블록체인 기반 로그 불변 저장 서비스

초록

본 논문은 클라우드 서비스 로그의 변조 방지를 위해 블록체인 기술을 활용한 Logchain 시스템을 제안한다. Logchain을 서비스 형태(LCaaS)로 구현하여 이더리움 퍼블릭 체인에 연동하고, 100 log/s 처리량과 평균 23 초의 “시일” 시간을 달성하였다.

상세 분석

Logchain은 클라우드 서비스 제공자(CSP)와 소비자(CSC) 사이에 존재하는 로그 신뢰성 문제를 근본적으로 해결하고자 설계되었다. 기존 로그는 CSP가 전적으로 관리·소유하기 때문에, 로그 조작이나 삭제 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위해 저자들은 블록체인의 불변성과 분산 합의 메커니즘을 도입하였다. 특히, 블록체인 자체의 확장성 한계를 극복하기 위해 두 단계 계층 구조를 도입했는데, 상위 체인(슈퍼 블록체인)이 하위 체인(원형 블록체인)의 무결성을 검증한다. 이 설계는 “절대 제네시스 블록”, “상대 제네시스 블록”, “터미널 블록”, “슈퍼 블록” 등 새로운 블록 유형을 정의함으로써, 하위 체인의 블록들을 하나의 슈퍼 블록에 집계하고, 상위 체인에서 한 번에 검증하도록 한다. 결과적으로 검증 연산이 크게 감소해 트랜잭션 처리량이 향상된다.

LCaaS 구현에서는 사설 블록체인 위에 Logchain을 구축한 뒤, 이를 퍼블릭 이더리움 네트워크와 연동한다. 로그 파일 자체는 사설 체인에 저장하고, 로그의 해시값과 디지털 서명만을 이더리움에 기록한다. 이렇게 하면 이더리움의 가스 비용을 최소화하면서도, 퍼블릭 체인의 투명성을 확보할 수 있다. 테스트 환경은 이더리움 테스트넷(Ropsten)과 MetaMask Faucet을 이용했으며, Solidity 스마트 컨트랙트로 LCaaS 인터페이스를 구현하였다.

성능 평가에서는 트랜잭션당 로그 파일 다이제스트(64 byte)만 전송하고, Postman을 이용해 36가지 조합(tps, 원형 체인 길이 n, 가스 가격 g)의 부하 실험을 수행했다. Pearson·Spearman 상관 분석과 선형 회귀 결과, tps, n, g 모두 응답 시간에 통계적으로 유의미한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이는 이더리움 네트워크 자체가 처리량 변동을 흡수했기 때문이다. 다만 가스 가격이 낮을수록 일부 슈퍼 블록의 처리 시간이 32 초 이상으로 늘어나는 경향이 있었으며, 극히 드물게 3~5분, 혹은 23분까지 지연된 사례도 관찰되었다. 전체 3089건 중 0.19 %에 불과한 비정상 지연이었지만, 서비스 수준 협약(SLA) 관점에서 무시할 수 없는 위험 요소로 남는다.

결론적으로 Logchain은 로그 변조 방지와 투명한 증거 제공을 가능하게 하며, 블록체인 계층화 설계를 통해 기존 블록체인의 확장성 문제를 완화한다. 향후 연구에서는 프라이빗 블록체인(예: Hyperledger Fabric)과의 연동을 검토하고, 가스 비용 최적화 및 지연 최소화를 위한 프로토콜 개선이 필요하다.