공동 양육권 및 다중 서명에 대한 임계값 선택에 대한 심층 분석

저자: 톰 혼직

출처: https://www.unchained.com/blog/collaborative-multisig-quorum-options

언체인드는 거의 10년 동안 쿼럼 기반 비트코인 ​​수탁 서비스 업계를 선도해 왔습니다. 당사의 제품은 2/3 쿼럼을 기반으로 특별히 설계되었으며, 이는 단일 실패 지점에 대한 걱정 없이 비트코인을 보관할 수 있는 가장 간단한 다중 서명 지갑 구조입니다. 저희는 2/3 쿼럼이 대부분의 상황에서 대부분의 사용자에게 최적의 선택이며, 더 높은 쿼럼 요구 사항은 불필요한 복잡성을 초래한다고 믿습니다.

다중 서명 지갑을 소개하는 글 에서, 우리는 존재 요건의 개념을 설명하기 위해 피라미드 다이어그램을 만들었습니다. 3명 중 2명의 존재 요건이 일반적으로 이상적이며, N명 중 1명 또는 N명 모두의 존재 요건은 단일 장애 지점을 완전히 제거하지 못한다고 지적했습니다. 한편, 3명 중 2명을 초과하는 존재 요건은 특정한 또는 복잡한 요구 사항을 가진 개인이나 기업에게 유용할 수 있습니다.

이제 Unchaied가 더욱 다양한 다중 서명 존재 요건을 지원함에 따라, 여러 옵션의 장단점을 심층적으로 분석해 볼 필요가 있습니다. 이 글에서는 이러한 옵션들의 장단점을 자세히 살펴보고, 비트코인 ​​수탁 보안 모델에 대한 정보에 입각한 선택을 할 수 있도록 돕겠습니다. 먼저 존재 요건 유형, 키 범주, 재량적 접근 권한, 프록시 보험과 같은 몇 가지 개념을 소개하겠습니다.

다중 서명 피라미드 내의 존재 요구 사항 유형

2/3 이상의 다중 서명 존재 요건에 대한 분석에서, 존재 요건을 피라미드 형태로 세 가지 유형( 중앙값 , 중앙값 미만 , 중앙값 초과) 으로 나누면 이해가 용이하다는 것을 발견했습니다. 각 범주 내의 존재 요건은 공통점을 공유합니다.

중간 존재 요건

중앙값 참석 요건은 2/3, 3/5, 4/7 등을 포함하여 다중 서명 피라미드의 중앙선을 따라 나타납니다. K/N 참석 요건이 중앙값 참석 요건인지 여부를 판단하는 공식은 2K - 1 = N 입니다.

중간 수준의 개인 키 보유 요건은 아마도 가장 널리 사용되는 방식일 것입니다. 이는 비트코인에 대한 두 가지 주요 위협, 즉 분실과 도난을 동등하게 해결하기 때문입니다. 만약 개인 키 보유 요건이 1-of-N처럼 지나치게 극단적이라면, 도난 방지 측면에서 상대적으로 취약합니다. 도둑이 단 하나의 개인 키만 찾아도 자금에 접근할 수 있기 때문입니다. 반대로, N-of-N처럼 지나치게 극단적이라면 분실 방지 측면에서도 취약합니다. 개인 키 하나라도 손상되거나 분실되면 자금에 접근할 수 없게 되기 때문입니다. 따라서 중간 수준의 개인 키 보유 요건은 이러한 두 가지 위협에 대해 동등한 수준의 보호 기능을 제공합니다.

출석 요건이 중간값보다 낮음

초기 요구사항 중 중앙값보다 낮은 요구사항은 피라미드의 왼쪽 절반에 위치하며, 여기에는 4개 중 2개, 5개 중 2개, 6개 중 2개, 6개 중 3개 등이 포함됩니다. 이를 결정하는 공식은 2K - 1 < N 입니다. 이 분석에서는 단일 실패 지점을 제거할 수 없는 N개 중 1개 요구사항은 제외합니다.

