블록체인이란?

블록체인의 의미

 블록체인이란 P2P(Peer to Peer) 네트워크를 통해서 관리되는 분산 데이터베이스의 한 형태로, 거래 정보를 담은 장부를 중앙 서버 한 곳에 저장하는 것이 아니라 블록체인 네트워크에 연결된 여러 컴퓨터에 저장 및 보관하는 기술로 다양한 분야에 활용이 가능한 기술이다. 블록체인은 분산원장 기술(DLT: Distributed Ledger Technology)이라고도 불리며, 이는 거래 정보를 기록한 원장 데이터를 중앙 서버가 아닌 참가자들이 공동으로 기록 및 관리하는 것을 의미한다.

 블록체인은 분산처리와 암호화 기술을 동시에 적용하여 높은 보안성을 확보하는 한 편, 거래과정의 신속성과 투명성을 특징으로 한다. 보안성의 강화로 해커의 공격과 데이터의 왜곡, 그리고 기존 중앙집중 서버 방식(Central Server)에서 가장 큰 문제인 디도스 공격을 원천적으로 방어할 수 있다. 그리고 블록체인 플랫폼을 이용하면 제3자의 거래에 의존하던 여러 과정들을 생략할 수 있어, 그에 따른 비용을 획기적으로 절약할 수 있다. 제 3자가 거래 중심의 보장 및 증명서비스의 항목들을 블록체인 시스템에 수렴할 수 있다.

 보안성이 높고 위·변조가 어렵다는 특성 때문에 데이터 원본의 무결성 증명이 요구 되는 다양한 공공·민간 영역에 적용되고 있으며, 새로운 신뢰사회 구현의 기반 기술로 주목받고 있는 중이다. 또한, 블록체인 기술은 거래 장부인 데이터뿐 아니라 거래 계약도 중간 신뢰 담당자(Trusted Third Party) 없이 거래를 할 수 있는데 이것이 바로 앞서 언급한 스마트계약(Smart Contract)이다.

 현재, 블록체인은 해외 송금서비스, 장외주식, 채권, 마일리지 등 거래, 디지털 통화 발행 및 이체서비스 등 다방면에 걸쳐 다양한 형태로 적용되기 시작하였으며, 금융 분야뿐만 아니라 지역화폐(Local Currency) 및 물류·유통, 에너지산업 등 다양한 분야에 서 활용될 것으로 평가된다.

 

P2P란?

서버나 클라이언트 없이 개인 대 개인, 컴퓨터 사이를 연결하는 통신망을 말하며, 연결된 각각의 컴퓨터가 서버이자 클라이언트 역할을 하며 정보를 공유하는 방식임.

 

금융업의 블록체인 적용 분야

분야	기능 및 효과
인증	• 별도의 공인인증기관 없이 간편하고 안전한 대체 인증수단 제공
결제 및 송금	• 소액 결제 및 해외 송금서비스의 보안성 제고 및 수수료 비용절감
증권거래	• 통화, 장외주식, 파생상품 등의 거래에 소요되는 거래시간의 획기적 단축
스마트계약	• 조건에 의해 거래가 자동적으로 성립됨에 따라 중간관리자에 의한 사기, 위조 방지
대출·투자·무역거래	• 중개자를 배제한 비대면 P2P 대출서비스  • 크라우드 펀딩을 통해 소액자금 조달 및 투자  • 송장 정보 공유를 통한 송장 사기방지

 

 

블록체인의 원리

 블록체인 기술은 거래정보를 기록한 원장 데이터를 중앙 서버가 아닌 네트워크에 참가하는 모든 공동체가 거래를 기록하고 관리하는  거래를 지향하는 탈중앙화를 핵심 개념으로 하는 기술이다. 기존 금융 시스템에서 는 금융회사들이 중앙 서버에 거래 기록을 보관해 온 반면, P2P 방식을 기반으로 하는 블록체인에서는 거래 정보를 블록에 담아 차례대로 연결하고 이를 모든 참여자가 공유한다.

