블록체인

블록체인이란?

블록체인은 디지털 거래 기록을 검증하고 저장하는 변조 불가능한 분산 원장 기술이다.

탈중앙화된 블록체인에서는 단일 기관이 블록체인을 관리하지 않는다. 대신 P2P(peer-to-peer) 네트워크에 연결된 노드라고 불리는 컴퓨터들이 각각 원장의 사본을 저장한다. 이 중 일부 특화된 노드는 분산 합의 메커니즘을 통해 네트워크 상태에 대한 합의를 이끌어내며 거래를 검증한다.

거래는 시간 정보가 포함된 영구적 단위인 ‘블록(block)’에 저장된다. 각 블록은 이전 블록의 데이터를 기반으로 생성된 암호화 해시를 통해 연결(chained)된다. 이러한 암호화 연결 구조는 한 블록의 데이터를 변경할 경우 이후 모든 블록을 수정해야 하도록 만들어 데이터의 무결성을 유지한다.

블록 내 거래를 변경하거나 삭제하려는 시도는 암호화 체인을 훼손 시키며 네트워크 내 모든 노드에 경고를 전파한다.

블록체인은 본래 디지털 화폐를 목적으로 개발됐으나 현재는 다양한 산업 분야에서 쓰인다. 블록체인에서 실행되는 컴퓨터 프로그램인 스마트 계약(Smart contracts)부터 의료 기록 관리, 신원 및 접근 관리(Identity and access management, IAM) 등 다양한 영역에서 활용된다. 탈중앙화 금융(DeFi), 게임, 메타버스 프로젝트에서도 블록체인을 활용해 디지털 자산의 공정한 접근성과 소유권을 보장하고 있다.

핵심 요약

블록체인은 탈중앙화된 변조 불가능한 디지털 원장으로, 네트워크에 연결된 노드라 불리는 컴퓨터를 통해 거래를 기록하고 검증한다.
거래는 블록에 저장되며, 각 블록은 암호화 해시를 통해 이전 블록과 연결되어 체인을 형성한다. 이 구조에서는 네트워크 전체의 합의 없이는 데이터를 변경이 거의 불가능하다.
퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인은 접근성과 관리 권한에서 차이가 있다. 퍼블릭 블록체인은 모든 사용자에게 열려 있는 반면, 프라이빗 블록체인은 특정 사용자들에게만 제한적으로 접근을 허용한다.
블록체인 활용 사례는 가상화폐를 넘어 금융, 의료, 공급망 관리 등 다양한 분야로 확장되고 있다. 이를 통해 안전하고 투명하며 탈중앙화된 거래 환경을 구현한다.
블록체인의 보안은 암호화 기술과 작업 증명(Proof of Work), 지분 증명(Proof of Stake) 같은 합의 메커니즘에 기반을 두며, 이를 통해 중개자 없이 데이터 무결성과 신뢰를 보장한다.

가이드 목차 가이드 목차

블록체인이란?
핵심 요약
블록체인의 역사
블록체인은 어떻게 작동하는가
1. 블록체인의 핵심 요소
블록체인의 종류
블록체인 프로토콜
블록체인과 비트코인
블록체인 기술의 특징
블록체인의 활용 사례
블록체인의 장단점
블록체인 보안
블록체인의 미래
결론
FAQs
참조

가이드 목차

블록체인이란?
핵심 요약
블록체인의 역사

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블록체인은 어떻게 작동하는가
1. 블록체인의 핵심 요소
블록체인의 종류
블록체인 프로토콜
블록체인과 비트코인
블록체인 기술의 특징
블록체인의 활용 사례
블록체인의 장단점
블록체인 보안
블록체인의 미래
결론
FAQs
참조

블록체인의 역사

블록체인 이론은 오래전부터 존재했다. 1982년 데이비드 리 차움(David Lee Chaum)이 이 개념을 처음 제안한 것으로 알려져 있다.

그는 자신의 박사 논문 “상호 불신 집단에 의해 구축, 유지, 신뢰받는 컴퓨터 시스템“에서 블록체인 이론을 처음으로 제시했다. 그러나 2008년이 되어서야 2008년 디지털 화폐 비트코인과 함께 세상에 소개되었다.