중앙값 요구 조건과 비교했을 때, 중앙값 미만의 존재 요구 조건은 개인 키 분실에 대한 보호 수준을 높이는 대신 무단 접근(즉, 도난)에 대한 보호 수준을 약간 낮춥니다. 이는 당연한 결과인데, 전체 키 개수가 동일하다면 비트코인을 탈취하는 데 필요한 키의 비율이 줄어들어 해당 비트코인에 접근하기가 더 쉬워지기 때문입니다.

존재 요건은 중앙값보다 큽니다.

중앙값보다 높은 초기 현장 요구 사항은 피라미드의 오른쪽 절반에 위치하며, 여기에는 4개 중 3개, 5개 중 4개, 6개 중 4개, 6개 중 5개 등이 포함됩니다. 이를 결정하는 공식은 2K - 1 > N 입니다. 마찬가지로, 이 분석에서는 단일 실패 지점을 제거할 수 없기 때문에 N개 중 N개 존재 요구 사항을 제외합니다.

중앙값보다 높은 접속 시간 요구 조건은 중앙값보다 낮은 이른 아침 접속 시간 요구 조건과 정반대입니다. 이러한 조건은 도난 방지에는 더 높은 보호 기능을 제공하지만 분실 방지에는 상대적으로 낮은 보호 기능을 제공합니다. 비트코인을 복구하는 데 더 많은 키가 필요하기 때문에 접근이 더욱 어려워지는 것은 당연합니다.

주요 분류: 자체 관리 및 에이전트 관리

이 분석의 또 다른 중요한 요소는 다중 서명 장치에 사용되는 키를 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있다는 점입니다. 자체 관리 키는 본인이 보유하는 키이며, 비트코인 ​​재무부의 경우처럼 공동 조직 구성원이 보유하는 키입니다. 반면 위임 키는 키 에이전트 가 보유하는데, 이 에이전트는 비트코인 ​​소유자가 아니라 소유자가 다중 서명 장치 내에서 키를 보호하고 운영하기 위해 고용한 사람입니다. 이러한 구분은 다중 서명 요구 사항 내에서도 매우 다양한 관리 구조를 형성할 수 있음을 의미하기 때문에 중요합니다.

예를 들어, 2/3의 현장 확인이 필요한 다중 서명 수탁 기관이 네 가지의 서로 다른 키 유형 구성을 가질 수 있다고 가정해 보겠습니다. 각 구성은 인출을 승인하는 고유한 키 조합 세트를 생성하는데, 이를 " 접근 패턴 "이라고 합니다.

위 표에서 볼 수 있듯이, 일부 보관 방식은 다른 방식보다 더 다양한 접근 방식을 제공하는데, 이는 콜드 스토리지에서 비트코인을 인출할 때 물리적으로 현장에 있어야 하는 사용자에게 더 매력적일 수 있습니다.

키 배열 및 접근 모드 표기법

이 문서에서는 키 구성 및 액세스 패턴을 보다 정확하게 나타내기 위해 약어 시스템을 사용합니다. "자체 관리 키 2개와 에이전트 관리 키 1개" 구성은 "2S/1A"(슬래시 사용)로 약칭합니다. "자체 관리 키 1개 + 에이전트 관리 키 1개" 액세스 패턴은 "1S + 1A"(더하기 기호 사용)로 약칭합니다.

또한, 다중 서명 구성에서는 특정 액세스 모드에 부합하는 여러 개의 서로 다른 키 조합이 존재할 수 있으며, 이는 서로 다른 구성을 비교할 때 중요한 요소입니다. 특정 액세스 모드에서 허용되는 서로 다른 키 조합의 집합은 "(1S+1A) ² "와 같이 표현될 수 있는데, 이는 해당 액세스 모드에서 두 가지 다른 키 조합이 더 존재함을 의미합니다.

