01 - 블록체인 기술의 이해
▲ 박성준 센터장 동국대학교 국제정보보호대학원 블록체인연구센터
20여 년 전 인터넷 혁명이 일어난 후 우리는 현재 인터넷 세상에 살고 있다.
그리고 지금 블록체인이라는 새로운 혁명 기술로 인해 새로운 세상을 맞고 있다.
블록체인은 탈중앙화된 P2P 생태계를 만드는 신뢰기술이며, 4차 산업혁명으로 대표되는 미래세상의 핵심인프라이다.
과거 우리나라가 인터넷 진흥정책으로 인해 IT 강국이 되었듯이, 블록체인 진흥정책을 조속히 추진하여 블록체인 강국이 되어야 한다.
들어가며
블록체인 기술은 2008년 사카시 나까모도의 P2P 기반 암호화폐인 비트코인에 대한 역사적인 논문에서 비트코인의 이중지불방지를 위한 개념으로 도입되었다01.
사카시 나까모도는 암호학, 컴퓨터공학, 게임이론 및 경제학 등 다양한 개념 및 기술을 융합하여 비트코인을 완성하였다.
그러나 비트코인의 탄생 배경에 따른 목적은 단지 P2P 기반 암호화폐이다.
비록 블록체인을 기반기술로 사용하였으나 제한적이었다.
비트코인에서 사용된 블록체인 기술의 일반화는 부탈린의 이더리움에 의해 완성되었다02.
이더리움은 비트코인의 한계성을 극복하여 모든 응용서비스가 가능한 일반적인 블록체인 개념을 도입하였다.
이후 블록체인 기술은 전 세계적으로 재조명 받기 시작하였으며, 현재는 비트코인 자체보다는 블록체인 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 상황이다.
이더리움 블록체인의 비전 및 목표는 P2P 네트워크 기반한 하나의 글로벌 신뢰 컴퓨터를 만드는 것이다.
비트코인과 이더리움의 가장 큰 차별성 중 하나는 튜링 완전성(Turing-completeness)이다.
비트코인은 튜링 불완전성 특성을 가지며, 이더리움은 튜링 완전성(Turing-completeness) 특성을 가진다.
비트코인이 튜링 불완전성 특성을 가지고 있는 이유는 보안 문제 때문이다.
한편 이더리움은 튜링 완전성을 확보하는 대신 보안성 문제를 금전적인 문제(가스(Gas) 개념 도입)와 결부시켰다.
즉, 이더리움을 사용하기 위해서는 미리 약속된 가스를 지급하여야 한다.
이더리움의 튜링 완전성 특성으로 인해 이더리움은 모든 응용서비스 개발을 가능하게 만드는 블록체인 플랫폼으로 탄생하게 된다.
블록체인을 간단히 정의하면, 상호 신뢰하지 않는 참여자들 간의 분산된 장부들의 무결성을 확보하는 기술이다.
즉, 기존의 중앙집중식 모델에서는 제3의 신뢰기관(TTP, Trusted Third Party)이 신뢰성을 확보해주는 역할을 담당하였다.
그러나 분산장부 모델에서는 신뢰성을 확보해주는 제3의 신뢰기관을 제거하였기 때문에 누군가는 신뢰성을 확보해주어야 하며, 이를 P2P 네트워크 참여자들이 공동으로 해결해야 한다는 것이다.
P2P 네트워크의 신뢰성을 확보해주는 방법에 따라 블록체인은 크게 Public 블록체인과 Private 블록체인으로 구분된다.
먼저 블록체인은 P2P 신뢰 네트워크로서 네트워크 참여자들의 제한성에 따라 Permissionless와 Permissioned로 구분된다.
Permissionless 블록체인은 네트워크 참여에 제한이 없는 블록체인을 의미하며, Permissioned 블록체인은 네트워크 참여에 제한을 두는 블록체인이다.
한편으로는 P2P 네트워크의 신뢰성을 확보하는 방법에 따라 Public과 Private로 구분된다.
네트워크의 신뢰성을 확보하는 네트워크 참여자들의 자격에 제한을 두지 않는 경우가 Public 블록체인이며, 제한을 두는 경우를 Private 블록체인(또는 Consortium)이라고 한다.
따라서 크게 봐서는 4가지 블록체인이 존재하게 된다.
그러나 일반적으로 Public 블록체인은 Public, Permissionless 블록체인을 통칭하며, Private 블록체인은 Private, Permissioned 블록체인을 통칭한다.
대표적인 Public 블록체인으로는 비트코인, 이더리움, 카르다노04 등이 있으며, Private 블록체인에는 하이퍼레져(Hyperledger)05, 리플(Ripple)06, R307 등이 있다.
블록체인의 원천기술은 바로 네트워크 참여자 간의 합의 메커니즘으로 볼 수 있다.
그리고 합의 메커니즘은 Public 블록체인과 Private 블록체인에 따라 그 특성이 분리된다.
Public 블록체인의 합의 메커니즘으로는 컴퓨팅 파워에 의존하는 작업증명(PoW, Proof of Work), 암호화폐 보유량에 의존하는 지분증명(PoS, Proof of Stake), 평판 및 투표에 의해 일종의 국회를 구성하는 방식인 위임지분방식(DPoS, Delegated Proof of Stake) 등이 있으며, Private 블록체인 합의 방식으로 대표적인 것이 비잔틴장군 문제를 해결하는 솔루션인 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance) 방식이다08.
블록체인 패러다임
20여 년 전 필자는 사이버 패러다임을 역설하면서 사이버 세상(인터넷 세상) 및 사이버 보안의 탄생을 예측하였다.