2009년 비트코인의 출시 이후, 라이트코인(Litecoin)과 피어코인(Peercoin) 등 여러 프로젝트가 블록체인의 초기 시대를 열었다. 이 중 피어코인은 2011년과 2012년에 각각 출시되며, 새로운 합의 메커니즘인 지분 증명(PoS)을 도입했다.

현재 이더리움은 시가총액 기준 두 번째로 큰 블록체인 프로젝트로, PoS를 활용해 거래를 검증한다. 이 메커니즘은 암호화폐를 담보로 사용해 검증 노드의 올바른 행동을 보장한다.

블록체인은 어떻게 작동하는가

블록체인은 가상화폐 지갑에서 발생하는 새로운 거래의 브로드캐스트를 수신한다. 네트워크 내 노드들은 이러한 거래를 블록으로 묶고, 중복 결제나 이중 지출을 방지하기 위해 거래를 검증한다.

각 블록체인은 고유한 프로토콜을 통해 유효한 거래를 판단하고, 거래 순서와 지갑 잔액을 포함한 네트워크 상태에 대해 합의(consensus)를 이룬다.

각 거래 블록이 조립되어 체인에 추가될 때, 각 블록은 이전 블록과 연결되는 링크를 포함하며 체인을 형성한다. 이전 블록의 데이터가 변경되면, 이 링크가 후속 블록의 해시 값을 변경시키면서 체인의 분기를 생성한다.

네트워크의 다른 노드들은 변경된 블록과 그 이후의 블록들을 무효한 것으로 간주하고 거부한다. 이로 인해 이미 채굴된 블록을 변경하더라도 경제적 이득을 얻을 수 없다. 이러한 합의 메커니즘 덕분에 블록체인은 불변성을 갖게 된다. 또 확정된 블록에 저장된 데이터는 막대한 비용 없이는 변경될 수 없다.

블록체인 네트워크는 주로 작업 증명(PoW)과 지분 증명(PoS) 이 두 가지 합의 메커니즘을 사용한다. 최근 PoS는 에너지 소비가 훨씬 적다는 이유로 새로운 블록체인에서 더 널리 채택되고 있다. 실제로 이더리움은 2022년에 PoW에서 PoS로 전환했하면서 탄소 배출량을 약 99.992% 감소시킨 것으로 추정되고 있다.

연간 에너지 소비(TWh/yr)

chart

Source: Ethereum.org

블록체인의 P2P 네트워크에 연결된 컴퓨터들은 주기적으로 동기화를 통해 공유 데이터베이스의 모든 사본이 동일한 정보를 포함하도록 유지한다. 하지만 블록 간의 연결 구조가 블록체인 원장의 보안을 실질적으로 보장하는 핵심 요소다.

블록체인의 핵심 요소

블록체인은 작동 방식에서 세부적으로 차이가 있지만, 대부분 몇 가지 공통된 핵심 요소를 공유하고 있다.

분산 원장

중앙화된 데이터베이스 대신 블록체인은 노드라고 불리는 다수의 컴퓨터에 사본을 저장하는 분산 원장을 사용한다. 노드의 수는 수천 개에 이를 수 있다.

암호화

블록체인 네트워크는 데이터와 블록체인에 보관된 자산을 보호하기 위해 암호화 기술을 사용한다. 또한 암호화는 블록체인 네트워크에서 신원으로 사용되는 암호화 해시 값을 기반으로 한 가상화폐 지갑 주소에도 활용된다.

합의 메커니즘

블록체인은 거래를 검증하는 방법으로 합의 메커니즘이라 불리는 동의 방식을 사용한다.

주목할 점은 블록체인을 흔히 가상화폐와 연관 짓지만, 모든 블록체인이 가상화폐를 사용하는 것은 아니다. 프라이빗 블록체인은 새로운 데이터나 거래를 추가하기 위해 자체 자산을 이용하지 않을 수 있다.

블록체인의 종류

블록체인의 종류는 다음과 같이 네 가지로 구분된다.

퍼블릭 블록체인: 인터넷 접속만 가능하면 누구나 합의 과정에 참여할 수 있는 블록체인
프라이빗 블록체인: 단일 중앙 기관이 결정 권한을 갖는 블록체인
컨소시엄(또는 연합) 블록체인: 여러 조직이 권한을 공유하는 형태의 블록체인
하이브리드 블록체인: 일부 요소는 공개 접근이 가능하지만, 권한은 사적으로 관리되는 블록체인

블록체인 프로토콜

프로토콜은 블록체인이 사용하는 규칙의 집합이다. 블록체인 프로토콜은 비트코인과 같은 오픈소스 퍼블릭 네트워크부터 Quorum과 같이 기업용으로 설계된 도구까지 다양하다.