이러한 표기법을 사용하면 3명 중 2명이 서명해야 하는 다중 서명 요건에 관한 표는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

에이전트 관리 키의 하위 범주

일반적으로 자체 관리 키는 저장 위치만 다를 뿐 대부분 유사하지만, 에이전트가 관리하는 키는 에이전트 유형에 따라 구분할 수 있습니다. 특히, 키 관리에 능숙한 전문 기관 에서 관리하는 키와 특정 키 관리를 담당하는 가까운 친구 나 가족 구성원이 관리하는 키를 구분하는 것이 일반적입니다. 언체인드는 " 연결 " 기능을 도입한 이후로 이러한 두 가지 유형의 에이전트 관리 키를 모두 지원합니다.

이러한 대리인들이 관리하는 키의 유형을 구분하는 것도 유용합니다. 전문 기관은 일반적으로 체계적인 보안 장치와 프로세스를 갖추고 있기 때문에 친구나 가족보다 키 관리 경험이 더 많습니다. 반면, 친구나 가족은 시간적 제약이 있는 상황처럼 기관의 절차가 번거롭게 느껴질 수 있는 경우에 유리할 수 있습니다.

자체 접근 및 대리인 보험

다중 서명 존재 요건 체계를 평가하는 가장 중요한 지표 중 하나는 사용자에게 자율적인 접근 채널 및/또는 프록시 보장을 제공하는지 여부입니다. 자율적 접근이란 보관된 비트코인에 대해 키 프록시의 도움 없이 사용자가 직접 관리하는 키만으로 완전히 접근할 수 있음을 의미합니다. 반면 , 프록시 보장은 사용자가 직접 관리하는 키를 모두 분실하더라도, 해당 체계에 비트코인 ​​인출을 승인할 수 있는 충분한 프록시 관리 키가 확보되어 있으므로 보관된 비트코인을 인출할 수 있음을 의미합니다.

자체 관리형 접근 권한은 제3자의 개입 없이 비트코인에 독립적으로 접근하려는 경우 유용합니다. 하지만 공격자가 자금을 갈취할까 봐 걱정된다면 바람직하지 않을 수 있습니다. 에이전트 보험은 자체 관리형 키를 모두 분실할까 봐 우려될 때 유용한 기능이지만, 키 브로커가 공모하여 비트코인을 훔칠까 봐 걱정된다면 오히려 불편할 수 있습니다.

앞서 언급한 두 가지 특징의 단점은 특정 기술을 통해 완화될 수 있다는 점도 주목할 만합니다. 자율적인 접근 권한을 제공하고 자체 관리 키를 공간적으로 충분히 분산시키면 개인 안전에 대한 위협이 재정적 손실로 이어질 가능성이 줄어듭니다. 에이전트 보험이 포함된 시스템을 구축하고 에이전트를 신중하게 선정하면 담합 가능성을 극히 낮출 수 있습니다. 핵심 에이전트들이 서로의 존재를 알지 못하도록 하는 것도 가능합니다. 핵심 에이전트의 책임을 전문 기관과 가족에게 분산시켜 기관/정부 차원의 배신과 개인적 배신 등 다양한 유형의 배신을 유도할 수도 있습니다.

평가 중간 존재 요건

중간 존재 요건은 자율적 접근과 에이전트 보험 중 하나를 선택하도록 강제한다는 점에서 흥미롭습니다. 중간 존재 요건이 적용되는 시스템에서는 어떤 키 구성도 두 가지 특성을 동시에 가질 수 없으며, 두 가지 특성을 모두 결여할 수도 없습니다.

이제 중간값 충족 요건의 가장 간단한 예인 3명 중 2명과 5명 중 3명을 자세히 살펴보겠습니다.

2/3 멀티시그니처

2/3 다중 서명 요건은 전체 키 개수와 관리 복잡성을 최소화하면서 단일 장애 지점을 효과적으로 방지하기 때문에 가장 널리 권장되는 방식입니다. 또한 다양한 목적에 맞는 여러 가지 키 구성 옵션을 제공합니다. 3S/0A 방식은 키 브로커를 사용하지 않고도 자체적으로 설정할 수 있으며, 그 장단점은 이전 글 에서 분석했습니다. 2S/1A는 독립적인 접근 권한을 유지하면서 공동 수탁 관계를 구축하는 좋은 방법입니다. 1S/2A와 0S/3A는 키 수탁 책임을 최소화하는 방식이며, 단일 비트코인 ​​수탁 기관을 신뢰할 필요가 없습니다.

