블록체인이란?(블록체인과 분산원장 기술, 거래과정, 특징) 1장

◆ 블록 체인

▶ 가상 화폐에서 암호 화폐로

• 블록 체인이 갑자기 나타난 것은 아니며 블록 체인은 지난 몇 십 년간 핀 테크 와 가상 화폐가 진화한 결과로 등장
• 인터넷의 대중화에 힘입어 기존의 전자 현금 시스템의 한 확장으로 E-cash, E-gold, Web Money, Liberty Reserve 같은 디지털 화폐들이 등장했는데 1990년대에 이런 프로젝트들이 크게 성공하긴 했지만 21세기로 접어들면서 파산 또는 정부의 영업 정지 명령으로 사라졌는데 기존의 디지털 화폐 시스템들이 중앙 집중적 형태였기 때문에 이러한 문제를 피할 수 없는데 이는 금융 사기를 방지하거나 시스템 안의 신뢰를 유지하는 부분을 중앙 기관(central authority)에서 처리했기 때문인데 이러한 문제 해결 방안으로 탈중앙 모형이 제시되었는데 탈중앙적 환경에서 중앙 기관 없이 신뢰를 확립하기가 어려워서 신뢰성 있는 디지털 화폐를 만드는 것은 풀리지 않는 Gordian Knot 과 같은 난제
• 암호학의 발전과 작업 증명(proof of work) 같은 몇몇 현명한 해법들(해시 캐시 프로젝트 - http://hashcash.org) 덕분에 이러한 딜레마를 극복할 희망이 생김

▶ 비트코인

• 2008년에 나카모토 사토시가 이 도전에 맞서서 비트코인 이라는 디지털 화폐를 제안
• 암호학의 기법들을 이용해서 소유권을 관리하고 시스템의 보안을 확립했는데 이런 화폐를 암호 화폐 라고 부름
• 사토시는 문제점들을 블록들의 사슬(chain of blocks)이라는 기술로 해결했는데 공개된 비트코인 백서(https://bitcoin.org/bitcoin.pdf)에서 그는 새로운 P2P 전자 현금 시스템 (peer-to-peer electronic cash system)인 비트코인을 소개 하고 비트코인에 깔린 기술인 블록 체인을 상세히 설명
• 비트코인은 최초의 신뢰성 있는 그리고 전적으로 개인 간 P2P 거래로만 이루어지는 분산 전자 현금 시스템
• 비트코인의 바탕이 되는 네 가지 기본 개념
  • 소유권과 신원(identity) 확립을 위한 암호화
  • 이중 지급 방지를 위한 거래 확인 및 네트워크 보안을 담당하는 작업 증명 합의 메커니즘
  • 투명한 공유 원장(블록 체인)
  • 익명성
• 공유 블록 체인을 사용하는 덕분에 각 참여자는 거래 기록과 전송자의 지급능력 (solvency)을 확인할 수 있으며 확인 결과에 따라 해당 거래의 유효 여부를 투표할 수 있으며 거래 유효 투표는 참여자가 네트워크의 보안을 위해 서비스에 투여한 전체적인 해시력(hash-power)에 의존(초기에는 CPU 당 1표)
• 암호 화폐를 사용하려면 사용자는 특정 클라이언트 프로그램을 설치하고 가상 지갑(wallet)을 만들어 암호화 키 쌍(비밀 키/공개 키)을 생성하고 자신의 블록 체인을 전체 네트워크와 동기화해야 하는데 공개 키는 클라이언트가 유효한 주소를 생성하는데 사용되고 주어진 한 주소로 전송된 자금은 그 주소의 계산에 쓰인 비밀 키로 제어되는데 소유권은 이처럼 안전한 암호학의 원리들에 따라 관리
• 네트워크의 과반수(>50%)가 정직하다고 가정할 때 비트코인 시스템은 프로토콜이 정의하는 합의(consensus) 규칙들에 따라 자동으로 거래(transaction)를 검증
• 하나의 비트코인 네트워크에서 사용자들은 서로를 알지 못하고 그 비트코인 네트워크에서 블록 체인은 유일한 진실의 출(source of truth)로 작용하며 모든 사용자는 블록 체인에서 이전의 합의 결과들을 조회
• 블록 체인과 합의 프로토콜의 조합 덕분에 네트워크는 단일 장애점(single point of failure, SPOF) 없이 거래들을 관리할 수 있음

