KCI등재
블록체인 샤딩 클러스터링 분석 및 수정된 K-means 알고리즘 연구 = Blockchain Sharding Clustering Analysis and modified K-means Algorithm
저자
발행기관
학술지명
아시아태평양융합연구교류논문지(Asia-pacific Journal or Convergent Recearch Interchange)
권호사항
발행연도
2023
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
수록면
1-11(11쪽)
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블록체인의 트랜잭션 처리 속도를 향상시키기 위해 샤딩이 제안되었으며, 이 분야에는 상당한 연구 노력이 투입되고 있다. 수많은 샤딩 관련 연구 중에서, K-means 알고리즘인 클러스터링 기법이 주요한 도구로 부상하였다. 이 알고리즘은 유사한 특성을 가진 노드를 그룹화한다. 그러나 이를 샤딩에 직접 적용할 때 특정 문제점이 발생한다. 구체적으로, 그룹화되지 않은 "잉여 노드"가 생길 수 있거나, 일부 샤드가 거래의 대부분을 과도하게 처리할 수 있다. 이러한 불균형은 샤드 전체에 걸쳐 로드 밸런싱 문제를 초래한다. 본 논문은 블록체인 샤딩에 특화된 수정된 K-means 알고리즘을 제안한다. 기존의 방식에서는 리더가 무작위로 선택되었지만, 개선된 모델은 유사성 측정에 기반하여 리더를 선정한다. 이는 노드의 보다 균일한 분포를 보장한다. 더욱이, 주류그래프와 비주류그래프를 구분함으로써 잉여 노드 문제를 해결한다. 이런 의도적인 분류는 클러스터링 후 방치되는 노드가 없도록 보장한다. 결과적으로 모든 샤드는 그 안의 모든 트랜잭션을 효율적이고 균일하게 처리할 수 있다.
더보기To enhance the transaction processing speed of blockchains, sharding has been proposed, with significant research efforts being devoted to this domain. Among the plethora of sharding-related investigations, the K-means algorithm, a clustering technique, has emerged as a pivotal tool. This algorithm clusters nodes that exhibit similar characteristics. However, its direct application to sharding poses certain challenges. Specifically, there might be "residual nodes" that aren't grouped, or some shards might disproportionately handle a bulk of transactions. Such imbalances subsequently lead to load-balancing issues across the entirety of the shards. This paper introduces a novel approach by proposing a modified K-means algorithm tailored explicitly for blockchain sharding. Instead of the traditional method where leaders are chosen at random, our enhanced model bases its leader selection on similarity measures. This subtle yet impactful change ensures a more homogenous distribution of nodes. Furthermore, by distinguishing between primary (mainstream) and secondary (offstream) graphs, our approach addresses the challenge of residual nodes. This intentional classification guarantees that post-clustering, there are no nodes left unattended. As a result, every shard is equipped to handle all its transactions efficiently and uniformly. By integrating these advancements, we aim to foster a more efficient and equitable blockchain environment, making strides in addressing existing shortcomings in the realm of sharding.
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