Blockchian의 기본 개념

안녕하세요 오늘은 블록체인에 대한 개념에 대해서 공부해보도록 하겠습니다. 

 

우선 Blockchain이란 네트워크의 Node간 공유 분산되는 불변한 데이터베이스 혹은 원장(Ledger)입니다. 

출처: Investopedia

 

이게 무슨말이냐면, 동일한 data를 여러 node들이 공유하고 관리 및 저장한다는 말입니다. 여기서 node는 

트랜잭션 및 블록을 검증하기 위해 구동되는 컴퓨터입니다. 검증자이자 네트워크 참여자를 뜻합니다.자세한 내용은

이후에 추가로 설명을 드리겠습니다!

 

블록체인의 주요 속성은 아래와 같습니다. 

 

1. 탈중앙화(Centralized): 중앙화된 집단이 블록체인 원장의 data를 관리하는 것이 아닌, 네트워크에 참여하는 각각의 node들이 가지고 있는 원장기록을 통해 data를 유지 및 관리하는 방식.

 

2. 무결성(Integrity): 블록체인의 분산이라는 특징으로 인해 모든 거래 및 data는 누구나 접근 가능하고, 누구나 동일한 data를 가지고 있을 수 있다. 또한 모든 거래는 모든 node가 합의해야 블록에 기록되고, 네트워크에 전파될 수 있다.

 

3. 불변성: 블록체인 네트워크는 거래를 조작하거나, 위변조 하려면, 이론 상 51% 이상의 네트워크 share가 필요로 하다. 이는 실질적, 물리적으로 불가능하다.

 

하나씩 살펴보도록 하죠. 첫번째 특성인 탈중앙화의 의미는, 기존 Database의 경우, 중앙화된 집단에서 서버를 운영하며, data를 관리하는 형태였습니다. 하지만 블록체인은 말씀드린대로 네트워크 내 참여하는 node 간 data를 공유 및 분산하여 저장합니다. 전체 기록을 가지고 있는 노드를 Full node라고 하는데 Node 관련 내용은 다음시간에 자세하게 알아보도록 하겠습니다. 

 

두번째 특성인 무결성은 분산원장이라는 기술로 인해 생긴 특징입니다. 이 분산이라는 개념으로, 모든 거래 및 data는 누구나 접근가능하고, 누구나 접근가능하기에 관련 기록을 보유할 수 있게되죠. 즉 수많은 원장이 여러곳에 존재할 수 있게 됩니다. 또한 모든 거래는 Node들의 합의(consensus)라는 과정을 통해 원장에 기록되기에, 전체 원장이 동일한 기록을 가져야만 진정으로 효력을 가지게 되는 것입니다. 합의 관련 자세한 내용은 다음 시간에 자세하게 알아보도록 하겠습니다.

 

세번째 특성인 불변성입니다. 불변성은 거래 기록이 절대로 변하지 않는다.  즉 블록체인은 분산원장 시스템이고, 이론상 51%이상 네트워크를 장악할 수 있는 노드는, 블록의 순서를 변경하거나 삭제(고아블록) 등 임의로 블록체인의 기록을 조작할 수 있습니다. 하지만 51% 이상의 컴퓨팅 파워를 갖는다는 것은 현재 비트코인 네트워크의 경우 거의 불가능 하다고 할 수 있습니다. 51% 공격이랑 공격자가 전체 네트워크의 51% 이상의 검증 파워를 가지고 있다는 뜻입니다. 즉 hash rate를 조정하고 여기서 hash rate는 블록을 채굴하고 트랜잭션을 처리하는 데 사용되는 총 계산 능력을 나타냅니다.

또 네트워크 중단, 블록 임의 생성 등 블록체인의 무결성 및 보안성을 위협시키는 중대한 공격입니다. 이로 인해 Sybil attack, Double spend 문제등 다양한 문제를 야기할 수 있습니다.