 

 

블록체인이 중요한 이유

비즈니스는 정보에 기초한다. 정보를 보다 신속하게 수신하고, 정보의 정확성이 높을수록 이로운 결과를 가져온다. 블록체인은 이러한 정보를 전달하는 데 적합한 기술이다. 완전 투명성을 갖춘 즉각적인 공유 정보를 허가된 네트워크 구성원만 액세스할 수 있는 불변 원장에 저장하여 제공하기 때문이다. 블록체인 네트워크는 주문, 결제, 계정, 생산 등을 추적할 수 있다. 또한 구성원들 간에 데이터에 대한 단일 관점을 공유하여 모든 엔드투엔드 트랜잭션 세부 사항을 확인할 수 있으므로, 보다 큰 신뢰도는 물론 새로운 효율성과 기회를 제공한다.

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블록체인을 통한 거래 방법

 

 

 거래 과정은 다음과 같이 이루어진다.

① A가 B에게 송금 희망 등의 거래 요청을 한다.

② 해당 거래 정보가 담긴 블록이 생성된다.

③ 블록이 네트워크상의 모든 참여자 에게 전송되면,

④ 참여자들은 거래 정보의 유효성을 상호 검증한다.

⑤ 참여자 과반수의 데이터와 일치하는 거래내역은 정상 장부로 확인하는 방식으로 검증이 완료된 블록은 이전 블록에 연결되고, 그 사본이 만들어져 각 사용자의 컴퓨터에 분산 저장된다.

⑥ A가 B에게 송금하여 거래가 완료된다.

 이렇게 거래할 때마다 거래 정보가 담긴 블록이 생성되어 계속 연결되면서 모든 참여자의 컴퓨터에 분산 저장되는데, 이를 해킹하여 임의로 수정하거나 위조 또는 변조 하려면 전체 참여자의 과반수 이상의 거래 정보를 동시에 수정하여야 하기 때문에 사 실상 불가능하다.

따라서 접근을 차단함으로써 거래 정보를 보호·관리하는 기존의 금융 시스템과는 전혀 달리, 블록체인에서는 모든 거래 정보를 누구나 열람할 수 있도록 공개한 상태에서 은행 같은 공신력 있는 제3자의 보증 없이 당사자 간에 안전하게 거래가 이루어진다.

 

참고

보험사나 보험 산업은 private(폐쇄형) 블록체인을 도입하게 될 가능성이 높은데, 이 경우 참여하는 노드 수(분산되어 데이터를 저장되는 주체의 수)가 매우 적은 경우 해커나 외부 침입에 다소 취약할 수도 있음.

 

블록체인 적용 시 기대효과

 블록체인 기반인 분산원장 기술(Distributed Ledger Technology, DLT)의 일반적인 장점은 보안성의 강화, 처리과정의 신뢰성 증진과 감시 가능성의 확대, 비용절감 등이다. 그러나 현재까지 소개되고 있는 분산원장 기술의 활용 사례들은 일반적인 장점들 을 모두 수용하기보다는 각각 독특한 편익과 결점을 지니고 있다. 이는 아직까지 분산원장 기술이 발전 초기단계에 있고, 대규모의 성공적인 실험에는 한계가 있음을 보여주고 있다. 비록 방대한 이론적 해법과 소규모의 개념 증명(Proof of Concept)이 가능성을 보이고 있지만 시스템의 호환성, 법과 규제의 강제 가능성 등에서 문제를 보이 고 있는 것도 사실이다. 현재 분산원장은 기술적으로 이중지불이 방지되는 인증된 거래, 데이터의 추적과 투명한 거래, 해킹이 불가능한 생태계에 기반을 두어 활용되고 있다. 이러한 서비스의 공통적인 특징은 제3자의 중개에 의존하지 않는 비즈니스 모델로 상당한 비용절감 효과를 발휘할 수도 있다는 것이다. 블록체인을 기업에 전사적으로 도입하기 위해서는 상당한 시간 및 비용이 소요되겠지만 성공적으로 도입하는 경우 비용절감 효과도 클 것이다. 비용절감 효과는 크게 IT 시스템과 기업경영 측면으로 구분하여 볼 수 있다. IT시스템 측면에서는 응용기술 개발 비용, 인프라 장비 조달비용, 중간구조 개발비용 등의 절감을 거둘 수 있고, 기업경영 측면에서는 회계감사 비용, 종이서류 관리비용, 노동비용 등의 절감을 가져올 수 있다.

 

블록체인의 유형

 블록체인은 활용되는 목적에 따라 3가지 종류로 나뉘며 각 블록체인마다 특징이 있다.

