공격에 취약하지만, 블록 체인 컨트롤러 개념을 도임하고, 네트워크 장비로 하여금 컨트롤러 역할을 하게 하면, 유저는 사용자 단말을 통해 블록 체인 컨트롤러에 접근하기가 쉬워지고, 컨트롤러가 직접 승인이나 결정 알고리즘을 처리하기 때문에 보안성을 증가시키며, 안정적으로 데이터를 유지할 수 있다.

또한, 종래의 블록 체인은 사용자 단말에서 모든 복제품을 가지고 있어서, 중복된 데이터가 매우 많이 존재하지만, 블록 체인 컨트롤러 개념 하에서는 컨트롤러가 모든 데이터를 가지고 있으며, 유저는 블록 체인에 관한 정보를 가지고 있지 않을 수 있다. 이때, 컨트롤러끼리 P2P 연결을 이루고 있어, 서로 동기화하면서 블록 체인 서비스를 할 수 있도록 한다.

일 실시예에 따르면, 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템에서는 블록 체인 컨트롤러간 실시간 통신이 가능할 수 있다. 즉, 각 블록 체인 컨트롤러는 자신에 연결된 사용자 단말에 대한 정보를 가지고 있으며, 블록 체인 네트워크를 이루고 있는 다른 블록 체인 컨트롤러를 알고 있어, 상호 인증도 가능하다. 예를 들면, 상호간 통신을 시작할 때, 사용자 단말과 블록 체인 컨트롤러는 상호간에 해시 값을 주고 받음으로써 블록 체인 컨트롤러는 해시 값을 통해 사용자 단말의 유효성을 검토할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템에서 단위 노드(121, 122, 123)들은 각각 중앙 데이터베이스(110)에 연결될 수 있다. 일반적인 블록 체인 네트워크와 같이 단위 노드(121, 122, 123)들은 서로 트랜잭션을 동기화 할 수 있고, 네트워크 상황을 고려해서 네트워크가 원활한 때에 중앙 데이터베이스(110)에 원본 데이터를 백업해놓을 수 있다.

블록 체인 네트워크에서는 유효한 거래를 기록하기 위해서는 모든 단위 노드의 실시간 동기화가 필요하다. 이때, 모든 단위 노드가 동일한 블록을 갖도록 하기 위해서는 단위 노드 수 만큼의 통신량이 필요하다.

일 실시예에 따르면, 단위 노드(121)는 유선 및 무선 통신망중 적어도 하나에 직간접적으로 연결되어 네트워크 상황을 고려하여 업데이트된 데이터를 다른 단위 노드 및 상기 중앙 데이터베이스에 전송하여 데이터를 동기화할 수 있다. 예를 들면, 단위 노드(121)는 네트워크 상태를 확인해서, 안정적인 네트워크 상태에서는 일반적인 동기화를 시도하고, 네트워크 상태가 안정적이지 않은 경우에는, 다른 단위 노드에 해시 값만 미리 보내고, 나중에 데이터가 필요할 때, 해당 데이터만 선택적으로 동기화할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 네트워크에 문제가 있는 경우, 단위 노드(121)는 유저의 요청이 있을 때에만 데이터 동기화를 할 수 있다. 이러한 레이지 싱크로나이제이션(Lazy Synchronization)을 통해서, 네트워크에 부하가 덜 가도록 할 수 있으며, 공격을 받거나 관리자의 실수로 데이터가 손상될 경우, 다른 단위 노드(122, 123)에 데이터를 요청해서 백업을 받을 수 있다.

일실시예에 따르면, 단위 노드(121, 122, 123)들은 서로 블록 헤더를 포함하는 간략한 데이터만 주고받고, 모든 데이터는 중앙 데이터베이스(110)에 저장해서 통신 트래픽 및 저장 공간을 절약할 수 있다.

일실시예에 따르면, 사용자 단말(121)이 새로운 트랜잭션을 단위 노드(121)에 업로드할 수 있다. 이때, 단위 노드(121)는 블록 체인 네트워크를 형성하고 있는 다른 단위 노드(122, 123)들과 동기화를 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단위 노드(121, 122, 123)들 간의 동기화는 블록 헤더만 포함하는 간략한 데이터가 될 수 있다. 일실시예에 따르면, 단위 노드(121)는 업데이트된 데이터 중 블록 헤더만 단위 노드(122, 123)에 전송하여 동기화하고, 중앙 데이터베이스(110)에 전체 데이터를 백업하여 동기화할 수 있다.

