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블록체인은 데이터를 중앙서버에 보관하고 관리하는 방식이 아닌 참여자가 데이터를 공유하고 관리하는 분산원장으로 정의할 수 있다.

블록체인을 통한 투명한 거래로 보안에 대한 비용이 절감되며, P2P 네트워크 방식을 기반으로 참여자 간에 직접 거래가 이루어져서 중개 수수료가 발생하지 않는다[1].

블록체인의 구조는 가장 작은 단위인 트랜잭션(Transaction)과 트랜잭션들의 집합인 블록(Block), 블록들이 연결되어 구성된 블록체인 구조로 구성되어 있다. 블록체인에서 트랜잭션은 참여자간의 거래 내역을 의미하며, 각 트랜잭션에 디지털 서명을 통해 거래에 대한 위·변조가 없음을 확인한다.

블록은 특정 시간 동안 모인 다수의 트랜잭션 집합으로 신규로 생성된 블록은 네트워크 내의 모든 참여자, 즉 노드에 전송되고 블록에 대한 검증을 통해서 블록은 각 노드가 가지고 있는 최근 블록에 연결된다, 연결된 블록은 수정이 불가능하여 영구히 저장된다. 이런 과정을 거쳐 블록체인이 형성된다.

제안하는 논문에 기반을 두고 있는 블록체인 네트워크는 2세대 블록체인, 이더리움이다. 이더리움은 블록체인 기술을 기반으로 스마트 컨트랙트 기능을 구현하기 위한 분산 컴퓨팅 플랫폼이자 운영 체제로, 2015년 비탈릭 부테린이 개발한 2세대 블록체인이다[2].

이더리움은 비트코인과 달리, 스크립트 언어의 제한을 풀고 튜링 완전언어를 제공함으로써 스마트 컨트랙트를 이용한 모든 형태의 개발이 가능하도록 EVM 실행환경을 지원한다[3]. 제안하는 논문의 플랫폼은 블록체인 영역(Verifiable data registry)에 저장 공간으로 구현한다.

DID는 사용자가 직접 자신의 데이터를 스스로 생성하고 관리하는 구조이다. DID의 표준을 제시하고 있은 단체 중 하나인 W3C에서는 Verifiable Credential Model의 신원 정보 검증 방식을 통해 DID 모델을 설명한다.

검증이란 사용자의 서명을 통해 신원 데이터의 진위검증이 가능하며, 그 진위 검증한 내용은 사용자가 임의로 변경 불가능하다. 서명은 사용자의 신원 정보를 설명하는 구조화된 정보이다. 또한, 해당 검증모델의 참여자로 인증하려는 사용자는 자신의 정보를 관리하는 주체이다. 사용자에 대한 검증 가능한 정보를 제공하는 신원정보 발행자(Issuer)는 사용자 신원 및 신원정보를 증명한다. 사용자의 신원 또는 상태에 대한 인증이 필요한 서비스 제공자(Verifier)는 블록체인에 저장된 신원증명 내역을 통해 사용자의 신분을 확인한다[4]-[6].

Fig. 1. 
DID verification process

DID는 개인의 검증 가능한 신원 정보(Verifiable credentials)를 분산 네트워크에 저장해 놓기 때문에 별도 중앙 서버 없이도 개인정보를 관리할 수 있다.

전자 계약 플랫폼이 성장하면서 위·변조 문제, 보안 문제를 개선하는 계약 플랫폼이 등장하고 있다. 기존의 블록체인 기반 계약 관리 플랫폼 연구에는 RPBFT(Random Practical Byzantine Fault Tolerance) 합의인증 알고리즘을 사용하여 참여자가 트랜잭션을 발생하여 합의를 요청하는 과정에서 Primary Node를 Random array를 이용하여 등록된 노드를 무작위로 선정한다. 이후 Primary Node가 멀티캐스터를 통해 다른 노드와 합의를 이루는 검증 방법을 기반으로 플랫폼을 구성하였다[7]. 노드를 랜덤으로 선정하여 합의를 이루는 과정에서 많은 시간이 소요되며, 등록된 노드는 모두 공개되어 있어 예측 불가능성을 만족시킬 수 없으며, 다른 노드에 의해 조작 가능성이 존재하기 때문에 여전히 위·변조의 가능성이 제기되고 있다.

공정거래를 목표로 구현된 Ujo는 블록체인을 기반으로 하여 공정하고 효율적인 분산형 음악 플랫폼을 제공하고 있다. 사용자의 신원을 독자적으로 증명하고, 콘텐츠 및 거래 내역에 대하여 수정할 수 없도록 블록에 저장하여 정산되도록 하고 있다[8]. 그러나 Ujo는 전자지갑의 한 종류인 메타마스크로 사용자의 신원증명과 거래내역을 관리하고 있어 메타마스크의 시드정보를 분실했을 경우 사용자의 거래 이력이 손실될 위험이 존재한다.