 

 퍼블릭 블록체인(Public Blockchain) - 개방형 블록체인

퍼블릭 블록체인은 개방형 블록체인으로 누구나 트랜잭션을 생성할 수 있어 앞에서 설명한 공공거래장부에 해당하며, 통상 블록체인이라 하면 퍼블릭 블록체인을 지칭한다. 퍼블릭 블록체인은 누구나 참여할 수 있고 모든 참여자의 상호 검증을 거쳐 신뢰도가 높다. 트랜잭션 내역이 모두에게 공개되어 네트워크에 참여 한 모든 노드(Node)가 이를 검증하고 거래를 승인하기 때문이다. 하지만 모든 참여자의 거래 기록을 남기고 이를 공유하느라 처리 속도가 느리다는 단점이 있다.

 

프라이빗 블록체인(Private Blockchain / Enterprise Blockchain) - 폐쇄형 (엔터프라이즈) 블록체인

프라이빗 블록체인은 폐쇄형 블록체인으로 퍼블릭 블록체인의 상대적 개념이다. 프라이빗 블록체인은 서비스 제공자(기업 또는 기관)의 승인을 받아 야만 참여할 수 있으며 주로 기업에서 활용하여 엔터프라이즈 블록체인(Enterprise Blockchain)이라고도 한다. 여러 기업(또는 기관)이 공동으로 참여하는 컨소시엄 블록 체인(Consortium Blockchain)도 넓은 의미에서 프라이빗 블록체인의 범주에 속한다.

프라이빗 블록체인은 법적 책임을 지는 기관만 트랜잭션을 생성할 수 있다. 또한 프라이빗 블록체인에서는 승인된 기관만 트랜잭션을 검증하고 거래를 승인한다. 프라이빗 블록체인은 승인받은 노드만 참여하고, 다른 노드의 검증을 구할 필요가 없기 때문에 처리 속도가 훨씬 빠르다. 하지만 프라이빗 블록체인의 사용자는 서비스 제공자에게 전적으로 의존해야 하기 때문에 퍼블릭 블록체인에 비하여 신뢰성에 한계가 있다. 하지만 프라이빗 블록체인에서 발생하는 시간상의 트랜잭션을 해쉬 함수를 만들어 퍼블릭 블록체인에 저장하는 방식, 앵커링(Anchoring)으로 신뢰성을 극복하며, 이러한 기술적 발달이 프라이빗 블록체인의 여러 문제를 해결하고 있다. 이러한 앵커링 적용은 앞으로 프라이빗 블록체인의 진본성과 악의적 왜곡의 합의를 방지할 수 있는 가장 획기적인 신기술로 적용되어지고 있으며, KB국민카드 프라이빗 블록체인 또한 앵커링 시스템을 통해 시행되고 있다. 한국조폐공사가 추진 중인 블록체인 공공 플랫폼의 경우도 앵커링 시스템을 포함시 키는 플랫폼으로 설계되어 진본성을 퍼블릭 블록체인 노드의 참여로 보증하고 있다.

 

참고

 각 당사자의 중앙이 따로 있는 상태에서 서로 다른 프라이빗 블록체인 플랫폼을 연동할 경우 표준화 문제가 대두될 것임. 또한 블록체인은 역가역성 문제를 가지고 있어 한번 생성된 블록은 지울 수도 수정할 수도 없어 사용자와 블록 허용자(블록의 생성자)는 이에 대한 방안과 수정에 따른 초과 블록을 염두에 둬야 함. 프라이빗 블록체인은 블록의 사이즈와 트랜잭션을 참여하고 있는 합의 알고리즘의 합의에 의한 임의의 프로토콜 수정이 가능하므로 각 보험사들은 프라이빗 블록체인의 사이즈와 트랜잭션의 정책도 사전에 수립해야 할 것임.

 

프라이빗 블록체인의 설치는 네트워크 참여 컴퓨터(Node)의 개수 조정으로 설치비 용의 감소를 기존 Server 중심의 비용을 줄일 수 있다. 블록체인 플랫폼은 기존의 서비스 단위의 개별 서비스마다 만들어내는 단일 프로그램이 아니라 여러 가지 응용 프로 그램을 한 플랫폼에 서비스 할 수 있다(증명, 서류, 보험금 지급, 토큰의 생성 등).

