1. 분산원장기술의 이점
분산원장 기술(Distributed Ledger Technology, DLT)은 여러 참여자 또는 노드 간에 거래 또는 데이터를 기록, 검증 및 동기화하는 분산된 디지털 시스템을 말합니다. 블록체인 기술과 관련이 있는 DLT는 전통적인 중앙집중식 시스템에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다.
다음은 분산원장 기술의 주요 이점 몇 가지입니다.
(1)분산화
DLT는 중앙 집중식 시스템이나 중개 업체의 필요성을 없애는 분산 네트워크에서 운영됩니다. 여러 참여자가 거래를 검증하고 기록하므로 투명성이 보장되고 단일 장애 지점의 위험이 줄어듭니다.
(2)투명성과 불변성
분산 원장에 기록된 모든 거래는 투명하게 공개되며 네트워크의 참여자들이 접근할 수 있습니다. 기록된 거래는 일반적으로 변경할 수 없으며 무결성을 보장하기 위해 조작되거나 변경될 수 없습니다.
(3)보안
DLT는 암호화 기술을 도입하여 거래와 데이터를 보호합니다. 각 거래는 디지털 서명으로 확인되며 이전 거래와 연결되어 블록 체인(블록체인의 경우)을 형성합니다. 이로써 악의적인 행위자가 데이터를 변경하거나 조작하는 것이 어려워집니다.
(4)효율성과 비용 절감
DLT는 중개인과 수동적인 조정 과정의 필요성을 없애므로 전통적인 시스템에 비해 더 빠르고 효율적인 거래가 가능해집니다. 이는 기업과 개인에게 비용 절감을 가져올 수 있습니다.
(5)신뢰와 검증성
DLT는 참여자들이 독립적으로 거래를 검증할 수 있는 신뢰할 수 있는 환경을 제공합니다. 중앙 기관에 대한 신뢰에 의존하는 대신 참여자들은 거래를 검증하고 보호하는 기반 합의 메커니즘과 암호화 알고리즘에 신뢰를 할 수 있습니다.
(6)강화된 데이터 무결성
분산 원장 기술은 모든 참여자 간에 일관되고 동기화된 기록을 유지함으로써 데이터의 무결성과 정확성을 보장합니다. 원장에 대한 변경이나 업데이트는 네트워크의 합의를 필요로 하므로 데이터의 불일치나 부정 행위의 위험이 줄어듭니다.
(7)중개자 제거
DLT는 특정 거래에서 은행이나 클리어링 하우스와 같은 중개인의 필요성을 제거합니다. 이를 통해 직접적인 개인 간 상호작용이 가능해져 프로세스를 간소화하고 비용을 줄이며 효율성을 높일 수 있습니다.
(8)추적 가능성
DLT는 거래의 투명하고 감사 가능한 추적 기록을 제공하여 추적성과 책임성을 향상시킵니다. 이는 특히 상품의 출처와 이동을 추적하는 것이 중요한 공급망 관리에서 유용합니다.
전반적으로, 분산 원장 기술은 분산화, 투명성, 보안성, 효율성 및 신뢰성을 포함한 다양한 장점을 제공합니다. 이러한 특성은 금융, 보건의료, 공급망 관리, 투표 시스템 등 다양한 산업에서의 잠재적인 응용 분야로 이 기술을 약속하는 것입니다.
2. 블록체인의 구조와 메카니즘
블록체인은 컴퓨터 네트워크 상에서 거래를 안전하고 투명하게 기록할 수 있는 분산원장 기술입니다. 블록체인은 여러 개의 블록으로 구성되며, 각 블록은 거래 목록을 포함합니다.
아래는 블록체인의 구조와 동작 방식에 대한 개요입니다.
(1)블록
블록은 여러 개의 거래를 담는 컨테이너입니다. 일반적으로 고유한 식별자인 해시(hash), 타임스탬프, 이전 블록에 대한 참조가 포함됩니다. 이러한 블록의 연결로 거래 내역의 체인이 형성됩니다.
(2)거래
거래는 블록체인 네트워크 상에서 참여자들 간의 상호작용이나 가치 교환에 대한 기록입니다. 각 거래는 송신자와 수신자 주소, 전송된 가치의 양, 특정 블록체인 구현에 필요한 추가 데이터 등의 정보를 포함합니다.
(3)해싱
각 블록에는 암호 해시 함수가 적용되어 해당 블록 내의 데이터를 나타내는 고유한 해시가 생성됩니다. 해시는 고정 길이의 알파벳과 숫자로 이루어진 문자열로, 블록의 내용에 대한 디지털 지문 역할을 합니다. 블록의 데이터에 미세한 변경이 있어도 해시는 완전히 다른 값이 됩니다.
(4)합의 메커니즘
합의 메커니즘은 네트워크 참여자들 간에 거래의 유효성과 블록체인에 추가되는 순서에 대한 합의를 이루기 위해 사용되는 프로토콜입니다. 대표적인 합의 메커니즘으로는 작업 증명(Proof of Work, PoW), 지분 증명(Proof of Stake, PoS), 위임된 지분 증명(Delegated Proof of Stake, DPoS) 등이 있으며, 각각 블록체인의 무결성과 보안을 보장하기 위해 독특한 방식을 채택합니다.
