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두바이 경찰은 두바이에서 열린 세계 경찰 정상 회의에서 범죄 수사와 관련된 안전한 데이터 관리에 초점을 맞춘 카르다노 기반 시범 프로젝트를 시연했습니다. 블록체인을 사용하면 정보가 변경되지 않고 여러 당사자가 추적할 수 있도록 보장합니다. 이는 데이터의 무결성을 보장하며, 정보의 정확성이 사건의 성패를 좌우할 수 있는 범죄 수사에서 매우 중요한 요소입니다. 시스템의 구체적인 운영 방식은 공개할 수 없지만, 블록체인이 데이터 무결성을 보호하는 방법에 대한 개요를 제공할 수 있습니다. 이 글에서는 해싱(hashing)과 타임스탬프의 역할을 중심으로 이 프로세스가 어떻게 작동하는지 설명합니다.
데이터 무결성을 보장하는 방법
디지털 세상에서는 데이터의 무결성을 보장하는 것이 무엇보다 중요합니다. 이와 관련해 특히 효과적인 것으로 입증된 기술 중 하나는 일종의 디지털 공증인으로 사용될 수 있는 블록체인입니다.
이를 위해서는 상호 연결된 두 개의 시스템이 나란히 작동해야 합니다:
- 데이터베이스: 실제 데이터나 문서가 저장되는 곳입니다. 데이터베이스는 데이터를 효율적으로 저장, 검색 및 관리하도록 설계됩니다. 대량의 데이터와 문서와 같은 복잡한 데이터 구조를 처리할 수 있습니다. 그러나 데이터베이스에는 데이터 무결성을 보장하는 메커니즘이 있지만 위조나 변조에 취약할 수 있습니다.
- 블록체인: 데이터나 문서의 해시가 저장되는 곳입니다. 블록체인은 실제 데이터를 저장하는 것이 아니라 데이터의 고유한 해시를 저장합니다. 이 해시는 데이터의 디지털 지문과 같은 역할을 합니다. 데이터가 변경되면 해시도 변경됩니다. 블록체인은 불변하기 때문에(즉, 한 번 기록된 데이터는 변경할 수 없음) 데이터 해시에 대한 변조 방지 기록을 보유하게 됩니다.
그림은 데이터베이스와 블록체인과의 통합을 보여줍니다. 중앙 집중식 또는 분산형 데이터베이스는 대량의 데이터를 처리할 수 있도록 설계되었습니다. 반면 블록체인은 메타데이터를 포함할 수 있는 트랜잭션만 저장합니다. 이 메타데이터에는 문서 해시가 포함될 수 있으며, 저장된 데이터를 블록체인에 변경 불가능한 기록과 연결합니다.
문서가 데이터베이스에 추가되면 해당 문서의 해시가 생성되어 블록체인에 추가됩니다. 블록체인은 타임스탬프와 함께 해시를 기록하여 문서의 존재와 특정 시점의 상태에 대한 검증 가능하고 변조 방지된 기록을 제공합니다.
문서의 무결성을 확인해야 하는 경우, 데이터베이스에서 문서를 검색하여 해시를 계산한 다음 이를 블록체인에 저장된 해시와 비교합니다. 일치하면 문서가 변조되지 않았다는 확신을 가질 수 있습니다.
이 이중 시스템은 데이터베이스와 블록체인의 강점을 모두 활용합니다. 데이터베이스는 대용량 문서를 효율적으로 저장하고 검색할 수 있는 반면, 블록체인은 데이터 무결성을 보장하는 강력한 위변조 방지 메커니즘을 제공합니다. 이는 디지털 문서의 무결성을 유지하기 위한 강력한 조합입니다.
해싱: 디지털 지문
해싱은 문서와 같은 입력을 받아 고정된 크기의 바이트 문자열을 반환하는 프로세스입니다. 출력, 즉 해시는 입력 데이터에 대한 디지털 지문과 유사합니다. 각각의 고유한 문서에는 고유한 해시가 있으며, 문서가 조금만 변경되어도 완전히 다른 해시가 생성됩니다.
문서에서 해시를 생성하는 과정은 세 단계로 이루어집니다:
- 해시 함수를 선택합니다: 해시 함수는 컴퓨팅에 사용되는 특수한 유형의 암호화 함수입니다. SHA-256 또는 MD5와 같은 다양한 해시 함수를 선택할 수 있습니다.
- 문서 입력하기: 해시 함수에 문서를 입력합니다. 이 문서는 모든 크기와 형식이 가능합니다.
- 해시 계산하기: 해시 함수는 입력 문서를 처리하여 고정된 크기의 바이트 문자열(일반적으로 16진수 형태)을 생성합니다. 이것이 바로 해시입니다.
해시에는 다음과 같은 특징이 있습니다.
각각의 고유한 문서에는 고유한 해시가 있습니다. 마침표를 추가하는 등 문서에 약간의 변경만 있어도 완전히 다른 해시가 생성됩니다.
문서의 크기에 상관없이 해시는 항상 같은 크기입니다.
해시 함수는 단방향 함수입니다. 즉, 이 과정을 되돌리기란 계산적으로 불가능합니다. 주어진 해시를 통해 원본 문서를 도출할 수 없습니다.
해시를 다시 계산하고 원본 해시값과 비교하여 문서의 무결성을 확인할 수 있습니다. 일치하면 문서가 변조되지 않은 것입니다.
블록체인에 해시 저장하기
해시가 생성되면 블록체인에 저장할 수 있습니다. 블록체인은 여러 컴퓨터에 걸쳐 트랜잭션을 기록하는 탈중앙화된 분산형 디지털 원장으로, 모든 후속 블록을 변경하지 않고는 관련 기록을 소급하여 변경할 수 없습니다.