 

컨소시엄 블록체인 (Consortium Blockchain) - 컨소시엄 블록체인

컨소시엄 불록체인인은 프라이빗 블록체인의 확장으로써 서로 다른 프라이빗 블록체인의 결합으로, 각기 다른 블록체인에서 생성한 이질적인 블록을 오더링이라는 프로세스로 연결하여 신뢰성의 확보 및 확장성을 가진 블록체인이다.

 

구분	Public Blockchain	Consortium Blockchain	Private Blockchain
거래 증명	PoW, PoS 등 합의 알고리즘에 따라 거래 증명자가 결정됨. 거래 증명자가 누구인지 사전에 알 수 없음	거래 증명자가 인증을 거쳐 알려진 상태. 사전에 합의된 규칙에 따라 거래 검증 및 블록 생성이 이루어짐	중앙 기관에 의하여 거래 증명이 이루어짐
활용 사례	비트코인, 이더리움	R3 CEV	Linq, Kafka/Zookeeper, PBFT 기반 등

 

 

블록체인의 기술적 개념

블록체인 핵심 요소

1. 분산 원장 기술 (Distributed Ledger Technology)

모든 네트워크 참가자는 분산 원장과 트랜잭션에 관한 불변 기록에 접속할 수 있다. 해당 공유 원장을 통해 트랜잭션을 단 한 번만 기록하여, 기존 비즈니스 네트워크에서 전형적으로 수행하던 중복 작업을 제거한다.

 

2. 불변 기록 (Immutable)

트랜잭션을 공유 원장에 기록한 후에는 참여자가 이를 변경하거나 조작할 수 없다. 트랜잭션 기록이 오류를  포함 하는 경우, 오류를 변경하려면 반드시 신규 트랜잭션을 추가해야 하며, 이때 두 트랜잭션이 모두 표시된다.

 

3. 스마트 계약 (Smart Contract)

트랜잭션을 가속화하기 위해 스마트 계약 이라 불리는 일련의 규칙을 블록체인에 저장하고, 자동으로 실행한다. 스마트 계약은 회사채 이전 조건을 정의하고, 여행 보험의 결제 약관을 포함하는 등 다양한 설정이 가능하다.

 

블록체인의 기술적 개념

해시함수 (Hash Function)

블록체인, 암호화폐 기술에 대한 내용에 매번 등장하는 것 중 하나가 해시함수 (Hash Function)이다. 해시함수의 해시(Hash)는 ‘어떤 데이터를 고정된 길이의 데이터로 변환’하는 것을 의미한다.해시함수를 거치면 원본 데이터를 알아볼 수 없도록 특수한 문자열로 변환이 되는데, 해시함수는 압축이 아니라 단방향 변환이기 때문에 해시값을 이용해서 원본 데이터를 복원할 수 없다는 특징을 가지고 있다.

 

 

블록체인 작동 방식

 

각 트랜잭션 발생 시 데이터 "블록"으로 기록

트랜잭션은 유형(제품) 또는 무형(지식) 자산의 이동을 나타냅니다. 데이터 블록은 사용자가 선택한 정보를 기록할 수 있습니다. 누가, 무엇을, 언제, 어디서, 얼마나부터 식품 배송 온도와 같은 상태 정보까지 기록할 수 있습니다.

 

트랜잭션(transaction)이란?

자산을 이동시키는 것.

 

각각의 전후 블록과 연결

자산이 여기저기 이동하거나 소유권이 변경됨에 따라, 블록은 데이터 체인을 형성합니다. 해당 블록은 트랜잭션의 정확한 시간과 순서를 확인하고 서로 안전하게 연결하여, 블록에 변경이 발생하거나 다른 블록이 기존 두 블록 사이에 삽입되는 것을 방지합니다.

 

트랜잭션은 불가역적인 체인에 블록으로 형성되는 데, 이것이 바로 블록체인입니다.

각각의 추가적인 블록은 이전 블록, 나아가 전체 블록체인의 검증을 강화합니다. 즉 블록체인의 위변조를 쉽게 적발할 수 있어, 불변성이 곧 핵심 강점이 됩니다. 악성 액터가 이를 변조할 가능성을 원천 차단하고, 모든 네트워크 구성원이 신뢰할 수 있는 거래 원장을 구축합니다.

 

 

PoW와 PoS 정의

블록체인의 합의 알고리즘 방식(체굴 방식) 중에는 PoW와 PoS방식이 존재하는데,우리말로 PoW (Proof of Work) '작업 증명', PoS (Proof of Stake) '지분 증명' 이라고 한다.

