미래기술 - 블록체인 원리

1. 블록체인 정의

블록체인 기술이란 ‘탈중앙화된 분산형 데이터 저장 기술’을 뜻한다.

개인 직거래(P2P) 네트워크상의 모든 참여자가 거래 내용을 열람할 수 있도록 투명하게 기록하고, 여러 대의 컴퓨터에 이를 복제하여 분산하여 저장한다. 

거래가 발생할 때마다 모든 사용자가 정보를 공유하기 때문에 개별 사용자가 임의로 기록을 변경하거나 위조할 수 없는 구조로 되어 있다.

 

1979년부터 제시되었던 분산 네트워크, 암호 기술, 전자 서명 등의 기능이 발전하고 융합해 현재의 블록체인 형태로 나타난 것이다.

디지털 세상에서도 누구든 자신의 생명•자유•재산에 대한 불가침의 권리를 보장받아야 하며 이름 분산 합의 알고리즘 등의 기술로 구현한다는 기술 철학적 배경도 갖고 있다고 한다(출처: 「카이스트 미래전략 2023」)

 

가상 통화, 온라인 결제, 인증 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다.

2. 블록체인 방식

네트워크 내의 모든 참여자가 똑같은 거래 정보를 각자의 블록에 기록해 보관하며 이러한 블록들이 체인 형태로 묶여 있는 형태다.

블록(기록)이 지속해서 늘어나며 암호화 방법을 사용하여 연결되어 있다.

예를 들어 네트워크 참여자가 100명이고 하나의 거래가 발생했다면, 합의 알고리즘에 따라 유효성을 검증한 후 거래 내용을 네트워크 참여자 100명이 모두 블록에 저장한다. 이러한 블록들이 형성된 후에는 시간 순서에 따라 순차적으로 연결된 체인의 구조를 가지게 되어 블록체인이란 이름이 붙게 되었다.

블록체인 구조

거래하게 될 경우 해당 거래 요청은 합의 알고리즘을 통해 네트워크상의 모든 참여자에게 전송되어 상호 검증을 시작한다. 검증이 완료되면 이 거래 내용은 새로운 블록으로 기존 블록에 연결되고 각 네트워크 사용자들에게 사본이 분산 저장되며 송금이 완료된다. 이렇게 거래가 발생할 때마다 거래 정보가 담긴 블록이 생성되어 연결되며 모든 참여자의 컴퓨터에 분산되어 저장된다. 일단 한번 블록이 체인에 기록되면 어떤 참가자도 이 내용을 수정하거나 위조할 수 없다. 만약 실수나 오류가 있어 이를 수정하고 싶다면 새로운 블록을 생성해야 하며, 수정 전후의 블록 또한 모두 기록되어 수정 전후의 내용들을 모두 볼 수 있다.

따라서 블록체인 기술은 다음과 같은 핵심 요소를 갖는다.

1) 분산원장 기술(DLT, Distributed Ledger Technology)

2) 불변 레코드(unaltered and unchanged record)

블록체인 작동 메커니즘:
거래 기록 → 합의 도출 → 블록 연결 → 원장 공유

3. 블록체인의 특징

1) 탈중앙화(분산성)

회사, 정부, 은행 등 중앙기관이 없고 제삼자 거래 승인도 필요 없다. 정보와 권한이 중앙에 몰렸던 기존 방식과 달리 ‘거래 내역’과 같은 데이터들을 모든 사용자에게 분산하여 저장한다. 사용자는 모든 거래의 주체이며 중개자 없이 소비자와 공급자가 바로 연결된 직거래 형태이다.

2) 보안성

모든 참여자가 동일한 거래 장부를 갖고 있기 때문에 데이터를 위조나 변조하려면 모든 참여자의 데이터를 공격해 조작해야 하므로 불가능하다.

3) 투명성

‘공공거래장부’, ‘분산 거래장부’라 불릴 정도로 완전히 개방되어 있다. 모든 사용자가 네트워크 내의 전체 거래 내용을 보유하고 있어, 거래 내역을 확인할 때는 모든 사용자가 보유한 장부를 대조하고 확인해야 한다. 모든 거래가 투명하게 공개되고 기록을 임의로 조작할 수 없어 신뢰성을 높인다.

4) 확장성

소수가 공개되어 있어 네트워크에 참여하는 누구나 구축, 연결, 확장이 가능하다

5) 무결성

무결성이란 하나의 시스템으로써 정확성과 일관성을 유지하고 보증하는 속성을 말한다.