퍼블릭 블록체인 프로토콜:

비트코인(Bitcoin)
이더리움(Ethereum)
솔라나(Solana)
카르다노(Cardano)
트론(Tron)

기업용 블록체인 프로토콜:

파이퍼레저(Hyperledger)
쿼럼(Quorum)
코르다(Corda)

두 그룹의 프로토콜 간에 일부 겹치는 부분이 있다는 점에 주목할 만하다. 쿼럼(Quorum)은 이더리움을 기반으로 하며 스마트 계약 등의 기능을 지원한다.

블록체인과 비트코인

비트코인 백서 Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System은 비트코인 블록체인 기술의 구현 방식을 상세히 설명하고 있다. 이 백서는 비트코인의 창시자로 알려진 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)에 의해 발표됐으며 해당 이름은 필명으로 알려져 있다.

나카모토는 기존 금융 기관의 문제점이 신뢰에 의존한다는 데 있다고 주장한다. 수취인은 은행을 신뢰해야 하며, 은행은 거래를 보증해야 한다. 반면, 블록체인은 모든 거래를 수정 불가능한 기록으로 남기고, 이를 모든 참여자가 열람할 수 있도록 한다. 이 시스템은 사용자에게 거래 증명을 제공하며, 중앙 관리와 중재자에 대한 신뢰의 필요성을 없앤다.

블록체인 혁명은 신뢰가 필요 없는 P2P 결제 시스템인 비트코인의 청사진으로부터 시작됐다. 앞으로 블록체인 기술은 우리가 아직 상상하지 못한 것을 포함해, 훨씬 더 발전된 응용 사례들을 이끌어낼 것으로 보인다.

블록체인 기술의 특징

블록체인 기술의 특징은 사용되는 블록체인의 유형에 따라 달라질 수 있다. 이는 퍼블릭 블록체인인지 프라이빗 블록체인인지에 따라 구분된다. 퍼블릭 블록체인은 일반적으로 다음과 같은 특징을 제공한다.

탈중앙화: 퍼블릭 블록체인은 원장의 업데이트된 사본을 여러 컴퓨터, 즉 노드에 저장한다. 라이트 노드는 블록체인 원장의 축약된 버전을 저장하며, 풀 노드는 원장의 전체 사본을 보유한다.
불변성: 블록 간의 암호화 연결로 인해 퍼블릭 블록체인은 거의 변경 불가능한 구조를 가진다.
투명성: 퍼블릭 블록체인은 거래 데이터를 누구나 확인할 수 있도록 공개한다. 모든 거래는 지갑 주소와 연결되며, 이를 통해 데이터의 투명성을 확보한다.
토큰화: 퍼블릭 블록체인은 가치를 토큰 형태로 저장하고 관리할 수 있는 시스템을 제공한다.
비신뢰성: 퍼블릭 블록체인은 중개자에 대한 신뢰 없이도 사용자가 다른 사용자 또는 스마트 계약과 거래를 할 수 있도록 설계되어 있다.

블록체인의 활용 사례

블록체인은 거래와 데이터를 보호하는 데 중요한 역할을 하며, 여러 활용 사례에 적합합니다. 이러한 활용 사례는 보다 효율적이고 공정한 탈중앙화 금융(DeFi) 서비스 접근에서부터 전자투표를 포함한 정부 서비스까지 다양합니다.

확장 가능한 목록 (без двоеточий)

DeFi자본 시장 및 금융헬스케어정부부동산공급망

Aave와 같은 블록체인 플랫폼은 동등한 접근성을 제공하는 머니 마켓을 제공한다. 대출자는 암호화 자산을 담보로 설정해 몇 번의 클릭만으로 별도의 대출 서류 작업 없이 자금을 빌릴 수 있다. 대출 공급자는 제공한 암호화 자산에 대해 수익을 얻을 수 있다.

블록체인은 전 세계적으로 거래와 결제를 보다 효율적으로 처리할 수 있는 방안을 제시한다. 또 변하지 않는 기록을 통해 감사 가능성을 보장하는 역할을 한다.

