블록체인이란 무엇인가요?
블록체인은 컴퓨터 네트워크 노드 간에 공유되는 분산 데이터베이스 또는 원장을 말합니다. 암호화폐 시스템에서 안전하고 탈중앙화된 거래 기록을 유지하는 데 핵심적인 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있지만, 블록체인의 사용 범위는 암호화폐를 넘어선다. 블록체인은 모든 산업 분야의 데이터를 변경할 수 없는 불변의 데이터로 만들 수 있습니다.
블록을 변경할 수 없다는 것은 사용자나 프로그램에 의해 데이터가 입력되는 경우에만 신뢰가 필요하다는 것을 의미합니다. 따라서 비용과 오류를 유발하는 감사자나 기타 신뢰할 수 있는 제3자에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.
2009년 비트코인이 도입된 이후 다양한 암호화폐, 탈중앙화 금융(DeFi) 애플리케이션, 대체 불가능한 토큰(NFT), 스마트 계약이 탄생하면서 블록체인 사용량이 급증했습니다.
블록체인에 대한 핵심 사항
- 블록체인은 정보를 저장하는 방식이 일반적인 데이터베이스와 다른 공유 데이터베이스로, 암호로 연결된 블록에 데이터를 저장합니다.
- 블록체인에는 다양한 유형의 정보가 저장될 수 있지만, 가장 일반적으로는 거래 원장으로 사용됩니다.
- 비트코인의 경우, 블록체인은 탈중앙화되어 있어 한 개인이나 그룹이 통제권을 갖지 않고 모든 사용자가 통제권을 공유합니다.
- 탈중앙화된 블록체인은 변경 불가능하므로 데이터가 한 번 입력되면 되돌릴 수 없습니다. 비트코인의 경우 거래는 영구적으로 기록되며 누구나 액세스할 수 있습니다.
어떻게 작동하나요?
스프레드시트나 데이터베이스에 익숙하실 것입니다. 블록체인은 정보를 입력하고 저장하는 데이터베이스라는 점에서 비슷합니다. 하지만 기존 데이터베이스나 스프레드시트와 블록체인의 가장 큰 차이점은 데이터의 구조와 접근 방식에 있습니다.
블록체인은 스크립트라는 프로그램으로 구성되며, 스크립트는 데이터베이스에서 일반적으로 수행하는 작업, 즉 정보를 입력하고 액세스하고 어딘가에 저장하고 저장하는 작업을 수행합니다. 블록체인은 분산형이기 때문에 여러 컴퓨터에 여러 개의 사본이 보관되며, 사본이 모두 일치해야 유효합니다.
블록체인은 스프레드시트의 셀에 정보가 들어 있는 것과 유사하게 거래 정보를 수집하여 블록에 입력합니다. 정보가 가득 차면 암호화 알고리즘을 거쳐 해시값으로 알려진 16진수를 생성합니다.
그런 다음 이 해시값을 그 아래 블록의 헤더에 입력하고 블록의 다른 정보를 사용하여 암호화합니다. 이렇게 하면 일련의 연결된 블록이 생성됩니다.
거래 프로세스
- 거래는 거래가 발생하는 블록체인에 따라 특정 프로세스를 따릅니다. 예를 들어 비트코인 블록체인에서는 암호화폐 지갑(블록체인에 인터페이스를 제공하는 애플리케이션)으로 거래를 시작하면 일련의 이벤트가 트리거됩니다.
- 비트코인에서는 트랜잭션이 멤풀로 전송되어 채굴자나 검증자가 가져올 때까지 저장되고 대기열에 대기합니다. 트랜잭션이 블록에 입력되고 해당 블록이 트랜잭션으로 채워지면 암호화 알고리즘을 사용하여 블록이 닫히고 암호화됩니다. 그런 다음 채굴이 시작됩니다.
- 전체 네트워크가 동시에 해시 문제를 ‘해결’하기 위해 노력합니다. 각각은 한 번 사용된 숫자의 약어인 ‘논스’를 제외하고 무작위 해시를 생성합니다.
- 각 채굴자는 무작위로 생성된 해시에 추가된 0의 논스로 시작합니다. 이 숫자가 목표 해시값과 같지 않거나 작으면 논스에 1이 추가되고 새로운 블록 해시값이 생성됩니다. 이 과정은 채굴자가 유효한 해시값을 생성하고 경쟁에서 승리하여 보상을 받을 때까지 계속됩니다.
- 특정 해시값이 발견될 때까지 무작위 해시값을 생성하는 것을 흔히 ‘작업 증명’이라고 하는데, 이는 채굴자가 작업을 수행했음을 ‘증명’하는 것입니다. 해시값을 검증하는 데 필요한 작업량 때문에 비트코인 네트워크는 많은 연산 능력과 에너지를 소비합니다.
