IoT 센서 데이터 무결성 확보를 위한 블록체인 기반 방범·증거 체계

초록

본 논문은 물리적 변조 방지 센서가 주기적으로 서명한 읽기값을 해시 체인과 Merkle 트리로 연결하고, 이를 블록체인에 증거로 기록함으로써 중간 서비스가 불신뢰하더라도 데이터의 출처·시간·위치를 검증할 수 있는 일반화된 프레임워크를 제안한다. 데이터 손실을 대비해 a‑past 링크를 활용한 중복 해시 DAG를 도입하고, 시뮬레이션을 통해 검증 가능성 및 비용 효율성을 입증한다.

상세 분석

이 논문은 IoT 환경에서 데이터 위변조 위험을 근본적으로 해결하고자 하는 시도이다. 기존 연구가 RFID와 문서 선택적 공개에 초점을 맞춘 반면, 여기서는 센서·액추에이터 전반에 적용 가능한 구조를 설계한다. 핵심은 세 가지 요소다. 첫째, 물리적 변조 방지(PUF 등) 기반의 ‘tamper‑evident’ 센서가 자체적으로 디지털 서명을 수행한다는 점이다. 이는 센서 자체가 신뢰할 수 있는 ‘루트 오브 트러스트’가 됨을 의미한다. 둘째, 각 읽기값을 이전 해시와 a‑past 해시(a‑step back)와 연결해 DAG 형태의 중복 해시 체인을 만든다. a‑past 링크는 연속적인 데이터 손실이 발생해도 최소 a‑1개의 연속 손실을 견디며, 가장 가까운 체크포인트까지 역추적이 가능하도록 설계되었다. 셋째, 모든 읽기값의 최종 다이제스트를 Merkle 트리로 집계해 루트 해시만을 블록체인에 기록한다. Merkle 트리를 이용하면 개별 증거를 별도 비용 없이 검증할 수 있으며, 스마트 컨트랙트를 통해 블록 번호와 저장 여부를 확인한다.

시뮬레이션에서는 10,000개의 합성 읽기값에 대해 손실 확률 p∈