KOS조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : EOS기반 분산형 클라우드 게이밍 플랫폼 개발

영문 : Development of distributed cloud gaming platform based on EOS

과제 팀명

KOS

지도교수

김성환 교수님

개발기간

2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20139200** 김*준

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20139200** 노*선

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20139200** 임*범

서울시립대학교 컴퓨터과학부 20139200** 장*석

서론

개발 과제의 개요

게임 산업 규모는 매 년 커져감에 반해 하드웨어의 보급의 속도는 그렇지 못한 편이다. 이에 블록 체인 기술과 함께 분산형 클라우드 게이밍 플랫폼 서비스를 제공, 사용자(게이머)로 하여금 다양 한 플랫폼에서 고사양의 게임을 플레이 할 수 있도록 도와주는 것이 주된 개발 과제이다.

개발 과제 요약

◇ EOS Block Chain을 활용한 분산형 클라우드 게이밍 DApp(Decentralized Application)

◇ 저사양 PC를 소유한 게이머가 고사양 게임을 플레이 할 수 있는 Platform

◇ 트랜잭션 처리 시 수수료가 필요 없는 EOS를 이용한 경제적인 서비스

◇ EOS의 월등한 트랙잭션 처리 속도로 인한 빠른 게임 플레이 환경 제공

◇ 웹 플랫폼 기반 클라우드 게이밍 플랫폼

개발 과제의 배경

 ◇ 비디오, 음악 및 기타 서비스에 이어 게임 역시 클라우드로 전환하고 있다. 게이머들에게 클라우드 게임은 개인의 게임 하드웨어를 소유하는 것보다 10배 저렴하고, 공유 경제원리를 활용하고 있다.
    GPU, 인터넷 및 낮은 지연 스트리밍 개발을 통해, 개인 게임 하드웨어의 수요가 감소하고있다. 실제로 차세대 콘솔은 하드웨어를 기반으로하는 마지막 콘솔이 될 것이다 
   
◇ 게임을 클라우드 기술로 전환시키는 것은 피할 수 없다. Steam 플레이어의 70%는 GTA V와 같은 AAA 타이틀을 고해상도로 플레이 할 수 없으며, 플레이어의 30%는 PC에서 그런 게임을 실행하는 것 조차 할 수 없다.

◇ 클라우드 게임의 수요는 앞으로도 증가할 것이다. 최신 세대의 하드웨어에 대한 수요와 자원 집약적 VR 기술에 의한 게임이 발전함에 따라 가정용 하드웨어를 더 비싼 가격으로 만들고 이는 일반적인 게이머에게 비현실적인 가격이 될 것이다.

◇ 업계 1인자들의 예상으로는 게임산업의 미래는 스트리밍이다. 해당 과제의 미션은 탈중앙화의 초기 단계에서 클라우드 게임의 가능성을 보는 것이다.

◇ 분산형 클라우드 게이밍 플랫폼 개발을 통한 향상된 스트리밍 서비스 제공한다 따라서 기존의 클라우드 게이밍 플랫폼과 비교하여 스트리밍 지연속도가 감소할 것이다.

◇ 기존 시장에서 사용되던 이더리움 기반이 아닌 EOS 기반 플랫폼을 개발하여 이더리움보다 월등한 EOS의 초당 트랜잭션 처리 수가 게임의 처리 속도의 향상을 제공할 것이다.

개발 과제의 목표 및 내용

◇ Web-RTC를 활용한 화면공유 및 원격제어

◇ 다양한 사용자의 욕구를 충족시키기 위해 폭넓은 장르의 게임 지원

◇ EOS 토큰 거래를 통한 게임 플레이

◇ EOS 기반의 DApp개발로 다양한 경쟁력 확보

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

전 세계적인 기술현황

◇ 3세대 블록체인 후보 이오스(EOS)

1) EOS란?