일실시예에 따르면, 단위 노드(121)는 새로운 블록의 추가를 요구할 수 있다. 이때, 단위 노드(122, 123)에 의해 승인이 되면, 단위 노드(121)는 중앙 데이터베이스(110)에만 실제 데이터를 동기화할 수 있다. 이후, 네트워크 상황에 맞추어 중앙 데이터베이스(110)는 단위 노드(122, 123)에 데이터를 동기화할 수 있다.

일실시예에 따르면, 네트워크 경로가 체증상태일 때, 필요한 데이터에 대해서만 선택적으로 동기화 과정을 수행할 수 있다. 선택적 동기화에 대한 자세한 설명은 도 2에서 하도록 한다.

일실시예에 따른 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템은 상기 단위 노드(121, 122, 123)들에 연결되는 사용자 단말(110, 111, 112 등)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 사용자 단말은, 예를 들면 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치(smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 단위 노드(121, 122, 123)에 저장되는 데이터는 만료 시한을 포함할 수 있다. 이때, 단위 노드(121, 122, 123)는 상기 만료 시한이 도래한 데이터는 삭제할 수 있다. 따라서, 단위 노드(121, 122, 123)는 만료 시한 이후에 해당 데이터가 다시 필요한 경우, 중앙 데이터베이스(110)를 통해서 해당 데이터를 다시 동기화 받을 수 있다.

여기서, 각 단위 노드(121, 122, 123)는 단위 노드(121, 122, 123)가 접근할 때 마다 새로운 만료 시한으로 갱신할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 단위 노드(121)는, 필요한 데이터가 발생하면, 원본을 소유하고 있는 단위 노드(122)에 필요한 데이터를 요청하고, 원본을 소유하고 있는 단위 노드(122)가 불능상태인 경우에, 중앙 데이터베이스(110)에 필요한 데이터를 요청할 수 있다. 즉, 필요한 데이터를 생산한 단위 노드가 단위 노드(122)인 경우, 단위 노드(121)는 단위 노드(122)에 데이터의 동기화를 요청할 수 있다. 이때, 단위 노드(122)가 오프라인이거나, 다른 작업 중에 있는 경우, 중앙 데이터베이스(110)에 필요한 데이터를 요청할 수 있다. 따라서, 중앙 데이터베이스(110)로 과도한 트래픽이 몰리는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 분산 데이터베이스 시스템이 계약서의 유지를 위해서 사용될 경우, 악의적 목적으로 단위 노드(121)에서 계약서 데이터를 해킹당한 경우, 단위 노드(122) 또는 단위 노드(123)으로부터 계약서 사본을 자동으로 받아올 수 있다. 즉, 손상된 계약서를 복원하는 경우, 다른 단위 노드(122, 123)로부터 데이터를 받아서 복구를 시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 단위 노드(121)는 자신이 가지고 있는 해시 값을 단위 노드(122, 123)에 보내면 단위 노드(122, 123)는 해시 값이 정상인지 아닌지를 확인받을 수 있다. 이때, 단위 노드(122, 123)는 단위 노드(121)를 승인 또는 거절할 수 있다. 즉, 단위 노드(121)는 단위 노드(122, 123)에 요청 패킷을 송신할 수 있고, 단위 노드(122, 123)는 단위 노드(121)에 응답 패킷을 송신할 수 있다. 데이터가 손상되거나 데이터가 위조된 경우, 단위 노드(122, 123) 또는 중앙 데이터베이스(110)를 통해 백업 데이터를 수신하여 복구할 수 있다.

일실시예에 따르면, 사용자 단말(131)은 네트워크의 상황에 따라서 연결할 단위 노드를 결정할 수 있다. 사용자 단말(131)은 가장 근접하기 때문에 선택된 단위 노드(121)가 사용불능상태에 있는 경우, 다른 단위 노드(122)를 선택할 수 있다. 단위 노드(121, 122, 123)들은 디스커버리 프로토콜을 통해서 사용자 단말들에게 자신의 상태/위치를 알릴 수 있다.