최근 블록체인이 성장하면서 INSTSIGN, Chain SIGN[9],[10]등 기존의 전자계약 시스템에 블록체인 기술을 활용한 전자계약 플랫폼이 등장하고 있다. 이러한 플랫폼은 블록체인이 가지고 있는 장점인 분산 저장된 상태에서 다수의 노드의 합의 알고리즘의 통해 위·변조를 막고 기존의 번거로웠던 계약 절차를 자동화하여, 계약 업무에 소요되는 시간과 비용을 절약하여 업무 효율성을 높일 수 있다. 하지만 이러한 플랫폼도 서명 단계에서 공용인증서를 사용하고 있어 인증수단이 분실되거나 해킹 당하였을 경우 지면 계약서 못지않은 위험을 가지고 있다.

본 논문에서는 기존의 전자 계약 플랫폼의 문제점을 개선하기 위해 블록체인 기반 탈중앙화 신원증명환경에서의 계약 플랫폼을 제안한다.

서론 2.3의 전자계약 플랫폼 사례에 나온 위·변조의 가능성, 신원증명 및 거래내역을 전자 지갑으로 관리하면서 발생할 수 있는 신원정보 분실, 악의적인 해커에게 쉽게 정보가 유출된다는 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서 블록체인 기반 탈중앙화 신원증명 환경에서 계약 플랫폼을 제안한다.

그림 2와 같이 제안하는 블록체인 기반 탈중앙화 신원증명 환경에서의 계약 플랫폼은 크게 Ethereum environment, Web environment, Authentication means, Database 등으로 구성된다. Ethereum environment은 프로젝트, 계약, 신원 증명서를 저장한다.

Fig. 2. 
Contract platform environment diagram

환경 구성은 Geth 1.9.2에 노드3개로 구성하였으며 운영환경은 Amazon EC2, Ubuntu 20.01.1 LTS이며 네트워크 대역폭은 10 Gbps로 운영한다. 사용자들의 체결한 스마트 계약은 Solidiy0.4.24로 구현하였다. 블록체인 환경에서 거래 정보의 유효성 검증, 합의, 거래 정보를 송신 및 수신할 수 있는 P2P 네트워크, 블록체인 각 노드의 주기적인 상태를 확인한다. Web environment은 Node.js 12.18.3, React-native-cli 2.0.1로 웹 환경을 구현하였으며, 사용자가 프로젝트를 생성하여 계약을 체결한다. Authentication means은 사용자의 인증 수단 모바일 앱이나 전자 지갑중 하나인 Metamask 8.1.5로 사용자의 개인정보 관리, 계약, 정산 신원 증명서를 관리한다. 데이터베이스은 NoSql인 Cloud Firestore 2.0.1로 구축하였으며 프로젝트, 계약 체결 내역 정보, 신원 증명서 발급 내역 등을 저장한다.

제안하는 플랫폼의 서비스 시나리오는 그림 3에서 설명한다.

Fig. 3. 
Platform service structure diagram

사용자는 신원 증명서를 서비스 제공자에게 제공하여 신원 검증을 받고 계약 플랫폼을 이용한다. 사용자는 자신의 신원 정보 중에서 계약에 필요한 정보만 신원 증명서로 직접 관리하기 때문에 개인 정보 유출에 대한 위험이 적다.

플랫폼은 크게 인증단계, 서비스 영역으로 나눈다. 사용자는 신원정보 발행자에게 신원인증을 받으면 서비스를 사용할 수 있다

사용자는 계약체결을 위해 프로젝트를 생성한다. 생성된 프로젝트는 블록체인에 저장되며, 사용자의 요구와 일치하는 프로젝트를 조회하면 저장된 프로젝트를 스마트컨트랙트로 호출하여 계약을 체결할 수 있다. 계약은 1:1 또는 1:N 계약이 체결될 수 있다. 체결된 계약은 스마트 컨트랜트를 이용하여 블록에 저장된다. 계약이 이행되면 사용자는 신원정보 발행자에게 신원증명서를 확인하여 자동으로 수익을 정산할 수 있다[11].

제안하는 논문의 플랫폼은 검증 가능한 신원 증명서를 이더리움에 저장해놓기 때문에 중앙기관·기업 없이도 사용자가 계약서를 관리할 수 있으며, 다수의 사용자가 하나의 프로젝트에 대해 계약을 체결할 수 있다.