5명 중 3명 다중 서명

더 많은 키와 복잡성 증가라는 대가를 치르더라도, 5개 키 중 3개 키의 존재 요건은 단일 실패 지점뿐만 아니라 "2개 실패 지점"(즉, 키 두 개를 잃어버리더라도 자금을 복구할 수 있음)까지 제거합니다. 이는 "3개 실패 지점"을 제거하기 위한 최소 요건이 7개 키 중 4개 키의 존재 요건인 것과 마찬가지로, 이를 달성하기 위한 최소 요건입니다. 실제로 대부분의 사람들은 장기적으로 비트코인을 안전하게 보호하기 위해 단일 실패 지점만 해결하면 됩니다.

5명 중 3명 출석 요건에는 3S/2A와 같은 흥미로운 키 구성 방식이 포함되어 있는데, 이는 자체 접근을 허용하면서도 대부분의 자체 관리 키를 분실했을 경우 복구 경로를 제공합니다. 반면 2S/3A는 세 명의 다른 대리인을 통해 대리인 보험을 제공하며, 단 한 명의 대리인과 두 개의 자체 관리 키만으로 자금을 인출할 수 있습니다.

출석 요건이 중앙값보다 낮으면 출석 요건을 평가하십시오.

중앙값 미만의 접근 요구 사항은 자금 사용을 위해 대부분의 키를 요구하지 않는다는 점에서 독특합니다. 따라서 이 범주는 가장 적은 수의 키로 가장 다양한 접근 패턴과 키 조합을 생성합니다. 이는 자율적 접근과 에이전트 보증 접근을 모두 허용하는 구성을 생성 할 수 있는 유일한 접근 요구 사항입니다.

출석 요구 조건이 중간값보다 낮은 가장 간단한 두 가지 예, 즉 4명 중 2명과 5명 중 2명의 출석 요구 조건을 살펴보겠습니다.

4개 중 2개의 다중 서명

2-of-4 멀티시그니처가 제공하는 접근 모드는 2-of-3 멀티시그니처가 제공하는 접근 모드와 크게 다르지 않지만, 2S/2A 모드는 예외입니다. 이 구성은 2-of-4 존재 요건이 세 가지 접근 모드를 생성할 수 있는 최소 멀티시그니처 존재 요건임을 나타내기 때문에 특별합니다. 마찬가지로, 3-of-6은 네 가지 접근 모드를 생성할 수 있는 최소 요건이며, 그 외의 경우도 마찬가지입니다.

2S/2A 키 구성 방식은 자체 관리 접근 권한과 에이전트 보험을 모두 확보할 수 있는 가장 간단한 방법입니다. 에이전트 에 의존하지 않고 비트코인에 독립적으로 접근하고 싶지만, 자체 관리 키를 완전히 분실했을 경우 에이전트의 도움을 받을 수 있는 가능성 도 고려한다면 이 방식이 매력적인 선택이 될 수 있습니다.

2/5 다중 서명

2-of-5 멀티시그니처와 2-of-4 멀티시그니처를 비교해 보면, 접근 패턴의 종류는 크게 다르지 않습니다. 주요 차이점은 어떤 접근 패턴을 생성하든 가능한 키 조합의 수가 더 많다는 점이며, 이는 2-of-6 및 2-of-7 멀티시그니처에서 요구되는 총 키 개수가 더 많은 이유와도 같습니다. 따라서 특정 접근 패턴을 다른 패턴보다 우선시해야 하는 경우, 이러한 차이가 중요하게 작용할 수 있습니다.

필수 참석률은 중앙값보다 높습니다.

중간값보다 높은 접근 요구 조건의 특징은 자금을 사용하려면 절대 다수에게 키가 필요하다는 점입니다. 따라서 이러한 분류는 가장 적은 수의 접근 패턴과 키 조합을 생성합니다. 이는 자율적 접근 과 에이전트 보험이 모두 부족한 구성이 발생할 가능성이 있는 유일한 접근 요구 조건입니다.