일실시예에 따르면, 중앙 데이터베이스(110)는, 복수의 단위 노드(121, 122, 123)와 블록을 송신 및 수신할 때에 데이터의 유효성을 판단할 수 있다. 이렇게 중앙 데이터베이스(110)가 데이터의 유효성 여부를 검증함으로써 중앙 데이터베이스로의 해킹 공격을 방어할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템에서의 선택적 동기화를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 블록 체인 시스템에서의 블록 체인의 예시를 확인할 수 있다. 블록 체인은 블록(210), 블록(220), 블록(230), 블록(240), 블록(250)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 단위 노드는 필요한 데이터인 블록(230)만 선택해서 동기화 과정을 수행할 수 있다. 즉, 다른 단위 노드에게 블록 체인의 모든 데이터를 요청하는 것이 아니라, 필요한 블록만 선택적으로 요청할 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면, 단위 노드는 타겟 블록(230)의 이전 블록(220) 및 다음 블록(240)을 포함하는 인접 블록(200)을 선정하여 동기화 과정을 수행할 수 있다. 이때 이전 블록(220)이나 다음 블록(230)이 이미 동기화되어 있는 경우, 인접 블록의 동기화는 생략할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 시스템에서 블록 헤더를 포함하는 간략 데이터를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 블록(320)은 Merkle Root, Prev Hash, Nonce 를 포함하는 블록 헤더(312)와 해당 블록의 모든 데이터를 포함하는 Merkle Tree를 포함할 수 있다. 이때, 단위 노드는, 업데이트된 데이터 중 블록 헤더를 포함하는 간략한 데이터를 다른 단위 노드에 전송하여 동기화하고, 중앙 데이터베이스에 전체 데이터를 백업하여 동기화할 수 있다.

즉, 제1 노드는 제2 노드에서 생성된 전체 데이터를 보유하는 것이 아니라, Merkle Tree를 제외한 블록 헤더만 보유하고, Merkle Tree를 포함하는 전체 데이터는 중앙 데이터베이스가 보유하도록 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 단위 노드가 해킹을 당하거나 관리자의 실수로 데이터가 손상 혹은 유실된 경우에도, 레이지 싱크로나이제이션(Lazy Synchronization) 방법을 활용하여 Merkle Tree가 제외된 블록 헤더만 동기화를 진행할 수 있다. 만약 블록 체인 전체에 대해 모든 데이터의 동기화를 진행하는 경우, 네트워크 전체에 영향을 주거나 중앙 데이터베이스에 과도한 부하가 유발될 수 있다.

명확하게 도시하지 않았으나, 도 1 내지 도 3에 도시된 장치는 도 1 내지 도 3에 도시되지 않은 구성요소를 더 포함하거나 또는 도 1 내지 도 3에 도시된 일부 구성요소를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 다르게, 일부 구성요소가 복수의 세부적인 구성요소로 분리되거나, 복수의 구성요소가 하나의 구성요소로 결합되어 제공될 수도 있다.

명확하게 도시하지 않았으나, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 다르게, 각 장치는 물리적으로, 공간적으로 또는 기능적으로 구분된 복수의 서버로 분리되어 제공될 수 있다. 이 경우, 각각의 서버는 도 1 내지 도 3에 도시된 일부 구성요소를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

한편, 상기 장치의 각각의 구성요소들은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타나기 위해 별도로 도면에 표시한 것이며, 물리적으로 반드시 별도의 구성요소이거나 별도의 코드로 구현되는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블록 체인을 이용한 분산 데이터베이스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 제1 노드(410), 제2 노드(420) 및 중앙 데이터베이스(430)에서 수행하는 블록 체인 시스템을 확인할 수 있다.

단계(S411)에서, 일실시예에 따르면, 제1 노드(410)는 블록 체인의 블록 데이터를 업데이트할 수 있다. 이때, 블록 데이터는 거래 장부를 포함하는 트랜잭션이 될 수 있다. 여기서 데이터는 사용자 단말로부터 수신한 업데이트된 데이터일 수 있다.

단계(S412)에서, 일실시예에 따르면, 제1 노드(410)는 동일한 블록 체인 네트워크에 있는 제2 노드(420)에 승인 절차를 요청하고, 제2 노드(420)는 제1 노드(410)의 유효성을 확인하고 승인할 수 있다.

단계(S413)에서, 일실시예에 따르면, 제2 노드(420)는 제1 노드(410)에서 업데이트된 데이터의 블록 헤더 데이터를 동기화할 수 있다. 즉, 제1 노드(410)는 블록 헤더를 포함하는 간략 데이터를 제2 노드(420)와 동기화할 수 있다.

단계(S414)에서, 일실시예에 따르면, 중앙 데이터베이스(430)는 제1 노드(410)에서 업데이트된 데이터의 전체 데이터를 백업하여 동기화할 수 있다. 이때, 제1 노드(410)는 네트워크 상황을 고려하여, 업데이트된 데이터의 전체 데이터를 중앙 데이터베이스(430)에 백업하여 동기화할 수 있다.