사용자는 계약을 체결하는 당사자로, 플랫폼에 생성된 프로젝트로 계약을 채결하거나 사용자가 필요한 프로젝트를 직접 생성하여 계약을 체결한다. 서론 2.3 전자계약 사례에 보면 1:1 계약을 체결하여 진행하고 있지만 제안하는 논문에서는 사용자와 다수의 사람이 계약을 체결할 수 있고, 필요한 프로젝트를 생성하여 계약을 체결할 수 있다. 사용자가 프로젝트 생성이나 계약 체결을 위해서는 신원정보 발행자에게 신원 증명서를 발급받아서 진행한다.

신원정보 발행자는 외부 신뢰할 수 있는 공공기관이 아닌 내부 기관이 발행자 역할을 하며 사용자의 신원을 확인하고 신원 증명서를 발급해주고 발급내역은 스마트 컨트랙트를 이용하여 블록에 저장된다.

3.2.2 사용자 프로젝트 생성 절차

프로젝트 생성단계에서는 소유자가 발급자에게 신원 증명 증명서를 발급받아서 회원가입 및 로그인을 진행하여 플랫폼 서비스를 이용한다.

Fig. 4. 
Holder contract signing procedure

Fig. 5. 
Holder project registration screen

Fig. 6. 
Holder contract signing procedure

Fig. 7. 
Holder contract signing and contract verifiable credential issuance request screen

프로젝트 생성 페이지에서 계약이 필요한 프로젝트 계획 및 예산을 입력하고 프로젝트를 생성한다. 이때 프로젝트 내용은 스마트 컨트랙트로 블록체인 영역에 저장되어 프로젝트의 무결성을 보장한다.

3.2.4 사용자의 정산 절차

정산 단계에서는 사용자 사이에 체결된 계약의 이행이 완료되면 산출되는 결과물, 임금에 대하여 정산을 한다.

Fig. 8. 
Holder settlement process

계약 당사자 간의 계약이 완료되면 계약 체결 단계에서 발행한 계약체결 인증서로 사용자를 검증하여 완료 여부를 확인한다. 이후 계약이 이행 완료 사용자는 신원정보 발행자에게 정산을 요청하게 된다.

Fig. 9. 
Holder settlement request screen

3.2.5 모니터링 시스템

블록체인의 안정성을 확보하기 위하여 그림 10과와 같이 블록체인 모니터링을 한다. 계약 체결, 프로젝트 등록, 신원증명서 발급 등 블록에 대한 정보를 확인 할 수 있다.

Fig. 10. 
Blockchain monitoring

Table 1. 
Existing electronic contract vs proposed contract platform

	Existing electronic contract	Proposed contract platform
Convenience	There are many procedures for user authentication before signing a contract	Simplified process by enabling user authentication inside the platform
Security	Contract information loss when the blockchain core is damaged	User identity information and contract management
Differentiation	1:1 contract can be concluded	1:N contract can be concluded
Proof of identity	Public certificate required	User authentication is possible with decentralized identification without public certificate

제안하는 논문에서 블록체인을 기반 탈중앙화 신원증명 계약 플랫폼은 서론 2.3 전자계약 플랫폼 사례인 NSTSIGN, Chain SIGN는 공용인증서를 통해 계약이 체결되고 있고, 인증수단이 분실되거나 해킹 당했을 경우 지면 계약보다 더 위험한 요소를 가지고 있다. RPFT 합의 알고리즘을 사용한 플랫폼은 노드 자체를 랜덤으로 섬정하여 합의를 이루기 때문에 다른 노드에 의해 조장이 가능하고, 계약에 대한 위·변조가 발생할 수 있다. 이러한 단점을 보안하여 신원정보 발행자를 통해 사용자의 신원정보를 확인하고 계약서를 신원증명서로 체결하고 사용자가 직접 신원증명서를 관리하여 신뢰성을 확보한다. 사용자는 신원정보 발행자에게 검증받은 신원인증서는 블록체인 영역에 저장된다.

사용자가 필요에 의해 작성한 프로젝트 정보와 계약서는 블록에 저장되어 모든 사용자에게 공개되어 위변조를 방지한다. 기존 전자계약에서는 1:1계약을 기반으로 체결되며 제안하는 플랫폼에서는 1:N으로 계약이 이루어져 다자간의 계약이 체결가능하다. 계약 체결에서 정산까지 기존의 전자계약 프로세스에 비해 간소화되어 시간과 장소에 구애 받지 않고 계약이 체결된다. 계약 완료와 동시에 신속하게 정산이 가능하여 제3자 없이 정산이 가능하여 비용절감이 이루어진다.