 

PoW (Proof of Work) - 작업 증명

목표값 이하의 해시를 찾는 과정을 무수히 반복함으로써 해당 작업에 참여했음을 증명하는 방식의 알고리즘이다. 채굴을 통해 작업증명을 한다. 비트코인, 라이트코인, 비트코인캐시, 비트코인골드, 모네로, 지캐시, 시아코인, 불웍, 에이치닥 등의 암호화폐에서 작업증명 방식을 사용하고 있다.

'작업’이란 ‘채굴’에 이르기까지 연산 과정을 뜻한다. 채굴자들은 컴퓨터로 복잡한 수식을 풀어 조건에 맞는 해시값을 찾는 과정을 반복한다. 이 경우 모든 노드들이 찾아낸 해시값을 검증하고 승인하는 과정을 거쳐 블록에 거래 내역을 저장한다. 따라서 모든 노드들의 승인을 거쳐야 하기 때문에 거래 내역을 속이기가 힘들다는 장점이 있다. 이런 점에서 작업증명 합의 알고리즘은 블록체인이 가지는 탈중앙화라는 본질을 가장 잘 살린 합의 방식이다. 그러나 이런 과정 때문에 거래 처리 속도가 늦어진다는 한계가 있다. 또한 채굴에 필요한 에너지 소비가 심하다는 것도 단점이다. 이 때문에 일정 조건에 따라 블록 생성에 참여하는 노드들을 제한하는 지분증명방식이 등장했다.

 비트코인에서 블록 생성 시 개별 노드가 제한 없이 생성할 수 있다. 따라서 앞의 블록에 두 개 이상의 블록이 붙는 포크(fork 또는 충돌) 현상이 발생할 수 있다. 이 현상은 분산장부 기능이 제대로 작동하지 않았다는 것을 의미한다. 따라서 비트코인에서는 더 많은 PoW가 수행된 길이가 더 긴 블록을 선택함으로써 불일치 문제를 해결하고 있다.

PoW는 시간이 지날수록 조금씩 채굴의 난이도가 높아지고, 디지털자산은 어느 시점의 한계치를 가지고 일정 수준으로 유지된다. 따라서 채굴 소요 시간은 점점 늘어나게 되고 일반 채굴자가 채굴을 하는 것은 어려워지게 된다.

단점: 비용, 환경오염(전기 소모량 상승)

 

PoS (Proof of Stake) - 지분 증명

해당 암호화폐를 보유하고 있는 지분율에 비례하여 의사결정 권한을 주는 방식이다. 주주총회에서 주식 지분율에 비례하여 의사결정 권한을 가지는 것과 유사하다. 채굴 과정이 필요 없다. 큐텀(QTUM), 피어코인(Peercoin) 등의 암호화폐가 지분증명 방식을 사용하고 있다. 스트라티스(Stratis)는 처음에 작업증명 방식을 사용했으나 지분증명 방식으로 변경했다. 이더리움도 이더리움 2.0부터 작업증명 방식을 벗어나 지분증명 방식을 채택할 예정이다.

지분증명은 의사 결정 권한을 코인 보유량에 비례해 지급하는 방식이기 때문에 코인을 많이 보유하고 있는 노드일수록 블록 생성에 참여할 수 있는 기회가 더 많다. 블록 생성에 따른 보상도 코인 보유량에 비례한다. 주주 총회에서 주식 지분에 비례해 더 큰 의사결정 권한을 가지는 것과 유사하다고 보면 된다. 지분증명 방식은 모든 노드들의 승인을 거치지 않아도 되니 작업증명 방식보다 거래 처리 속도가 빠르다. 이는 곧 전력소비를 줄일 수 있음을 의미한다. 이 때문에 이더리움 재단은 기존 합의 방식인 작업증명 방식을 지분증명 방식으로 전환하기 위한 ‘캐스퍼(Casper)’ 프로젝트를 진행 중에 있다. 그러나 지분증명 방식은 ‘평등’을 추구하는 블록체인의 본질에서 벗어나 ‘부익부 빈익빈’을 초래한다는 꼬리표가 따라다닌다. 많은 코인을 가지고 있을수록 더 많은 보상을 받는 구조이기 때문이다.

 

출처

<블록체인의 이해>