① 프로젝트로서의 EOS

• EOS는 블록체인 프로젝트로서, 최초의 블록체인 OS(First Blockchain Operating System)을 표방함. 즉, EOS는 DApp을 개발하고 구동하기 위한 플랫폼을 개발하는 프로젝트라 할 수 있음
※ ( DApp 이란? ) 탈중앙화 어플리케이션(Decentralized Application)의 약자. 데이터의 흐름, 저장, 로직이 탈중앙화 되어 있어서 중앙화된 어플리케이션의 대표적인 문제점인 운영자의 탈선, 해킹으로 인한 데이터 위변조, 개인 정보 유출, 서버 다운 등의 문제가 일어날 가능성을 극도로 낮춰줌

• DApp의 한계
근간이 되는 블록체인의 성능 자체가 대부분 중앙화 서버대비 떨어지기 때문에 스케일링이 어렵고사용자들이 트랜잭션을 일으킬 때마다 비용을 지불해야함. 또, 중앙화된 서버에서의 개발 방식과는전혀 다르기 때문에, 해킹에 취약해지거나 퍼포먼스가 떨어지는 문제가 있을 수 있음

• EOS는 이러한 한계를 극복하기 위한 프로젝트라고 할 수 있음.

• 고성능을 요구하는 상용 서비스(거래소, 소셜미디어 등)가 가능한 수준의 스케일링이 가능

• 사용자들이 플랫폼을 사용할 때마다 지불해야 되는 비용(가스)가 없음

② 소프트웨어로서의 EOS

• Block.one이 개발중인 EOS.IO를 의미함

③ 토큰으로서의 EOS

• ERC20 : 이더리움 블록체인 상에 그 수량과 교환방식 등이 정의된 토큰
• EOS21이라는 프로토콜을 통해 EOS기반의 토큰으로 전환할 수 있게 됨

2) EOS의 BP 시스템 ① DPoS 방식의 EOS

• 대표자들은 전체적인 블록체인의 방향을 설정하고 블록 생성을 담당. 이러한 대표자를 블록프로듀서(Block Producer,BP)라고 부름

② EOS DPoS의 대표자, BP의 역할과 보상

• EOS BP의 역할
1. EOS 메인 블록체인의 지원
    - 개발자, 플랫폼 커뮤니티 지원
    - 이오스 관련 콘텐츠 배급 등
2. 이오스 메인 블록체인의 운영
    - 매 라운드 ( 126초 ) 동안 0.5초당 1개 블록 생성

• EOS BP의 혜택
    1. 1년 동안 EOS 발행량의 1%를 보상으로 받음
    2. 총 보상의 25%는 상위 21명 BP, 나머지 75%는 상위BP와 백업BP를 포함한 모든 BP가 투표율에 따라 
        받음

3) 스마트 컨트랙트

4) 2세대 블록체인 이더리움(ETHEREUM)과 이오스(EOS) 비교

5) 나날이 증가하는 EOS 플랫폼 상의 DApp 수

6) 다양한 장르의 EOS 플랫폼 상 DApp

7) EOS.IO가 제공하는 기능

나. 기술 로드맵

다. 특허조사

◇ 최근 비트코인 등 암호 화폐에 대한 관심이 증가함에 따라, 그 기술적 기반인 블록체인 관련 특허출원도 전 세계적으로 폭발적 증가 추세인 것으로 나타났다. 특허청(청장 성윤모)에 따르면, 지식재산 선진 5개국(IP4, 한국•미국•일본•중국•유럽)에 출원되어 조사 시점(‘18년 1월말 기준)까지 공개된 블록체인 관련 전 세계 특허 출원은 모두 1,248건으로 나타났다 특허 출원의 양은 많지 않으나, ’09년 블록체인이 최초 구현된 이래, ‘13년 27건에서 매년 2~3배 증가’해 ‘15년에는 257건, ’16년에는 594건(미공개건 제외)에 이르는 것으로 조사됐다. 출원인의 국적별로 살펴보면, 누적건수로는 미국이 1위로 집계되었지만, ‘16년 이후 중국이 연간 특허출원 건수에서 미국을 제치고 1위로 올라섰다. 조만간 누적건수에서도 중국이 1위를 차지할 것으로 예측된다.

◇ G2(미국, 중국)로의 편중 현상도 심해, 미국과 중국이 전체 특허 출원의 대부분(78%)을 점유했으며, 3, 4위를 차지한 우리나라와 일본의 점유율은 8%, 3%에 불과했다. 한편, 특허출원의 질적 수준을 나타내는 간접지표인, 해외출원 비율에서는 미국이 중국을 제치고 압두적인 선두를 지켰다.