- 블록이 닫히면 트랜잭션이 완료된 것입니다. 그러나 다른 5개의 블록이 이를 검증할 때까지 해당 블록은 확정된 것으로 간주되지 않습니다. 각 블록이 평균 10분 미만(트랜잭션이 포함된 첫 번째 블록과 이후 5개의 블록에 10을 곱하면 약 60분)이 걸리기 때문에 네트워크에서 확인을 완료하는 데 약 1시간이 걸립니다.
- 모든 블록체인이 이 과정을 따르는 것은 아닙니다. 예를 들어, 이더리움 네트워크는 이더리움을 스테이킹하는 모든 사용자 중에서 무작위로 검증자를 선정하여 블록을 검증한 다음 네트워크에서 이를 확인합니다. 이는 비트코인의 프로세스보다 더 빠르고 에너지 소비량이 적습니다.
탈중앙화란 무엇인가요?
블록체인을 사용하면 데이터베이스의 데이터를 여러 네트워크 노드(블록체인 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터 또는 장치)에 분산할 수 있습니다. 이는 중복성을 생성할 뿐만 아니라 데이터의 정확성을 유지합니다. 예를 들어, 누군가 데이터베이스의 한 인스턴스에서 레코드를 변경하려고 하면 다른 노드에서 이를 방지할 수 있습니다. 이렇게 하면 네트워크의 어떤 단일 노드도 네트워크에 저장된 정보를 변경할 수 없습니다.
이러한 배포와 완료된 작업의 암호학적 증명으로 인해 정보 및 기록(암호화폐 거래와 같은)은 되돌릴 수 없습니다. 이러한 기록은 암호화폐처럼 거래 목록일 수도 있지만, 블록체인은 법적 계약, 신원 증명, 회사 인벤토리 등 다양한 유형의 정보를 저장할 수도 있습니다.
투명성
비트코인 블록체인의 탈중앙화 특성으로 인해 개인 노드를 소유하거나 누구나 실시간으로 거래를 볼 수 있는 블록체인 탐색기를 사용하면 모든 거래를 투명하게 볼 수 있습니다. 각 노드에는 새로운 블록의 확인 및 추가에 따라 업데이트되는 체인 사본이 있습니다. 즉, 원하는 경우 비트코인이 어디로 이동하든 추적할 수 있습니다.
예를 들어, 과거에 거래소가 해킹을 당하여 대량의 암호화폐가 손실된 적이 있습니다. 해커는 지갑 주소 외에는 익명이지만, 지갑 주소가 블록체인에 공개되어 있기 때문에 해커가 탈취한 암호화폐는 쉽게 추적할 수 있습니다.
물론 비트코인 블록체인(및 대부분의 다른 블록체인)에 저장된 기록은 암호화되어 있습니다. 즉, 주소를 할당받은 사람만이 자신의 신원을 밝힐 수 있습니다. 따라서 블록체인 사용자는 투명성을 유지하면서 익명을 유지할 수 있습니다.
블록체인은 안전한가요?
블록체인 기술은 여러 가지 방식으로 탈중앙화된 보안과 신뢰를 달성합니다. 첫째, 새로운 블록은 항상 선형적이고 시간순으로 저장됩니다. 즉, 항상 블록체인의 “끝”에 추가됩니다. 블록이 블록체인의 끝에 추가되면 네트워크의 과반수가 합의에 도달하지 않는 한 블록의 내용을 되돌리거나 변경하기가 매우 어렵습니다.
블록의 데이터를 변경하면 해시값이 변경됩니다. 각 블록에는 이전 블록의 해시값이 포함되어 있기 때문에 한 번의 변경은 모든 후속 블록에 영향을 미칩니다. 네트워크는 해시값이 일치하지 않기 때문에 변경된 블록을 거부합니다.
모든 블록체인이 100% 뚫을 수 있는 것은 아닙니다. 블록체인은 알려진 수준의 보안을 위해 코드를 사용하는 분산 원장입니다. 코드에 취약점이 있는 경우 이를 악용할 수 있습니다.
예를 들어 해커가 블록체인 네트워크에서 노드를 운영하며 다른 사람의 암호화폐를 훔치기 위해 블록체인을 변경하고자 한다고 가정해 보겠습니다. 해커가 자신의 사본을 변경하려면 다른 노드에게 자신의 사본이 유효한 사본임을 설득해야 합니다.
이를 위해서는 네트워크의 대부분을 제어하고 적절한 순간에 삽입해야 합니다. 공격을 시도하려면 네트워크의 50% 이상을 제어해야 하므로 이를 51% 공격이라고 합니다.