해싱의 진정한 힘은 문서의 무결성을 검증하는 데 사용된다는 점에서 비롯됩니다. 나중에 문서를 확인해야 하는 경우, 문서를 다시 해시하고 이 새 해시를 블록체인에 저장된 해시와 비교할 수 있습니다. 일치하면 문서가 변경되지 않은 것입니다. 일치하지 않으면 문서가 변경된 것입니다.
그림은 문서 3의 향후 검증 과정을 보여줍니다. 데이터베이스에서 가져온 문서 3에서 새로운 해시를 생성하고 이전에 블록 3에 저장된 해시와 비교합니다. 해시가 일치하면 문서 3이 변경되지 않았으며, 그 내용이 처음에 해시 3이 블록체인에 기록되었을 때와 동일하다는 것을 확인합니다.
문서의 해시가 블록체인에 추가되면 타임스탬프가 찍힙니다.
타임스탬프는 해당 문서가 특정 시점에 존재했음을 증명합니다. 문서의 해시를 블록체인에 저장하면 네트워크는 자동으로 타임스탬프를 추가합니다. 이 타임스탬프는 해시가 블록체인에 추가된 정확한 순간입니다. 타임스탬프는 문서가 적어도 타임스탬프만큼 일찍 존재했음을 증명하는 역할을 합니다.
타임스탬프가 블록체인에 추가되면 변경할 수 없습니다. 이는 블록체인의 불변성이라는 속성 때문입니다. 따라서 타임스탬프는 문서의 해시가 블록체인에 추가된 시점에 대한 불변의 기록 역할을 합니다.
타임스탬프는 데이터가 블록체인에 언제 추가되었는지에 대한 시간순 기록을 제공합니다. 이러한 추적성은 금융 거래나 공급망 관리와 같이 이벤트의 순서가 중요한 시나리오에서 매우 중요합니다.
타임스탬프를 사용하면 기업은 데이터의 진위 여부를 부인할 수 없습니다. 타임스탬프는 데이터가 특정 시점에 존재했음을 증명하는 역할을 하므로 기업이 데이터의 발신 또는 수신을 부인하지 못하도록 방지합니다.
기존 데이터베이스는 일반적으로 데이터를 수정하거나 삭제할 수 있는 권한을 가진 관리자가 관리합니다. 이는 데이터의 무결성이 이러한 관리자의 행동에 의존한다는 것을 의미하므로 잠재적인 취약점이 존재합니다. 다양한 보안 조치와 프로토콜에도 불구하고 이 시스템은 본질적으로 부인 방지, 추적 가능성, 검증 및 불변성을 보장할 수 없습니다.
반면 블록체인은 다르게 작동합니다. 블록체인은 탈중앙화된 시스템으로, 데이터를 변경하거나 삭제할 수 있는 권한을 가진 단일 관리자가 존재하지 않습니다. 대신 네트워크의 모든 참여자가 블록체인을 유지하고 검증합니다. 이러한 탈중앙화 덕분에 블록체인은 본질적으로 데이터 무결성을 보장할 수 있습니다.
블록체인에서 데이터는 블록에 저장되며, 각 블록은 이전 블록의 해시를 포함함으로써 이전 블록과 연결됩니다. 이렇게 하면 블록의 체인(따라서 '블록체인’이라는 이름)이 생성되고 모든 데이터를 추적할 수 있고 변경할 수 없게 됩니다. 일단 블록이 체인에 추가되면 변경하거나 제거할 수 없으므로 데이터의 불변성이 보장됩니다.
또한 블록체인의 모든 트랜잭션은 네트워크의 모든 참여자에게 투명하게 공개되므로 추적과 검증이 보장됩니다. 이러한 투명성은 블록체인의 암호화 보안과 결합되어 부인 방지를 보장합니다.
두바이 경찰을 위한 파일럿 프로젝트
두바이 경찰이 시범 프로젝트에서 카르다노로 테스트하고 있는 시스템의 구체적인 내용은 공개되지 않았습니다. 그러나 공개된 내용에 따르면, 이 시스템은 이 글의 앞부분에서 설명한 것과 유사하게 운영될 것으로 보입니다.
이 시스템에서는 범죄 수사 과정에서 생성된 문서와 법의학 증거가 블록체인에 직접 저장되는 것이 아니라 카르다노에 연결된 데이터베이스에 저장됩니다. 카르다노 원장은 해시 형태의 메타데이터만 저장합니다. 이러한 해시는 개별 문서 또는 전체 문서 세트를 나타낼 수 있습니다.
이 시스템은 암호화와 탈중앙화 신원(DID)을 사용해 누가 언제 시스템에 정보를 입력했는지 추적할 수 있을 것으로 예상됩니다.
또한 권한이 있는 개인만 정보에 액세스할 수 있도록 하는 조치도 마련되어야 합니다.
이론적으로는 문서가 데이터베이스에서 의도적으로 삭제되거나 유실되는 것은 가능하지만, 원본 문서를 가진 조사자는 문서가 시스템에 입력된 이후 문서 내용(자신이 소유하고 있는 문서)이 변경되지 않았음을 입증할 수 있습니다. 이는 문서의 해시를 생성하고 블록체인에 기록된 해시와 비교하여 조사 중에 수집된 증거를 안전하게 보호하는 방식으로 이루어집니다.
* Source: https://cexplorer.io/article/how-timestamps-protect-data-integrity
* Translation: Ilhun@CryptoVeri 
enics_sky@naver.com
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