사이버 보안이란 기존의 종이문서에 기반을 둔 사회의 보안 개념을 인터넷 및 전자문서에 기반을 둔 보안 개념으로 바꾸는 것이다(그림 1).
한편 사이버 패러다임이 기존의 종이 기반 비즈니스 모델을 인터넷에 기반을 둔 전자문서 활용 비즈니스 모델로의 전환을 의미했다면, 블록체인 패러다임은 인터넷 기반의 모든 비즈니스 모델을 블록체인 기반으로 전환하는 것을 의미한다(그림 2).
특히, 사이버 패러다임과 블록체인 패러다임은 본질적인 측면에서 큰 차이를 나타낸다.
사이버 패러다임은 기존 비즈니스 모델(TTP 모델)은 유지하면서 업무 프로세스를 혁신하는 것이다.
한때 이러한 업무 혁신 과정을 리엔지니어링 또는 리스트럭쳐링이라 명명하였다.
그리고 사이버 패러다임이 현실화되기까지 대략 10년에서 15년 정도 소요되었다.
그러나 블록체인 패러다임은 제3의 신뢰기관을 제거하는 특성으로 인해 업무 프로세스 혁신뿐 아니라 비즈니스 모델 자체의 혁신이기도 하다.
같은 맥락으로 향후에는 블록체인 리엔지니어링 또는 블록체인 리스트럭쳐링이 필요하다.
그리고 무엇보다도 사이버 패러다임이 현실화되는 기간보다 블록체인 패러다임이 현실화되는 기간은 매우 빠를 것으로 보이며, 최대 10년 이내가 될 것으로 예상된다.
왜냐하면 블록체인 기술은 소프트웨어로 구현되기 때문이다.
이러한 연유로 블록체인 기술은 파괴적인 혁신 기술이라고도 한다.
그리고 사이버보안이 필요하듯이 이제는 블록체인 패러다임에 따른 블록체인 보안이 필요하게 되었다.
즉, 사이버 패러다임에 의해 사이버 보안이 탄생하고 발전했다면, 블록체인 패러다임에 의해 블록체인 보안이 탄생하고 발전한다는 것이다.
물론 블록체인 기술은 현재 상용화하기 위해서 해결해야 하는 문제들이 존재한다.
가장 핵심적인 문제는 속도이다.
일반인들이 오해하는 것 중 하나가, 블록체인의 거래 속도가 초당 7건으로 거래 속도가 매우 빠른 많은 응용서비스에서는 적합하지 않다는 것이다.
그러나 이는 비트코인의 거래 속도이며, 다양한 블록체인의 경우 응용서비스에 적합하도록 속도를 향상 시키는 노력을 경주하고 있다.
인터넷이 처음 나왔을 때를 상기해보자.
다들 기억하겠지만 초기 인터넷 속도는 2,400bps 정도였다.
그러나 인터넷 통신 속도는 매우 빠르게 발전되어 왔으며 현재는 속도 때문에 생기는 문제가 거의 없다.
마찬가지로 블록체인의 거래 속도 또한 빠르게 발전하리라 생각한다.
2016년 일본의 금융회사들이 블록체인 스터디 그룹을 조직하여 블록체인 기반의 은행 간 지급 결제 시스템에 대한 실험 및 검증을 진행한 결과 초당 1,500건의 충분한 거래 속도를 확보하였다(일본의 은행 간 속도 조건: 1,388건)09.
맺음말
본고에서는 인터넷 세상의 다음인 블록체인 세상의 탄생을 역설하였다.
블록체인은 4차 산업혁명의 핵심 인프라뿐 아니라 미래 세상의 모든 영역에서 가장 중요한 인프라로 자리 잡을 것이다.
특히, 블록체인으로 야기되는 전 세계적인 흐름을 블록체인 패러다임으로 정의하였고, 블록체인 패러다임 실현을 통한 다가올 블록체인 세상을 만들기 위한 블록체인 리엔지니어링의 필요성을 설명하였다.
블록체인 패러다임을 실현하기 위해 우리에게 주어진 시간은 그리 많지 않다.
필자의 생각으로는 최대 10년 이내, 빠르면 5년 이내에 우리는 블록체인 세상 속에서 살게 될 것이다.
이러한 연유로 블록체인 세상에서의 우리나라 미래 경쟁력을 위해서 20여 년 전 국가 차원에서 추진했던 인터넷 진흥정책처럼 조속히 블록체인 진흥 정책을 추진하여야 한다.
참고자료
01 “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System” at https://bitcoin.org/bitcoin.pdf
02 “Corporate website of Ethereum Foundation” at https://www.ethereum.org/
03 한국은행, “분산원장 기술과 디지털통화의현황 및 시사점", 2016년 1월
04 Aggelos Kiayias, Alexander Russell, Bernardo David, Roman Oliynykov, “Ouroboros: A Provably Secure Proof-of-Stake Blockchain Protocol", 2016년 12월
05 “Hyperledger Whitepaper” at ttp://www.the-blockchain.com/docs/Hyperledger%20Whitepaper.pdf
06 “The Ripple Protocol Consensus Algorithm” at https://ripple.com/files/ripple_consensus_whitepaper.pdf
07 “About R3” at http://r3cev.com/about/
08 KPMG, “CONSENSUS”, 2016년 8월
09 「Blockchain Study Group, Report on Practical Experiment of Blockchain Technology in Japanese Domestic Interbank Payment Operation, Nob. 30, 2016.」