3분 과학기술 용어 1편, [블록체인]입니다.
⭐블록체인을 알아야 하는 이유, 그 중요성
「UN 미래보고서 2050」에서 10대 유망기술로 블록체인을 주목하였고,
세계경제포럼(WEF)에서는 2027년 세계 GDP(1년 동안 한 국가에서 생산된 총 시장가치)의 10%가 블록체인 기술로 저장될 거라고 예측하고 있습니다.
도대체 블록체인은 어떤 기술이길래 '가치'를 저장할 수 있는 건지 궁금하지 않으신가요?
➲ 블록체인의 다양한 용도
- 가상화폐(디지털 화폐): (예) 비트코인이나 이더리움 거래에 사용
- 의류 제품의 정품 인증: (예) 나이키 CryptoKicks는 구매한 한정판 신발을 NFT(디지털정품인증서) 형태의 블록체인에 등록해 정품/가품 여부를 확인할 수 있도록 함
- 디지털 증명서 발급: 블록체인을 이용해 졸업장, 자격증, 성적표 위조 제출을 방지하는데, 국내 대학(고려대, 연세대 등)도 블록체인 성적 증명서를 시험 도입 중
- 기부금 사용 추적: 비영리 단체들이 기부금을 투명하게 사용하는지 추적할 수 있도록 함
- 의료 기록 관리: 환자가 자신의 의료 데이터를 안전하게 저장하고 빠르게 병원 간 공유될 수 있도록 함
이외에도 블록체인은 다양하게 활용되고 있습니다!
사실 블록체인 기술 자체는 1991년에 개발됐지만 당시에는 빛을 보지 못했고, 2009년 사토시 나카모토가 암호화폐 '비트코인(bitcoin)'에 적용하면서 부활했습니다. 그래서 코인에 대한 얘기에서 블록체인은 절대 빠지지 않죠!
블록체인의 메커니즘
블록체인(blockchain)이란 데이터의 신뢰성 확보를 위한 기반 기술로, 모든 참여자가 사슬구조('체인')의 암호화된 데이터 블록들을 공유하여 데이터 위·변조를 방지함
블록들에는 정보가 저장되어 있고, 이 블록들은 줄지어 연결되어 있습니다.
이런 블록체인에 정보를 저장한 순간, 정보를 수정하기가 어려워집니다. 이를 무결성(immutability)이라 말하기도 하죠. 블록체인에는 크게 3가지 기술이 결합되어 높은 안정성을 제공합니다:
- 해시
- 작업증명
- 분산 기술
하나의 블록에는 ① 정보, ② 해시, ③ 이전 블록의 해시가 저장되어 있습니다.
- 블록 안에 저장된 정보의 형태와 내용은 용도에 따라 달라집니다.
- 비트코인: 금융 거래 정보 - 예를 들어 송신인, 수신인, 거래금액, 거래 ID, 거래수수료 등
- 한정판 굿즈 NFT: 소유자, 제작자, 굿즈에 대한 설명(메타데이터), 거래내역 등
- 해시(또는 해시값)는 사람의 지문처럼, 블록과 그 안에 든 정보를 특정짓는 고유의 값입니다.
- 블록 안에 있는 해시 함수가 그 안에 든 정보에 따라 해시 값을 출력합니다. 정보가 바뀌면, 해시도 덩달아 바뀝니다.
- 각 블록 안에는 직전 블록의 해시값이 있고, 이에 따라 블록들은 줄을 이루도록 연결됩니다.
블록체인의 첫 3개 블록을 살펴보겠습니다.
- 각 블록에는 고유의 해시와 이전 블록의 해시가 있습니다. 블록3은 이전 블록의 해시값을 통해 블록2와 연결되고, 블록2도 같은 방식으로 블록1과 연결됩니다.
- 블록1은 첫 번째 블록으로 앞선 블록이 없기 때문에 특별히 제네시스 블록(genesis block)이라 부릅니다.
- 블록2의 정보가 변조됐다고 가정해봅시다. 그러면 블록2의 해시값이 바뀌고, 블록3이 가진 이전 블록의 해시는 더이상 블록2의 해시와 일치하지 않게 됩니다.
- 이렇게 블록2-블록3 간의 연결이 성립되지 않게 되고, 블록3 이후의 모든 블록은 유효하지 않게 됩니다. 왜냐면 블록2의 새로운 해시를 블록3가 덮어 저장하는 순간, 블록3의 정보가 바뀌어 블록3의 해시가 바뀌기 때문. 연쇄적으로 모든 블록에 새로운 해시가 필요.