◇ 주체별로는, 전 세계 블록체인 특허출원 중 81%를 기업이 주도하고 있고, 미국은 은행 등 금융기업에 의한 특허출원도 활발한 편이다. 한편 우리나라는 대기업보다 벤처기업 등의 중소기업 비중(66.7%)이 매우 높은 특징을 보였으며, 금융기업에 의한 특허출원은 아직까진 없는 것으로 조사(‘18.1월말 조사 시점까지 공개된 특허출원 기준)되었다.

◇ 블록체인의 기본 개념은 이미 Open Source로 공개되어 누구도 특허를 갖지 못하는 자유 기술이다. 따라서 특허출원은 주로 보안, 운용, 활용 등 주변 기술을 중심으로 이뤄지고 있다. 특히, 블록체인이 암호 화폐에서 물류•의료•공공 서비스 등으로 활용 범위가 점차 확대됨에 따라 특허출원도 덩달아 활용 분야를 중심으로 증가할 것으로 전망된다.

◇ KB금융그룹의 ‘블록체인을 활용한 모바일 앱 보안 솔루션 관련 기술특허’는 서비스 부문과 보안부분을 분리해 보안부문의 암호화키를 블록체인망에 보관해 안정성을 높였다.

◇ 골드만삭스의 ‘세틀코인(SETLcoin)’은 주식, 채권 등 실시간 거래뿐만 아니라 거래내역도 블록체인의 분산원장에 적용하여 위, 변조가 불가능한 첨단 핀테크를 가능하게 한다.

◇ 미국의 대형 은행인 BoA(뱅크 오브 아메리카)도 15건의 특허를 출원했고, 20건 정도의 추가 특허를 출원할 예정이다.

라. 특허전략

특허에서 공개된 비즈니스 모델은 블록체인 업체의 비즈니스 모델과 유사한 부분이 존재한다. 개인정보를 제공하고, 개인정보에 따른 보상금을 지급하는 구조이다. 위의 특허는 기존 특허에 대한 하나의 예시이고, 개인정보에 따른 보상과 관련된 기술, 개인 데이터를 추적하는 기술은 다른 특허에도 많이 기술되어 있기 때문에 이러한 기존의 비즈니스 모델 특허와 블록체인 특허가 차별점을 가지기 위해서는 블록체인과 블록체인과 트랜잭션을 발생시키는 노드 간의 동작에 대한 구체화, 블록 상에서의 데이터 처리 등에 관련된 특징들이 반드시 필요하다.

예를 들어, 블록체인에 올라간 스마트 콘트랙트를 기반으로 수집된 개인 정보가 블록체인과는 어떠한 관계를 가지고 처리되는지, 개인 정보의 거래는 블록체인 상에서 어떻게 수행되는지 보상은 블록체인 상에서 어떻게 발생되는지

위와 같은 블록체인, 블록과 연관된 구체적인 트랜잭션들이 블록체인 특허에 도시되고 기술되어야한다. 이러한 특징이 있다면, 블록체인 특허가 기존 특허와 차별화를 가질 수 있고 등록 가능성도 높아지게 됩니다.

시장상황에 대한 분석

가. 경쟁제품 조사 비교 ◇ PlayKey

   - P2P와 블록체인 기술 기반의 게이머를 위한 세계 최초의 탈중앙화 클라우드 게이밍 플랫폼
   - 고성능의 컴퓨터를 가진 전세계 수십명의 독립적인 소유자가 커뮤니티 내에 결속하여 클라우드 게임 서비스 업체(채굴자)로 활동
   - 시스템 내 유일한 보편적인 에코 시스템 암호화폐 -PKT 토큰- 이 ICO를 통해 발급됨
   - 채굴자-게이머의 스마트 컨트랙트 형태로 구성되어 클라우드 게임 서비스의 높은 통합 수준을
     제공

◇ Google STADIA

-  중앙집권형 클라우드 게이밍 플랫폼
-  유튜브 기반이기 때문에 유튜브 재생만 가능하다면 저사양 PC든 스마트폰이든 태블릿 PC든 실시간 스트리밍

을 통해 FHD 60프레임으로 게임 플레이 가능

- 웹 브라우저에서 바로 실행되며 클릭 한/두 번으로 게임 플레이 가능

나. 마케팅 전략

1) EOS블록체인 기반 서비스를 제공함으로써
 ◇ 채굴자는 개인으로서 경제적이득(가상화폐)을 얻을 기회가 생긴다.
 ◇ 채굴자는 시장 활성화가 커져갈수록, 같은 서비스 제공으로 더 많은 이득을 얻을 수 있다.
 ◇ 사용자(게이머)는 저성능의 컴퓨터를 소유하고 있더라도, 약간의 이용료를 지불하여 고사양의 게임을 최고의 
퀄리티로 즐길 수 있다.
 ◇ 사용자(게이머)는 기존 클라우드 게이밍 서비스보다도 훨씬 더 저렴한 가격으로 이용할 수 있다.
 ◇ 5G 상용화와 더불어 안정적인 서비스 제공을 통해 커다란 시장이 형성될 수 있다.