출석 요구 조건이 중앙값보다 높은 가장 간단한 두 가지 예, 즉 4명 중 3명과 5명 중 4명의 출석 요구 조건을 살펴보겠습니다.

4명 중 3명 다중 서명

동일한 키 구성에서 3-of-4 다중 서명 방식은 2S/2A 여부만 다를 뿐, 3-of-5 다중 서명 방식과 본질적으로 동일합니다. 이는 가장 단순한 키 구성 방식으로, 자발적 접근이나 대리인 보험을 제공하지 않습니다. 따라서 개인 안전을 중시하여 출금 과정에 핵심 대리인의 참여를 원하는 동시에 핵심 대리인 간의 담합을 방지하고자 하는 사용자에게 적합할 수 있습니다. 이러한 두 가지 우려는 모두 도난 위험과 관련이 있으며, 이는 (키 분실 위험에 비해) 평균적인 현장 상주 요건에서 우선시하는 위험보다 더 큰 리스크 입니다.

5개 중 4개의 복수 서명

3/4 요건과 비교했을 때, 4/5 요건은 추가 키가 필요하며 출금 승인을 위한 추가 키도 필요합니다. 이로 인해 자금 이체가 더욱 어려워지고 접근 권한 상실 리스크 커집니다. 기기에 있는 두 개의 키 중 하나라도 분실되거나 손상되면 보관 중인 비트코인에 영구적으로 접근할 수 없게 됩니다. 2/3과 같은 다른 존재 요건도 이와 유사한 문제를 가지고 있지만, 필요한 키의 개수가 많을수록(예: 5개) 분실 및 손상 리스크 더욱 커집니다. 반면, 4/6과 같이 중간값보다 높은 존재 요건은 피라미드 구조의 중심에 더 가깝기 때문에 상대적으로 리스크 낮습니다.

이상적인 저장 장치를 결정하세요

앞서 설명드린 것처럼, 다중 서명 지갑은 다양한 접속 요구 사항과 키 구성 방식을 제공하여 고도로 맞춤화된 비트코인 ​​보관 솔루션을 제공합니다. 몇몇 옵션은 최고처럼 보일 수 있지만, 모든 관련 장단점을 이해하면 자신에게 가장 중요한 기능을 우선순위로 정하여 선택의 폭을 좁힐 수 있습니다.

우리가 스스로에게 던져볼 수 있는 질문은 다음과 같습니다.

• 비트코인 키를 안전하게 보호할 의향과 자신감이 있으신가요?
• 재량적 접근 권한이 당신에게 좋은 것일까요, 나쁜 것일까요?
• 보험 설계사를 통한 보험 가입은 당신에게 좋은 선택일까요, 아니면 나쁜 선택일까요?
• 더 많은 요소로 구성된 복잡한 구성이 불편하신가요, 아니면 비즈니스 또는 조직의 요구 사항을 충족하는 데 필요한 방식이라고 생각하시나요?
• 접근 권한 상실이나 도난으로 인한 비트코인 ​​손실을 방지하는 것과 같은 특정 보호 조치를 강력하게 선호하십니까?

이러한 문제들을 고려할 때, 대부분의 사람들은 2/3 인원 상주 요건 내에서 특정 키 구성 방식이 자신들의 목표를 충족한다고 생각할 것입니다. 그러나 일부는 맞춤 설정 기능을 강화하기 위해 3/5 인원 상주 요건을 선택하거나, 자율 접근 및 에이전트 보험을 동시에 확보하기 위해 2/4 인원 상주 요건을 선택하거나, 자금을 장기간 안전하게 보관하기 위해 3/4 인원 상주 요건을 선택하거나, 심지어 키 분실에 대한 보호 기능을 추가하면서 3/4 요건과 유사한 효과를 내기 위해 4/6 인원 상주 요건을 선택할 수도 있습니다.

(위에)