Enabling SQL-Query Processing for Ethereum-based Blockchain Systems

Abstract

블록체인은 신뢰할 수 없는 분산된 환경에서 일관되고 신뢰할 수 있는 합의를 제공하기 위해 고안되었다. 또한 블록체인 내 스마트 컨트랙트를 통해 사용자는 중간의 신뢰 기관이 필요 없이 다양한 계약을 할 수 있다. 하지만 블록체인에 스 마트 컨트랙트의 상태를 검색하는 데는 몇 가지 문제가 존재한다. 예를 들어, 외부 데이터베이스 또는 사용자가 정의한 데이터 구조를 사용하여 범위 내의 스마트 계 약에서 데이터를 검색이 가능하므로, 관리 비용이 증가하고 및 블록체인 시스템의 전반적인 성능이 저하 될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 블록체인 (blockchain) 시스템에서 SQL 질의 연산을 가능하게 하는 기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 스마트 컨트랙트 등록 및 질의 관리자가 존재하며 이는 사용자 정의 데이터 구조 없이 신속하게 범위 데이터를 검색하고 외부 데이터베이스 없이도 저렴한 비용으로 관리할 수 있다. 본 논문은 Ethereum 기반 블록체인 시스템인 쿼럼(quorum)에 구현하고 이를 시맨틱 벤치마 크를 사용하여 평가하였다. 실험 결과는 제안한 기법을 사용한 시스템에서 메모리 사용량이 적고, 기존 시스템보다 최대 22배까지 검색 성능을 향상할 수 있음을 보여준다.

A blockchain is designed to make a consistent and reliable agreement in an unreliable and decentralized environment. It also permits processing transactions, making smart contracts, which allows end-users to perform the contracts without any intermediate entities. However, there are some challenges in retrieving the state in a smart contract on the blockchain. For example, an external database or user-defined data structures can be used to retrieve the data from a smart contract in a range, which can increase the management overhead and decrease the overall performance of the blockchain system. In this paper, we propose a scheme that enables SQL query operations in a blockchain system. In our proposed scheme, the register and query managers provide fast retrieval of range data without any user-defined data structure, and management at low cost without any external database, respectively. We have implemented our scheme on quorum which is an Ethereum-based blockchain system and evaluated it using a synthetic benchmark. The experimental results show that our system can improve the search performance up to about 22x compared with the existing system with low memory usage.