이러한 유형의 공격에서는 타이밍이 가장 중요하며, 해커가 어떤 움직임을 보일 때쯤이면 네트워크는 변경하려는 블록을 이미 지나쳤을 가능성이 높습니다. 2023년 4월 21일 기준 비트코인 네트워크의 해시 속도는 초당 348.1 엑사해시(0이 18개)로 매우 빠른 속도로 해시되기 때문입니다.
비트코인과 블록체인
블록체인 기술은 1991년 문서 타임스탬프를 조작할 수 없는 시스템을 구현하고자 했던 연구원 스튜어트 하버와 W. 스콧 스토네타에 의해 처음 설명되었습니다. 하지만 거의 20년이 지난 2009년 1월 비트코인이 출시되면서 블록체인이 현실 세계에서 처음 사용되기 시작했습니다.
비트코인 프로토콜은 블록체인을 기반으로 합니다. 비트코인의 익명 창시자인 사토시 나카모토는 디지털 화폐를 소개하는 연구 논문에서 “신뢰할 수 있는 제3자가 없는 완전한 P2P 방식의 새로운 전자 현금 시스템”이라고 설명했습니다.
이해의 핵심은 비트코인이 블록체인을 당사자 간의 결제 원장을 투명하게 기록하는 수단으로 사용하거나 기타 거래에 사용한다는 점입니다.
블록체인은 수많은 데이터 포인트를 영구적으로 기록할 수 있습니다. 이는 거래, 선거 투표, 제품 재고, 주 신분증, 주택 증서 등의 형태가 될 수 있습니다.
현재 수만 개의 프로젝트가 거래 기록뿐만 아니라 민주적 선거에서 안전하게 투표하는 방법 등 다양한 방식으로 사회에 도움이 되는 블록체인을 구현하기 위해 노력하고 있습니다.
블록체인의 불변성은 부정 투표가 훨씬 더 어려워진다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 투표 시스템을 통해 한 국가의 모든 국민에게 하나의 암호화폐 또는 토큰을 지급할 수 있습니다.
그러면 각 후보자는 특정 지갑 주소를 받게 되고, 유권자는 투표하고자 하는 후보자의 주소로 토큰이나 암호화폐를 전송하게 됩니다. 블록체인의 투명하고 추적 가능한 특성으로 인해 수작업 개표가 필요하지 않을 뿐만 아니라 악의적인 행위자가 실제 투표용지를 조작할 가능성도 사라집니다.
블록체인은 어떻게 사용되나요?
비트코인 블록체인의 블록이 거래 데이터를 저장한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 오늘날 23,000개 이상의 다른 암호화폐 시스템이 블록체인에서 운영되고 있습니다. 하지만 블록체인은 다른 유형의 거래에 관한 데이터도 안정적으로 저장할 수 있는 방법이라는 것이 밝혀졌습니다.
블록체인을 실험하고 있는 기업으로는 월마트, 화이자, AIG, 지멘스, 유니레버 등이 있습니다. 예를 들어, IBM은 식품이 목적지까지 가는 여정을 추적하기 위해 푸드 트러스트 블록체인을 만들었습니다.
왜 그럴까요? 식품 업계에서는 대장균, 살모넬라균, 리스테리아균이 무수히 많이 발생했으며, 어떤 경우에는 유해 물질이 실수로 식품에 유입된 경우도 있었습니다. 과거에는 이러한 질병의 발생 원인이나 사람들이 섭취한 음식에서 질병의 원인을 찾는 데 몇 주가 걸릴 수 있었습니다.
블록체인을 통해 브랜드는 식품의 원산지부터 모든 경유지를 거쳐 배달까지 식품의 경로를 추적할 수 있습니다. 뿐만 아니라 식품이 접촉했을 수 있는 다른 모든 요소를 확인할 수 있어 문제를 더 빨리 파악하고 잠재적으로 생명을 구할 수 있습니다. 이는 실제 블록체인의 한 예시이지만, 그 외에도 다양한 형태의 블록체인이 구현되고 있습니다.
결론
블록체인은 이미 많은 실용적인 애플리케이션이 구현되고 탐구되어 왔으며, 비트코인과 암호화폐 덕분에 마침내 그 자체로 자리 잡았습니다. 전 세계 모든 투자자들의 입에 오르내리는 유행어인 블록체인은 중개자 수를 줄이면서 비즈니스와 정부 운영을 더 정확하고 효율적이며 안전하고 저렴하게 만들 수 있다는 가능성을 제시합니다.
블록체인의 30년차에 접어들면서 이제 문제는 더 이상 기존 기업들이 이 기술을 따라잡을 수 있을지가 아니라 언제 따라잡을 수 있을지가 되었습니다. 오늘날 우리는 NFT의 급증과 자산의 토큰화를 목격하고 있습니다. 따라서 앞으로의 수십 년은 블록체인의 중요한 성장기가 될 것입니다.