● 거래과정 

• 비트코인은 블록 체인을 바탕으로 작동하는 하나의 응용으로 올바른 것만 기록할 수 있고 변경할 수 없고 지울 수도 없으며 변조 할 수 없고 고장을 복구할 수 있고 중단되지 않고 모두가 합의한 내용만 유효하다고 인식하는 네트워크 공유형 데이터베이스
• 블록 체인은 시간이 지남에 따라 점점 커지는 추가 전용(append-only) 거래 정보 데이터베이스로 저장된 거래 정보의 손상(의도치 않은 삭제와 변조)을 방지하기 위한 암호화 및 복호화 수단들을 갖추고 있는데 원장(ledger)이라고 부르는 이 데이터베이스는 네트워크에 의해 검증된 금융 거래 정보를 수집. 기록하며 이 네트워크는 블록이라고 부르는 기본 단위들이 블록의 암호학적 해시 값을 통해서 사슬(체인)처럼 연결된 형태
• 네트워크의 합의 메커니즘으로 검증된 블록만 기존의 블록들의 사슬에 추가되며 결과적으로 자료의 무결성이 보장됨
• 블록 체인 이라는 이름은 이러한 블록들의 사슬에서 비롯된 이름
• 연결된 블록 들에서 블록 하나의 비트 하나만 변해도 해시 연결 관계가 무너져서 사슬이 끊어지며 그러면 네트워크 합의 메커니즘은 블록 체인을 거부
• 네트워크의 모든 구성원(노드)이 동일한 거래 기록을 볼 수 있도록 각 구성원이 블록 체인을 복제하고 처리하는 과정으로 새 블록이 검증되면 네트워크의 모든 노드가 동일한 복사본으로 동기화

●  특징

• 탈중앙화(decentralization)
  • 네트워크 상의 서버 한 대 혹은 한 그룹의 서버가 멈추거나 사용할 수 없는 상태가 되더라도 애플리케이션 또는 서비스의 사용 가능
  • 서비스 또는 애플리케이션은 네트워크에 배포되고 데이터와 실행을 절대적으로 통제하는 서버는 존재하지 않으며 각 서버가 데이터의 사본과 실행 내 역을 소유
• 분산(distributed): 네트워크에 존재하는 서버 혹은 노드는 네트워크의 다른 모든 노드에 연결된다는 것을 의미하는데 서버 사이에 일대일 또는 일대다 연결을 하기보다는 다대다 연결
• 데이터베이스(database): 언제든지 접근할 수 있고 내구성 있는 데이터 저장 장소를 의미하는데 데이터베이스는 자료의 저장 과 조회 기능과 함께 반 출입과 백업, 복구를 효율적으로 할 수 있는 관리 기능을 제공
• 원장(ledger)
  • 데이터를 저장하고 조회하기 위해 특별히 고안된 것
  • 특수한 데이터베이스로서 기존 데이터의 수정을 허용하지 않음

●  블록체인과 분산 원장 기술

 

• 블록 체인은 분산 원장 기술(Distributed Ledger Technology, DLT)의 하나라고 생각할 수 있는데 블록 체인과 분산 원장 기술을 명확하게 나누어 논의할 때도 많지만 마케팅 관점에서는 모두 블록 체인 으로 간주
• 블록 체인 의 구현
  • 비트코인(Bitcoin)
  • 라이트코인(Litecoin)
  • 이더리움(Ethereum)
  • 넴(NEM)
• 분산 원장 기술
  • 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric)
  • 코다(Corda)
  • 인터레저(Interledger)