블록체인 기술 (초보 개념 정리)

익명성의 불편함

블록체인 - 익명성의 불편함

- 비실명제 블록체인의 익명성이 주는 편리함도 있지만, 불편함을 불러오기도 한다. 가장 큰 불편함은, 블록체인 주소의 소유권을 입증하기 어렵다는 것이다. 특정 주소의 소유권은 보통 디지털 서명(digital signature)에 필요한 비밀키(private key)로 입증한다. 이 비밀키를 분실하면, 해당 주소의 소유권을 영원히 상실한다. 

 

- 사용자 본인 외에는 시스템 개발자를 포함해, 아무도 모르기 때문에 분실하면, 다시 알아낼 방법이 없다. 본인이 기억하기 쉬운 비밀키를 택할 수도 없다. 사람의 머리로 도저히 기억하기 어려운 숫자나, 숫자와 문자의 조합이 무작위로 추출되기 때문이다. 보통은 비밀키를 안전하게 저장하는 앱을 사용한다.  사용자가 패스워드를 지정할 수 있다. 

 

- 비밀키를 안다는 것은, 주인이라는 것과 같은 뜻이다. 비밀키를 다른 사람이 알게 되면, 그 사람이 해당 블록체인 주소 명의로 어떤 데이터 기록을 요청하든지, 유효한 것으로 인정된다. 그 블록체인이 자산의 소유권 데이터를 관리하는 시스템이라면, 비밀키의 유출은 자산의 처분 권한을 다른 사람에게 넘겨준 것과도 같다. 

 

 

- 다른 면에서는, 익명성으로 인해 블록체인의 활용도가 제한될 수도 있다. 실명의 사용을 법적으로 강제하는 분야에서는, 합법적으로 이용하기 어렵게 된다. 금융 분야가 대표적이다. 많은 국가에서 금융 서비스 제공자에게 고객의 실명을 확인하도록 요구한다. 실명제를 채택할 수 없는 블록체인이 금융 분야에 폭넓게 활용되려면 이 문제를 풀어야 한다. 

암호화

- 데이터 관리 시스템은 필수적으로 암호화 · 보안 기술을 이용해야 한다. 이것 없이는, 데이터의 신뢰도나 시스템의 안정성이 유지될 수 없다. 블록체인도 마찬가지로, 비트코인 등을 암호화폐라고 부르며, 암호화가 블록체인의 독특한 특성처럼 인식되고 있다. 그러나 암호화는 블록체인의 특성을 대표하기에는 조금 부족하다. 

 

- 우리가 암호화라는 말에서 떠올리는 것은, 자신이 입력해서 전송하는 정보를 다른 사람이 모르게 만든다는 것이다. 그런데 블록체인, 특히 개방형 블록체인에서는 이런 처리가 원칙적으로 불가능하다. 모르게 처리하기 위해서는, 데이터 관리자가 암호를 해독하는 비밀코드를 갖고 있어야 한다. 이 코드를 아는 사람이 많아질수록, 비밀유지는 어렵다. 

블록 연결과 비가역성

- 블록에 담길 데이터 중 가장 중요한 것은 새로 기록될 데이터다. 블록이 생성된 시각도 중요하다. 그런데 이런 정보는, 다른 데이터 관리 시스템에서도 공통적으로 필요한 것들이다. 블록체인을 특별하게 만들어주는 정보는, 이전 블록의 '고유한 축약 값'이다. 

 

- 예를들면, 500번째 블록(블록#500)에는 바로 직전 블록(블록#499)의 고유한 축약 값이 기록된다. 이 고유한 축약 값을 '해시(Hash)'라고 부른다. 해시란 숫자, 문자, 그림 등의 데이터를 해시함수를 이용해, 변환시켜 얻는 값이다. 보통 한 줄의 숫자 또는 숫자와 문자의 조합 형태다. 해시 함수는, 큰 데이터를 중복되지 않은 해시로 축약한다. 

 

- 데이터가 조금이라도 변형되면, 해시는 전혀 다른 값으로 바뀐다. 따라서 해시는 어떤 데이터의 고유한 축약 값이라고 부를 수 있다. 데이터를 해시로 변환하는 것은 쉽지만, 거꾸로 해시를 이용해 원데이터를 복원할 수는 없다. 이런 기능이 있는 함수를 통칭한다. 블록별로 기록되는 데이터는 조금이라도 다를 수밖에 없다. 

 

 

- 블록생성 시간처럼 중복될 수 없는 정보가 블록의 일부로 포함되기 때문에, 완벽하게 같은 블록은 존재할 수 없다. 따라서 블록에 기록된 데이터의 축약 값인, 해시 역시 블록마다 다르다. 해시를 통한 블록 간의 연결로 인해, 블록체인의 중요한 특성인 비가역성이 생긴다. 

합의 체계

- 블록체인은 데이터 관리 시스템이다. 올바른 데이터를 통일되게 기록하는 것이 무엇보다 중요하다. 그러려면, 분산된 각각의 관리자들이 독립성을 유지하면서도, 중앙집중형 중개자와 같이 한 몸처럼 작동하도록 만드는, 간결하고, 명확하고, 합리적인 규칙이 필요하다. 이것을 합의 체계라고 한다. 