그러나 요즘 컴퓨터 성능이 워낙 뛰어나서 새로운 해시값을 빠르게 계산해서 블록체인을 해킹할 수 있습니다.
이를 대응하기 위해 작업증명(proof of work)이 있습니다.
- 작업증명은 새로운 블록의 생성에 시간 지연을 줍니다. 예를 들어 비트코인은 체인에 새 블록을 추가하기 위해서 약 10분의 작업 증명 시간이 걸립니다.
- 즉, 한 블록의 정보를 수정하려면 연쇄적으로 이후의 블록들을 각 10분의 지연으로 하나씩 수정해야 됩니다. 블록2의 정보를 수정하기 위해 10분, 블록1이 수정됐음에 따라 블록3을 수정하기 위해 추가로 10분...
블록체인의 높은 보안성은 해시와 작업증명으로부터 비롯됩니다.
작업증명은 사실 더 복잡한 개념이라 추후 별도의 글로 상세히 다루겠습니다.
마지막으로 블록체인은 모든 참여자가 공유하고 편집할 수 있는 분산원장(distributed ledger)입니다.
원장은 거래 내역 = [누가 누구한테 얼마를 주고 받았는지]를 전부 기록한 장부입니다.
이 원장을 하나의 컴퓨터가 갖고 있으면 해커는 그 컴퓨터만 노리고 공격할 수 있습니다.
근데 블록체인은 하나의 중앙 서버가 아닌, 여러 컴퓨터가 연결된 네트워크에 저장·보관돼 있어
네트워크 속 모든 사람이 참여할 수 있습니다. 이를 탈중앙화(decentralized)된 P2P 네트워크라 부릅니다.
- 모든 참여자는 블록체인의 복사본을 갖게 됩니다.
- 이제 이를테면 사람A-B 간의 거래 때문에 "새로운 블록"이 추가됐다고 가정해봅시다. 새 블록은 네트워크에 연결된 모든 사람한테 전송되고, 해당 블록이 위·변조되지 않았는지 정보의 유효성을 검증한 후 자신의 체인에 추가합니다.
- 다시, 네트워크의 모든 사람은 새 블록이 추가된 동일한 블록체인을 갖게 됩니다.
한 사람의 블록체인을 수정하는 게 아닌, 블록체인을 공유하는 모든 참여자의 것을 수정해야 하기 때문에 블록체인을 해킹하기 어렵습니다.
✓ 본 게시물 속 용어 정리
| 블록체인 | 데이터의 신뢰성 확보를 위한 기반 기술로, 모든 참여자가 사슬구조('체인')의 암호화된 데이터 블록들을 공유하여 데이터 위·변조를 방지 |
| 블록 | 블록체인 코드 내의 데이터 저장 단위 |
| 무결성 | 데이터가 정확하고 완전하여 의도치 않게 변경되거나 손상되지 않고 일관성을 유지하는 성질 |
| 해시(값) | 블록과 그 안에 든 정보를 특정짓는 고유 값 |
| 해시함수 | 임의 길이의 입력값을 일정 길이의 출력값으로 변환시키는 함수로, 입력값(즉, 정보)가 조금이라도 달라지면 완전히 다른 해시값을 출력하여 블록의 변조를 방지 |
| 제네시스 블록 | 블록체인 네트워크에서 처음 생성된 블록 |
| 작업증명(PoW) | 합의 매커니즘 중 하나로, 블록체인에 새 블록을 생성하기 위해 네트워크 참여자 간의 합의를 통한 새 블록을 승인함 |
| 분산원장 | 중앙 서버 또는 관리자(기관)의 제어 없이 네트워크 속 참여자가 공유 및 동기화하는 거래(트랜잭션) 데이터베이스 |
| 탈중앙화 | 중앙집중식 관리가 아닌 분산 네트워크의 사용 |
| P2P | 네트워크에 연결된 컴퓨터들끼리 직접 데이터를 주고 받는 것 |
이번에는 블록체인의 기본 작동원리에 대해 알아봤습니다.
블록체인의 다양한 측면 - 노드, 플랫폼, 용도에 따른 유형 등 - 을 잇따라 살펴보도록 하겠습니다.
이상 중고딩, 문과, 비전공자도 이해가능한 과학기술 용어였습니다.
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