단계(S415)에서, 일실시예에 따르면, 제2 노드(420)가 업데이트된 데이터를 필요로할 경우, 원래 데이터를 생성한 노드인 제1 노드(410)에 직접 데이터의 전송을 요청할 수 있다.

단계(S416)에서, 일실시예에 따르면, 제2 노드(420)가 업데이트된 데이터를 필요로 하지만, 원래 데이터를 생성한 노드인 제1 노드(410)가 불능 상태에 있는 경우, 중앙 데이터베이스(430)에 백업된 데이터의 전송을 요청할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상으로, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템, 장치 및 방법을 상세히 설명하였다. 전술한 본 발명의 실시 예에서는 사용자 단말을 예를 들어 설명하였으나 어떠한 전자 장치에도 동일하게 적용할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말들을 포함하여 변형 가능한 다양한 전자 장치의 구현 예를 설명한다.

본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 추가로, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떠한 중요한 기능들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 흐름도 블록들은 또한 어떠한 중요한 기능성을 나타내기 위해 여기에서 임의로 정의되었을 수 있다. 확장된 사용을 위해, 상기 흐름도 블록 경계들 및 순서는 정의되었을 수 있으며 여전히 어떠한 중요한 기능을 수행한다. 기능적 구성 요소들 및 흐름도 블록들 및 순서들 둘 다의 대안적인 정의들은 그러므로 청구된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.

본 발명은 또한 하나 이상의 실시 예들의 용어로, 적어도 부분적으로 설명되었을 수 있다. 본 발명의 실시 예는 본 발명, 그 측면, 그 특징, 그 개념, 및/또는 그 예를 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명을 구현하는 장치, 제조의 물건, 머신, 및/또는 프로세스의 물리적인 실시 예는 여기에 설명된 하나 이상의 실시 예들을 참조하여 설명된 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 예들 등을 포함할 수 있다. 더구나, 전체 도면에서, 실시 예들은 상기 동일한 또는 상이한 참조 번호들을 사용할 수 있는 상기 동일하게 또는 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등을 통합할 수 있으며, 그와 같이, 상기 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 동일한 또는 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

110 : 중앙 데이터베이스
121, 122, 123 : 단위 노드
131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139 : 사용자 단말

Claims

유선 및 무선 통신망 중 적어도 하나에 복수의 단위 노드가 연결되고, 상기 단위 노드 내에서 데이터의 무결성을 상기 복수의 노드들 간에 상호 인증 확인하는 블록 체인 시스템에 있어서,
상기 복수의 단위 노드는 중앙 데이터베이스에 연결되고,
상기 단위 노드는,
상기 유선 및 무선 통신망중 적어도 하나에 직간접적으로 연결되어 네트워크 상황을 고려하여 업데이트된 데이터를 다른 단위 노드 및 상기 중앙 데이터베이스에 전송하여 데이터를 동기화하는
블록 체인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 단위 노드는,
상기 업데이트된 데이터 중 블록 헤더만 상기 다른 단위 노드에 전송하여 동기화하고,
상기 중앙 데이터베이스에 전체 데이터를 백업하여 동기화하는
블록 체인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터는 만료 시한을 포함하고,
상기 단위 노드는 만료 시한이 도래한 데이터는 삭제하는
블록 체인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 단위 노드는,
필요한 데이터가 발생하면, 원본을 소유하고 있는 단위 노드에 상기 필요한 데이터를 요청하고, 상기 원본을 소유하고 있는 단위 노드가 불능상태인 경우에, 상기 중앙 데이터베이스에 상기 필요한 데이터를 요청하는
블록 체인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 단위 노드는,
필요한 데이터만 선택적으로 동기화 과정을 수행하는
블록 체인 시스템.
제5항에 있어서,
상기 단위 노드는,
이전 블록 및 다음 블록을 포함하는 인접 블록을 선정하여 동기화 과정을 수행하는
블록 체인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 중앙 데이터베이스는,
상기 복수의 노드와 블록을 송신 및 수신할 때 데이터의 유효성을 판단하는
블록 체인 시스템.
적어도 하나의 중앙 데이터베이스에 연결된 단위 노드가 수행하는 블록 체인 운영 방법에 있어서,
사용자 단말로부터 데이터를 업데이트하는 단계;
다른 단위 노드로부터 승인 절차를 밟는 단계;
블록 헤더를 포함하는 간략 데이터를 다른 단위 노드와 동기화하는 단계; 및
네트워크 상황을 고려하여 상기 중앙 데이터베이스에 상기 업데이트된 장부를 백업하는 단계
를 포함하는 블록 체인 운영 방법.