2) 월등한 EOS의 초당 트랜잭션 처리 수로 인한 게임 처리 속도의 향상
 ◇ 쾌적한 게임 플레이 가능

3) 국내에서 인기 있는 게임 위주 서비스 제공
 ◇ 기존의 클라우드 게이밍 플랫폼에서 제공되는 게임들은 해외에서 인기있는 게임 위주였기 때문 에 국내 게이 
머들의 관심을 끌기 어려웠다.
 ◇ 국내에서 인기 있는 게임 위주로 서비스를 제공하여 국내 게이머들의 관심도 증가

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 분산형 컴퓨팅을 통한 안정적인 서비스 제공

◇ 저사양 플랫폼에서 고사양 게임 가능

◇ 이더리움보다 월등한 EOS의 초당 트랜잭션 처리 수가 게임 처리 속도의 향상을 제공

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

◇ 새로운 기술 보급을 통한 시장 흐름 변화

◇ 개인의 소비 패턴 변화(기존 : 하드웨어 성능 중시 → 서비스 제공이후 : 클라우드 서비스 중시)

◇ 생소했던 클라우드 게이밍에 국내 인지도 상승

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

◇ 먼저 AWS 서비스를 기반으로 Node.js 웹 서버를 구축한 후, Ejs/CSS 등을 이용하여 간단하고 기본적인 페이지 라우팅 구조(Back-End), UI/UX(Front- End) 등을 구축해놓는다.

◇ 그 다음, EOS.IO기반 로컬 체인을 구축하고, 웹 서버와 연동한 뒤 사용자 회원가입/지불 시스템 등의 로직을 Smart Contract로 구현한다.

◇ Smart Contract 구현에 성공하면, 실 게임 구동 서버-클라이언트 간 기본적인 실시간 스트리밍 서비스를 구현한다.

◇ 실시간 스트리밍 서비스 구현에 성공하면, Smart Contract로 사용자 - 게임 구동 서버 매칭 로직을 구현하고, 스트리밍 시 전송되는 비디오/오디오 데이터를 EOS.IO Storage 기반으로 저장하는 방식으로 EOS.IO 위에 올려서 스트리밍 서비스를 구현한다.

◇ 마지막으로 세부적인 기능들을 구현한 뒤 UI/UX를 다듬고 테스트한다.

구성원 및 추진체계

가. 개발 일정

3월 : 기존 EOS 기술 및 클라우드 시스템 분석

분산형 클라우드 시스템 설계 및 구현

4월 : 게임 스트리밍 서비스 설계 및 구현

5월 : 매칭 시스템 설계 및 구현

6월 : 전체 시스템 테스트 및 검토

나. 구성원 및 추진체계

◇김용준: 분산형 클라우드 시스템, 매칭 시스템 담당 및 전체 검토

◇노기선: 분산형 클라우드 시스템, 게임 스트리밍 서비스 담당 및 전체 검토

◇ 임종범: 기존 시스템 분석, 게임 스트리밍 서비스 담당 및 전체 검토

◇ 장원석: 기존 시스템 분석, 매칭 시스템 담당 및 전체 검토

설계

설계사양

제품의 요구사항

1. 기능적 요구사항

◇1) 사용자가 보유한 토큰양을 불러와 서비스 사용 가능 시간을 산출해준다.

◇2) 게임 별로 각각 다른 비용을 책정하여, 그에 맞게 사용 시간을 차감한다. (고사양일수록 비용 상승)

◇3) 서비스 사용 시작부터 종료시 까지, 사용자가 플레이 하는 게임의 영상을 스트리밍 서비스 형태로 제공한다.

◇4) 키보드, 마우스 등 사용자가 게임 플레이를 위해 입력하는 입력 신호를 송/수신한다.