헬스케어 산업에 특화된 블록체인은 통제된 접근을 통해 의료 데이터를 보다 안전하게 저장할 수 있을 것으로 기대된다. 이외에도 의료 공급품 추적 및 장비와 의약품의 진위 여부 검증과 같은 혜택을 제공한다.

블록체인을 활용한 신원 확인부터 전자투표 등 블록체인 기술은 필요한 곳에 투명성을 제공하는 동시에 개인 정보를 보호할 수 있는 방안을 정부에 제시한다.

2017년, Propy는 주택 소유권을 나타내는 디지털 토큰인 첫 번째 부동산 NFT를 판매했다.

블록체인은 공급망의 이동 과정을 추적하고 상태 업데이트와 원천 데이터를 탈중앙화 원장에 기록하는 데 도움을 줄 수 있다. IBM Food Trust는 생산자부터 소매업체까지 모든 공급망 참여자를 연결하여 추적 가능성과 투명성을 강화한다.

블록체인의 장단점

블록체인은 중앙화된 데이터베이스나 중앙화된 제공자가 일반적으로 처리하는 많은 기존 솔루션을 대체하거나 보완할 수 있다. 다른 기술과 비교했을 때 블록체인은 여러 가지 장점을 지니고 있지만 모든 애플리케이션에 적합한 것은 아니다.

장점

퍼블릭 블록체인의 동등한 접근성
거래와 상호작용의 검열 저항성
결제 완료 후 변경 불가능한 거래 내역
퍼블릭 블록체인 네트워크의 탈중앙화 거버넌스
가명 기반의 프라이버시와 디지털 자산 소유권

단점

탈중앙화 합의로 인한 느린 데이터 처리 속도
전통적인 금융 시스템에 비해 번거로운 사용성
대량 거래 애플리케이션에 적합하지 않은 낮은 확장성
작업 증명 방식의 블록체인에서 높은 에너지 소비
블록 공간 수요가 높을 때 발생하는 높은 거래 비용

블록체인 보안

많은 퍼블릭 블록체인은 오픈소스 형태로 제공되며, 누구나 코드를 검토할 수 있도록 공개되어 있다. 이러한 투명성은 전 세계 개발자와 보안 전문가 커뮤니티가 코드를 점검할 수 있어 보안을 강화에 기여한다. 신뢰할 수 있는 블록체인 프로젝트는 외부 감사 기관을 통해 잠재적인 취약점이나 예상치 못한 동작 식별 점검도 수행한다.

블록체인 내부적으로는 다양한 합의 메커니즘을 통해 거래를 검증하고 블록체인의 상태에 대해 합의한다. 가장 일반적인 합의 방식으로는 작업 증명(Proof of Work)과 지분 증명(Proof of Stake)이 있지만, 그 외에도 솔라나(Solana)가 사용하는 역사 증명(Proof of History, PoH), Signum이 사용하는 용량 증명(Proof of Capacity, PoC) 또는 PoC+ 등과 같은 방식도 있다.

블록체인은 각 블록을 이전 블록 헤더의 암호화 해시와 연결하면서 체인을 현성한다. 기존 블록에 대한 변경 시도는 히우 모든 블록의 내용까지 변경하는 데 영향을 미친다. 네트워크 프로토콜은 이러한 변경 블록을 감지하여 노드에서 무효 처리한다.

블록체인은 링크 구조와 합의 메커니즘을 결합하여 불변성을 확보한다. 이로 인해 데이터베이스 기록처럼 쉽게 변경될 수 있는 시스템에 비해 더 높은 보안성을 제공한다.

블록체인의 미래

블록체인은 일상 활동을 더욱 효율적으로 만들고, 블록체인 토큰을 통해 보다 안전한 소유권을 제공할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 게이밍과 금융 분야는 소비자가 블록체인을 가장 먼저 접할 가능성이 높은 대표적인 영역으로 꼽힌다.

한편, 기업들은 이미 블록체인 기술을 활용해 공급망 관리와 내부 자산 관리의 효율성을 높이고 있다. 특히 블록체인 간의 상호운용성이 개선될 경우, 하나의 블록체인에서 보유한 자산을 다른 블록체인에서도 활용할 수 있는 새로운 가능성이 열릴 전망이다. 이는 블록체인의 활용 범위를 더욱 확장하는 계기가 될 것으로 보인다.

