함정 전투체계 네트워크 시뮬레이터를 위한 블록체인 기반 검증 시스템 = Blockchain-Based Verification System for Naval Combat System Network Simulator

국문 초록 (Abstract)

현재 방위 패러다임은 네트워크 중심전(NCW, Network Centric Warfare)으로 변화하고 있으며, 해군 분야에서는 이를 구현하기 위해 함정, 항공기, 지휘소 등 해군 플랫폼을 상호 연결하는 네트워크 중심의 전투체계 구축이 추진되고 있다. 이에 따라 함정 전투체계 네트워크는 다수의 센서, 무장, 지휘통제 및 통신 체계를 하나의 분산 네트워크로 연동하고 실시간성, 신뢰성, 가용성을 동시에 만족해야 하는 요구가 증가하고 있다. 그러나 이러한 구조를 실제 함정 환경에서 반복적으로 검증하는 데에는 높은 비용과 물리적 제약이 존재하여 네트워크 시뮬레이터 기반의 M&S(Modeling & Simulation)를 활용한 검증이 필요하다. 한편, M&S 결과가 실제 의사결정과 시험평가에 직접 활용되기 위해서는 입력 데이터, 모델, 시뮬레이션 과정 및 결과가 신뢰할 수 있는 방식으로 관리되고 그 무결성이 보장되어야 한다. 미국 정부회계감사원(Government Accountability Office, GAO)과 미국 국립표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology, NIST)는 무기체계 개발 과정과 소프트웨어 공급망 전반에서 데이터 및 코드의 위·변조 위험을 지적하였다. 이에 따라 미국 국방부는 M&S 산출물이 의사결정이나 분석에 활용될 경우 VV&A(Verification, Validation, Accreditation)를 수행하고 모델과 데이터의 출처 관리, 변경 이력, 적용 범위 등을 체계적으로 검증할 것을 요구한다.
본 논문은 이러한 요구를 충족하기 위해 블록체인과 IPFS(InterPlanetary File System)를 결합한 M&S 시뮬레이션 데이터 관리 및 검증 시스템을 제안한다. 기존 블록체인 기반 M&S 및 소프트웨어 신뢰성 관련 연구들은 데이터 위·변조 방지나 변경 이력 기록과 같은 부분적 신뢰성 확보에는 기여해 왔다. 그러나 모델, 데이터, 코드, 결과와 같은 산출물을 생애주기 전반에서 일관되게 관리하여 End-to-End 무결성과 재현성을 보장하는 데에는 한계가 있다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 ns-3 기반 함정 전투체계 네트워크 시뮬레이션에서 생성되는 입력 데이터, 시뮬레이션 코드, 실행 결과를 암호화하여 IPFS에 저장하고 해당 CID와 메타데이터를 블록체인에 기록함으로써 입력-코드-결과 간의 연계성과 무결성을 보장한다. 또한 군 네트워크 환경을 고려한 RS-PoA(Rotation & Standby Proof of Authority) 합의 알고리즘을 적용하여 합의 안정성과 가용성을 확보한다. 그리고 텍스트 기반 비교 및 해시 검증을 통해 M&S 절차 내에서 발생할 수 있는 위·변조 위험을 구조적으로 완화하고 사후 검증 가능하도록 한다. 제안하는 시스템은 기존 파일 기반 환경 대비 데이터 무결성 보장, 산출물 간 연계성 강화, 시뮬레이션 재현성 향상 등 M&S 신뢰성 확보에 유의미한 개선 효과를 보였다. 더불어 국방 분야 VV&A 요구사항을 충족함으로써 시뮬레이션 기반 의사결정의 신뢰성을 보장하기 위한 기술적 기반을 제시하고 향후 디지털 엔지니어링 및 디지털 트윈 기반 국방 M&S 개발 환경의 확장 가능성도 함께 제시한다.