◇5) 스피커, 스크린샷 등 사용자 컴퓨터에 출력되는 출력 신호를 송/수신한다.

2. 비기능적 요구사항

◇1) EOS와 AWS를 이용한 SmartContract 환경을 조성한다.

◇2) IPFS를 이용하여 영상 스트리밍은 최소 30FPS에서 최대 60FPS까지 서비스 할수 있도록 한다.

◇3) 게임 플레이 시 입/출력 신호의 딜레이 최소화는 아주 중요하다. 이 딜레이는 반드시 짧아야한다.

◇4) 블록에는 게임 이용시간, 사용한 토큰 수, 플레이한 게임의 종류 등을 포함한다.

설계 사양

내용

개념설계안

◇ 웹 플랫폼 기반으로 구축함으로써 다양한 기기(데스크탑, 모바일 기기 등)에서 접근하기가 용이하다.

- 언제 어디서든 기기만 있으면 원하는 게임 실행 가능한 환경 구축

◇ 다양한 사용자의 욕구를 충족시키기 위해 폭넓은 장르의 게임 지원

- 고사양이 필요한 게임도 지원하여 하드웨어의 장벽 완화

◇ 실시간 게임 플레이 영상 및 입출력 조작 신호 송/수신(스트리밍)

- IPFS 시스템을 이용해 빠른 속도의 오디오/비디오 데이터 전송

- 기존의 실시간 스트리밍 방식에 비해 빠르고, 안전하고, 개방적임

- 실시간 스트리밍 서비스에서 가장 중요한 요소인 지연 시간(Latency) 개선 가능

◇ EOS 기반의 DApp으로 안정성 및 보안성, 가격 경쟁력 확보

- EOS는 타 블록체인 기반의 DApp(이더리움 등)에 비해 많은 트랜잭션 처리가 가능하도록 설계되어 있어 안정적이고, 그 외 수많은 장점 덕에 점점 사용률이 높아지는 DApp 플랫폼이다.

- 트랜잭션 당 사용료(Gas)를 내야 하는 이더리움(Ethereum)에 비해, EOS는 DApp 사용 시에 요금을 낼 필요가 없어 사용자 입장에서 경제적이다.

◇ 블록체인에 정보를 기록함으로써 토큰 거래 정보의 위변조를 방지, 신뢰성을 보장한다.

- 컴퓨팅 파워 제공자/게이머, 게임 플레이 관련 정보를 블록체인에 기록한다

- 컴퓨팅 파워 제공자와 게이머의 매칭은 스마트 컨트랙트로 수행된다

◇ Adaptive HTTP Protocol을 활용하여 쾌적한 스트리밍 환경을 제공한다.

- 동영상 콘텐츠를 다양한 해상도로 인코딩하고 여러 데이터 조각으로 나누어 저장한다.

- 네트워크 상황에 따라 실시간으로 적절한 해상도를 가진 영상 데이터 조각들이 다운로드 되어 버퍼링 없는 스트리밍 환경을 제공한다.

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

1 CLIENT : 웹 페이지를 통해 DApp에 접근하도록 구성, Node.js 기반 웹 Back-End, Front-End 구현(자체 구현)

2 EOS.IO 기반 DApp : 오픈소스 소프트웨어인 EOS.IO를 기반으로 게이밍 플랫폼 DApp 개발(오픈소스 기반 구현)

3 Smart Contract : 사용자(CLIENT)와의 이용권 - 요금 지불 시스템 및 요금을 지불한 사용자를 대상으로 게임을 구동할 수 있는 서버(SERVER)와 매칭 시스템 구현(자체 구현)

4 IPFS File Storage : EOS.IO 내부에 IPFS 방식으로 설계되어 있는 EOS.IO Storage를 기반으로 구현(오픈소스기반 구현)

5 Server : 게임을 실제 구동하는 서버, 구동 중 실시간으로 출력된 오디오/비디오 데이터를 캡처하여 오픈소스 소 프트웨어인 ffmpeg을 이용하여 인코딩 후, DApp 내부 IPFS File Storage에 업로드하고 사용자(CLIENT) 단말기에 서 받아 화면에 출력하는 방식으로 구현. 서버에 전달된 게이머의 입력신호는 서버에서 구동되는 게임의 입력으로 처리되도록 구현. (오픈소스 기반 구현)

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용