내일의 블록체인 네트워크는 오늘날의 블록체인과 기술적으로 다른 모습을 보일 가능성이 높다. 특히 블록체인의 확장성을 개선하기 위한 다양한 시도가 이미 진행 중이다. 대표적으로 이더리움의 “덴쿤(Dencun)” 업그레이드는 네트워크 속도를 초당 100,000건의 거래(TPS)로 끌어올릴 가능성이 제기되고 있다. 이는 초당 약 1,700건의 거래를 처리하는 비자(Visa)보다 월등히 높은 처리 속도다.

체인링크(Chainlink) 같은 프로젝트와 아발란체(Avalanche), 폴카닷(Polkadot) 같은 블록체인 네트워크는 상호운용성을 개선하기 위한 노력을 지속적으로 기울이고 있다. 이 같은 기술적 발전은 블록체인 생태계의 가능성을 더욱 확장시키고, 네트워크 간의 연결성을 강화하는 데 기여할 것으로 기대된다.

새로운 블록체인 기술은 분산 원장 아키텍처에 대한 기존의 개념을 변화시킬 가능성이 있다. 또한 블록체인의 광범위한 정의를 확장하며 기술 적용 범위를 더욱 넓힐 수 있을 것으로 보인다. 이러한 변화는 블록체인이 단순한 거래 기록 도구를 넘어 보다 포괄적인 혁신 기술로 자리 잡는 데 기여할 전망이다.

아발란체(Avalanche), 헤데라(Hedera), 카스파(Kaspa)와 같은 프로젝트는 블록 체인 대신 비순환 그래프(DAG, Directed Acyclic Graph)를 사용하고 있다. 이 구조는 블록을 병렬로 검증하고, 검증된 순서대로 블록을 정렬한다. DAG 구조는 기존 블록체인보다 더 빠른 거래 속도를 제공하는 것으로 평가받고 있다.

결론

블록체인은 변경이 불가능한 탈중앙화 방식을 통해 거래를 정산하고 데이터를 저장할 수 있는 기술을 제공한다. 비트코인과 이더리움 같은 퍼블릭 블록체인은 누구에게나 동등한 접근성을 제공하며, 중개자 없이 거래를 처리할 수 있는 환경을 마련하고 있다.

이더리움이나 솔라나와 같은 스마트 계약 지원 네트워크는 블록체인 상에서 컴퓨터 프로그램을 호스팅할 수 있는 기능을 제공한다. 이를 통해 게이밍, 금융, 부동산 거래까지 다양한 분야에서 새로운 활용 가능성을 열어가고 있다.

블록체인은 민간과 공공 부문 모두에서 다양한 애플리케이션에 적용되고 있으며, 공급망 관리부터 금융까지 여러 산업에서 널리 사용되고 있다.

FAQs

블록체인이란 무엇인가요?

블록체인은 정확히 어떤 역할을 하나요?

블록체인의 4가지 유형은 무엇인가요?

블록체인에서 돈을 어떻게 인출할 수 있나요?

참조

David Lee Chaum A.B. (University of California, San Diego) 1977 M.S. (University of California) 1979 DISSERTATION (Chaum)
Ethereum’s energy expenditure (Ethereum)
Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System (Bitcoin)
The World’s First Real Estate NFT (Propy)
IBM Food Trust (Ibm)
Cancun-Deneb (Dencun) (Ethereum)
What to Expect From Ethereum’s Cancun-Deneb Upgrade (Coindesk)
Solana: Better Than Your Credit Card? (Ca.finance.yahoo)

Margaret Rouse

기술 전문가

본 작가는 수상 경력에 빛나는 기술 작가이자 강사로, 복잡한 기술 주제를 비전문가인 비즈니스 청중에게 설명하는 능력으로 유명합니다. 지난 20년 동안 그녀의 설명은 TechTarget 웹사이트에 게재되었으며, 뉴욕 타임즈, 타임 매거진, USA 투데이, ZDNet, PC 매거진, 디스커버리 매거진의 기사에서 권위자로 인용되었습니다. 마가렛은 IT 및 비즈니스 전문가가 서로의 고도로 전문화된 언어를 사용하는 법을 배우도록 돕는 것을 즐겨합니다. 새로운 정의에 대한 제안이 있거나 기술 설명을 개선할 방법이 있으면 다음과 같이 알려주세요. 이메일, LinkedIn, Twitter.

모든 글 Margaret Rouse