The Bitcoin network has been online for a decade to successfully prove that the blockchain is a promising technology for the peer-to-peer electronic cash system. Numerous public blockchain systems have come after not only to achieve better scalability but also to expand blockchain applications to various industries. Ethereum, being most successful among them, has envisaged a blockchain system with smart contracts for decentralized applications. Due to the successful operation of decentralized blockchain networks for several years, Bitcoin and Ethereum public blockchains have accumulated billions of transactions arranged in millions of blocks.
Accordingly, historical block and transaction data have become a popular source of studying eco- nomic aspects of cryptocurrencies such as cryptocurrency abuse, anti-money laundering, and monetary flow of businesses. Block explorer services have emerged to provide transaction information stored in those blockchains with additional analytics and user-friendly interfaces. However, the canonical blockchain data is limited to provide block and transaction records in a historical view, i.e., the eventual ordered set of transaction records, that are only the final product of the consensus mechanism among distributed blockchain network nodes. Live block and transaction records corresponded by the network nodes are more abundant and variable, so that observing them plays an important role in understanding the systematic aspects of public blockchain systems.
In this dissertation, we aim to broaden our understanding of blockchain systems through public blockchain measurement. Having established a sound and comprehensive measurement of the network, we conduct in-depth analyses in terms of the discrepancies and the characteristics of the observed events. Our analysis results not only unveil unusual behaviors of blockchain miners and users, but also provide the compelling reasons behind them. The dissertation further aims to enhance the security of blockchain nodes in a peer-to-peer networking perspective by presenting a new blockchain partitioning attack and its countermeasures, which are motivated by our measurement findings.
지난 10년간 비트코인 네트워크는 블록체인이 P2P 전자 현금 시스템을 위한 유망한 기술임을 성공 적으로증명하였다. 더나은확장성및블록체인을다양한산업에적용하기위해그후로도많은퍼블릭 블록체인 시스템이 등장하였다. 그중 가장 성공적으로 평가받는 이더리움은 분산 응용 프로그램을 위한 스마트 계약이 있는 블록체인 시스템을 제공한다. 수년간 비트코인과 이더리움 같은 블록체인 네트워크의 성공적인 운영으로 인해 퍼블릭 블록체인은 수백만 개의 블록에 기록된 수십억 개의 트랜잭션을 축적하였다.
이에 따라, 축적된 블록 및 트랜잭션 데이터는 암호 화폐 남용, 자금 세탁 방지 및 비즈니스의 통화 흐름 과같은암호화폐의경제적측면을연구하는데에있어중요한소재가되었다. 블록익스플로러서비스또한 이러한 블록체인에 저장된 거래 정보를 용이하게 확인하고, 분석할 수 있는 사용자 친화적인 인터페이스와 함께 등장하였다. 그러나 우리가 접근할 수 있는 블록체인 데이터는 분산된 블록체인 네트워크 노드 간 합의 메커니즘의 최종 산물이라는 한계가 있다. 네트워크 노드들에 의해 실시간으로 교환되는 블록 및 트랜잭션 기록은 더 풍부하고 가변적이므로, 이를 관찰하는 것은 퍼블릭 블록체인 시스템을 체계적으로 이해하는데 중요한 역할을 한다.
이 논문에서는 퍼블릭 블록체인 측정을 통해 블록체인 시스템에 대한 이해를 넓히는 것을 목표로 한다. 블록체인 네트워크에 대한 건전하고 포괄적인 측정을 확립한 후, 관찰된 이벤트의 불일치 및 특성 측면에서 심층 분석을 수행한다. 이러한 분석의 결과는 기존에 알려지지 않았던 블록체인 채굴자와 사용자에 대한 새로운 사실을 보여주고, 그 이유를 분석하여 제공한다. 이 논문은 또한 우리의 측정 결과에서 얻은 지식 을 통해 새로운 블록체인 네트워크 분할 공격과 대응책을 제시함으로써 P2P 네트워킹 관점에서 블록체인 노드의 보안을 강화하는 것을 목표로 한다.