 

- 합의 체계는 "사용자로부터 입수한 데이터를 담은 블록 초안을 관리자들끼리 회람하고, 이에 대해 관리자 집단 다수의 동의를 얻어, 블록 생성을 확정할 수 있도록, 정해둔 규칙"이다. 합의 규칙/ 방식 / 알고리즘 등으로 바꿔 부를 수 있다. 블록체인을 통한 데이터 관리에서, 가장 중요한 부분이다. 합의가 무너지면, 시스템도 무너진다. 

 

 

- 어떤 합의 방식을 택하느냐에 따라, 블록체인의 철학이 좌우된다. 핵심인, 탈중앙화에도 직접적인 영향을 미치고, 시스템의 효율성도 좌우한다. 블록체인의 합의 원리는, 일상에서의 다수결과 근본적으로 같다. 그러나 합의 체계만의 고유한 큰 문제도 있다. 참여하고 있는 관리자 숫자를 특정하지 못하는 경우가 많다는 것이다. 

 

- 과반수, 혹은 일정 비율 이상의 동의를 얻어 합의에 이르려면, 전체 투표권이 어느 정도고, 그중 현재 표결에 참여하고 있는 투표권은 어느 정도인지 알아야 한다. 그런데 탈중앙화 수준이 높은 개방형 블록체인의 합의 시에는, 이 둘 다 모르는 경우가 일반적이다. 핵심은 이런 상황에서 '얼마만큼 빠르게, 낮은 비용으로, 신뢰도 높게 합의에 이르는가'이다. 

좋은 합의 체계의 조건

 

- 합의 체계는 효율적이고, 신뢰도가 높아야 한다. 합의가 효율적이어야 한다는 것은 빠른 시간에, 낮은 비용으로 합의가 이뤄져야 한다는 뜻이다. 블록체인 시스템에서, 합의에 소요되는 시간은, 일상적인 합의의 경우보다 훨씬 짧아야 한다. 빠르면 빠를수록 좋다. 

 

- 신뢰도가 높아야 한다는 것은 기록하기로 합의한 데이터에, 실수나 거짓이 없어야 한다는 것이다. 처음부터 제대로 된 데이터가 기록되지 못한다면, 블록체인의 비가역성은 의미가 없다. 잘못된 데이터를 아무리 잘 보관해도, 그것은 잘못된 데이터일 뿐이다.

 

- 제대로 된 데이터를 기록하려면, 악의를 가진 관리자가 거짓 정보를 기록하거나, 누락하려는 시도를 못하게 해야 한다. 예를 들어, 어떤 관리자가 블록 초안을 만들어, 시스템에 전파한다. 초안을 입수한 관리자 컴퓨터 10대 중 하나가 시스템을 망가뜨리려고 한다. 그러나 배신자 하나만으로는, 이 시스템을 못쓰게 할 수 없다. 

 

- 나머지 9명의 선의의 관리자 간 합의를 바탕으로, 진실한 데이터가 기록된다. 그런데 악의의 관리자가 더 늘어나, 다수가 되면, 잘못된 정보가 담기거나, 특정 데이터가 고의로 누락된 블록이 합의될 수 있다. 이런 상황이 지속되면, 이 블록체인 시스템은 무너진다. 이를 흔히, '51% 공격'이라 부른다.  

합의와 데이터 구조

- 블록체인의 데이터 구조에는 2가지 뚜렷한 특징이 있다. 

 

1. 블록에 데이터를 담아 봉인하고, 연결하는 블록 연결 구조

2. 일단 블록에 기록된 데이터는 건드리지 않는 비가역성 

 

- 이 2가지 모두 합의를 바탕으로 작동하는 데이터 관리 시스템을 유지하기 위한 고민의 결과물이다. 블록연결 구조를 갖는다는 것은, 새 데이터를 기록할 때, 건별로 기록하지 않고, 일정한 시간 간격을 두고, 일정한 양의 데이터를 모아서, 기록한다는 뜻이다. 이유는, 데이터를 건건이 합의하는 것은 비효율적일 수 있기 때문이다. 

 

- 블록체인은 원칙적으로, 과거 데이터의 수정을 금지한다. 비가역성 때문인데, 합의를 바탕으로 유지되는 시스템이므로, 합의만 된다면 이미 기록된 과거의 데이터라도 얼마든지 바꿀 수 있을 것처럼 보인다. 그러나 과거의 기록에 일상적으로 손을 댈 수 있게 해 주면, 블록체인의 합의 체계는 작동하기 어렵다. 이유는,

1. 데이터 관리의 효율성이 크게 떨어진다. 
2. 합의를 통해 과거 데이터를 바꾸는 것이 기술적으로 불가능할 수 있다. 
3. 과거 데이터를 바꾸는 합의가 기술적으로 가능하더라도, 이것을 인정하는 것은 합의의 가치를 스스로 부정하는 결과를 초래한다. 

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