하지만 51% 공격이 현재의 비트코인 네트워크에서는 일어날 확률이 굉장히 희박합니다. 이는 규모가 큰 네트워크 일수록 성공확률이 희박해지는데 PoW의 경우 간단히 말씀드리면 채굴을 위해서는 막대한 컴퓨팅 파워를 가져야만 블록을 생성할 수 있는데, 51% 이상의 네트워크 장악력을 유지하려면 그 비용이 천문학적으로 들어가게 됩니다. 이는 Input 대비 Output이 좋지않음을 의미하기에 공격을 방어한다기 보다는 공격할 의지 자체를 없애버리는 겁니다.

결과적으로 전체 네트워크의 51%이상을 장악하지 못하면 거래 기록을 변경할 수 없고, 실질적으로 이는 불가능하기에 불변성을 유지할 수 있습니다.

 

오늘은 이 정도 내용으로 마무리 하겠습니다. 다음번에는 블록체인 네트워크의 종류와 세대별 특징 그리고 기술적인 구조에 대한 개념에 대해 설명하겠습니다.

 

 

 

오늘의 용어사전

Sybil attack: 대표적인 블록체인 위협 중에 하나로 51% 공격이 주요 예시입니다. 즉 공격자가 다수의 노드를 장악해서 네트워크를 장악하는 겁니다. 시빌 공격은 블록체인 네트워크에서  특히 효과적인 공격 방식입니다. 만약 공격자가 블록체인 네트워크의 모든 노드 보다 네트워크 파워(Hash rate)가 높다면, 공격자는 네트워크 내 과반수의 노드를 장악할 수 있고, 원하는 블록을 블록체인에 올리도록 합의하여 공격자가 원하는 거래기록만 올리고, 원치하는 거래기록은 삭제할 수 있는 막강한 권한을 가질 수 있습니다. 

 

Double spend problem: 이중 지불이란, 동일한 암호화폐로 두번 이상 지출하는거을 의미한다.  예를 들어, A가 B에게 1,000원이라고 기록된파일을 전송한 후, 다른 사람에게 해당파일을 복사하여 지불하는것을 말한다.
이중지불 문제를 막기위해 블록체인은 고스트 프로토콜과 51% 이상의 선의의 노드들을 통해 방어를 하는 방법을 택했습니다. 가장 긴 체인을 메인체인으로 선택하는 고스트 프로토콜 특성 상 그리고 51% 이상의 컴퓨팅 파워를 공격자가 얻기 어려운 환경에서, 공격자가 거래를 조작하여 블록을 생성하여도, 이미 51%이상의 정상적인 노드들이 연결한 체인이 가장 길기때문에 공격자가 일으킨 거래는 메인체인에 연결될 수 없고, 거래는 실제로 이뤄지지 않습니다. 즉 unconfirmed 상태로 남게되는것입니다. 

 

Ghost Protocol: 메인체인을 선택하는 데 있어 가장 긴 체인을 채택하는 알고리즘이다. 비트코인의 성능과 보안성 향상을 위한 프로토콜로서,  가장 긴 체인, 즉 10분마다 1개씩 생성되는 블록이 가장 긴 체인을 메인체인으로 선택하는 방식이다. 이는 비트코인의 느린 블록 생성 속도이기에 가능한 프로토콜이다.
이외에도 이더리움, 하이콘등 다양한 프로토콜이 존재한다.
Ethereum GHOST protocol: 블록 생성 시 최대 2개의 Unclo block을 추가하고 보상하는 방식으로, 기존 비트코인의 고스트 프로토콜 방식으로는 이더리움의 빠른 블록생성속도(12~14초)에서는 보안성을 유지할 수 없기에 고안된 방법으로서, 가장 무거운 블록을 선택하는 것이다. 그림처럼 블록에 부모, 조상 블록들이 존재하여, 블록의 무게를 무겁게 하는 방식으로 보안성과 채굴성을 유지한다.
Hycon GHOST protocol: Hyper connected coin이란 트랜잭션 처리 속도를 최적화하는 블록체인 프로젝트로, 초당 최소 200건 이상의 트랜잭션이 구현가능하며, 현재는 SPECTRE 프로토콜을 개발하여 TPS가 3,000을 넘어서는 기록을 달성하였다.