각 블록은 이전 블록의 해시값(previous block hash: 이전 블록의 주소 값을 알려주는 해시)을 가지고 있다. 해시값은 모든 블록에 대해 고유한 값을 가지게 되며 블록 내에서 값을 하나만 바꾸어도 전혀 다른 해시값을 갖게 되고 해시값이 맞지 않으면 체인으로 연결될 수 없어 무용지물이 된다.

즉 블록체인은 각 블록의 소유자인 다수의 목격자를 통해 시스템의 무결성을 확보하는 것이다.

6) 안전성

분산형 네트워크 구조라 시스템 오류나 성능 저하 위험을 분산한다. 모든 거래가 투명하게 공개되고 조작할 수 없어 사기나 허위 정보에 따른 피해를 줄인다.

7) 불변성

변경, 수정 불가. 거래가 기록으로 남기 때문에 조작할 수 없고, 오류가 있을 경우 지울 수 없으므로 새 거래를 추가해 이전 기록과 정정한 기록 모두 표시하게 된다.

8) 합의제

시스템에 거래 기록을 위한 네트워크 참여자 동의 관련 규칙을 설정한다. 과반수가 동의한 경우에만 새로운 거래를 기록할 수 있다.

 

유튜브 투보센 인사이트 캐치에서 이해붕 센터장은 이중 블록체인 기술은 보안성, 확장성, 탈중앙화라는 트릴레마를 해결해 가야 한다면서 블록체인 시장은 거래 검증 권한을 누구에게 줄 것인지, 메인넷 혼잡도를 줄이면서 확장성을 어떻게 가져갈 것인지, 블록 참여자의 거래 검증을 좀 더 쉽게 할 수 있는 방법은 없는지, 오래된 과거 데이터를 줄여서 네트워크를 효율화할 수 없는지를 고민하며 로드맵을 구축해가고 있다고 전한다.

 

4. 암호화폐와 블록체인

암호화폐(Cryyptocurrency)는 분산 장부에서 공개키 암호화를 통해 안전하게 전송하고, 해시 함수를 이용해 쉽게 소유권을 증명해낼 수 있는 디지털 자산이다.

암호화폐는 달러나 원화와 같은 실물 화폐와 달리 화폐를 발행하는 중앙은행이 없어 전 세계 인터넷 네트워크에 P2P 방식으로 분산 저장되어 운영된다. 암호화폐를 발행하고 관리하는 핵심 기법은 블록체인 기술이다.

 

5. 블록체인과 비트코인의 차이

블록체인은 일종의 시스템, 기술이고 비트코인(Bitcoin)은 블록체인 기술을 적용한 디지털 통화, 가상 화폐다. 즉 비트코인은 블록체인 기술로 탄생할 수 있는 수많은 것 중 하나이다.

블록체인을 사용하게 되면 중앙기관 역할이 불필요하므로 ‘중앙은행’ 없이 화폐 발행을 할 수 있게 된다. 비트코인의 경우 비트코인을 발행한 기관도, 통제하는 곳도 없다. ‘나카모토 사토시’라는 필명의 일본 개발자(또는 팀?)가 비트코인 네트워크를 만들었고 비트코인을 원하는 사람들이 직접 ‘채굴’을 통해 ‘발행’한다.

비트코인은 원래 온라인으로 금융 거래하기 위해 만들어졌지만, 현재는 USD나 유로 등의 다른 글로벌 통화로 환전할 수 있는 디지털 자산으로 여겨진다. 퍼블릭 비트코인 블록체인 네트워크는 중앙 원장을 생성하고 관리한다.

 

	블록체인	비트코인
본질	분산 데이터베이스	암호화폐
주 목표	P2P 거래를 위한 저렴하고 안전한 환경을 제공하기 위해	정부의 여러 제한 없이 거래를 단순화하고 빠르게 처리하기 위해
거래 유형	통화, 주식, 재산권, 부동산과 같은 유형 자산과 저작권과 같은 무형 자산 등 무엇이든 이전할 수 있음	통화 거래로 제한됨
범위	변화에 더 개방되어 있고 여러 산업과 기업에서 응용	제한적
상태	다양한 비즈니스와 협력하므로 KYC(Know Your Customer 본인 인증)과 기타 규범을 준수해야 함, 따라서 투명함	익명을 선호하므로 원장에서 거래를 볼 수 있더라도 특정 순서가 아닌 숫자임