(5)분산화
블록체인은 중앙 기관에 의존하는 대신 네트워크의 여러 노드(컴퓨터)에 분산되어 있습니다. 각 노드는 전체 블록체인의 사본을 유지하며, 거래의 검증과 확인에 참여합니다.
(6)보안
블록체인의 보안은 암호화 기술을 통해 달성됩니다. 거래는 디지털 서명으로 서명되어, 권한이 있는 당사자만이 거래를 시작하고 승인할 수 있도록 보장됩니다. 이전 블록의 변경 불가능성과 블록의 검증을 위한 계산력은 악의적인 개체가 블록체인의 데이터를 조작하기 어렵게 만듭니다.
(7)스마트 계약
많은 블록체인 플랫폼은 스마트 계약을 지원합니다. 스마트 계약은 미리 정의된 규칙과 조건을 갖는 자체 실행 계약입니다. 스마트 계약은 사전에 프로그래밍된 논리에 따라 합의되는 조건에 따라 자동으로 계약을 집행하고 작업을 수행하거나 자금을 지급합니다. 이를 통해 중개인에 의존하지 않고 신뢰할 수 있는 복잡한 거래를 실행할 수 있습니다.
(8)네트워크 합의와 검증
블록체인 네트워크의 노드들은 새로운 거래를 검증하고 블록체인에 포함시키기 위해 합의를 이룹니다. 이 과정은 거래의 무결성을 확인하고 (예: 디지털 서명이 유효한지, 충분한 자금이 있는지), 거래가 블록체인에 추가되는 순서에 대해 합의하는 것을 포함합니다.
전반적으로, 블록체인의 구조와 동작 메커니즘은 거래 기록과 유효성 검증을 위한 투명하고 안전하며 분산화된 프레임워크를 제공합니다. 이 기술은 신뢰할 수 있는 상호작용을 가능하게 하며, 중개인에 대한 의존도를 줄이고 데이터의 무결성을 향상시켜 다양한 산업을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
3. 합의 메커니즘
작업 증명, 지분 증명 및 그 이상 합의 메커니즘은 블록체인 네트워크의 참여자들 사이에서 거래의 유효성과 블록체인에 추가되는 순서에 대한 합의를 이루는 데 기본적인 구성 요소입니다. 작업 증명 (Proof of Work, PoW)과 지분 증명 (Proof of Stake, PoS)은 잘 알려진 합의 메커니즘입니다. 그러나 이들의 한계를 극복하고 합의를 달성하기 위한 대안적인 접근법을 탐구하기 위해 다양한 합의 메커니즘이 개발되었습니다.
다음은 PoW와 PoS를 넘어선 몇 가지 합의 메커니즘입니다.
(1)권한 증명 (Proof of Authority, PoA)
권한 증명은 사전 승인된 제한된 수의 검증자 또는 권한자에 의존하는 합의 메커니즘입니다. 이 권한자들은 보통 네트워크 내에서의 신뢰성, 신원 또는 스테이크에 따라 선택됩니다. PoW나 PoS에서 참여자들이 계산적인 퍼즐을 해결하거나 토큰을 스테이킹하는 반면, 권한 증명 합의는 지정된 권한자들의 신뢰성에 의존합니다.
(2)위임된 지분 증명 (Delegated Proof of Stake, DPoS)
DPoS는 블록 생산자 또는 대표자들을 투표를 통해 선출하여 거래를 검증하고 새로운 블록을 생성하는 개념을 도입합니다. 네트워크의 토큰 홀더들은 이러한 대표자들에게 투표할 수 있으며, 투표 권한은 일반적으로 보유한 토큰의 수에 비례합니다. DPoS는 PoW와 PoS에 비해 빠른 블록 확인 시간과 높은 거래 처리량을 목표로 합니다.
(3)실용적 비잔틴 장애 허용 (Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT)
PBFT는 허가된 블록체인 네트워크를 위해 설계된 합의 메커니즘입니다. PBFT는 라운드의 연속을 통해 합의를 달성하는 사전 선택된 검증자 노드 집합에 의존합니다. PBFT는 일정 수의 오류나 악의적인 노드(비잔틴 장애)를 용인하면서도 네트워크의 무결성을 유지할 수 있습니다. 이는 낮은 대기 시간과 높은 처리량으로 알려져 있어 기업용 사례에 적합합니다.
(4)경과 시간 증명 (Proof of Elapsed Time, PoET)
PoET는 인텔이 개발한 합의 메커니즘으로, 분산된 합의를 보다 에너지 효율적인 방식으로 달성하기 위해 고안되었습니다. PoET는 임의로 선택된 리더 노드에 의존하여 새로운 블록을 제안하기 전에 특정 시간 동안 대기합니다. 이 대기 시간은 암호학적인 추첨을 통해 결정되며, 선택 과정에서 공정성을 보장합니다.
(5)소각 증명 (Proof of Burn, PoB)
PoB는 참여자들이 네트워크에 대한 약속을 증명하기 위해 일정량의 토큰을 영구적으로 파괴 또는 “소각”하는 합의 메커니즘입니다. 소각된 토큰은 그들의 지분을 나타내는 증거로 작용하며, 참여자들은 새로운 블록을 생성하거나 합의 과정에 참여하는 권리를 보상으로 받을 수 있습니다.
(6)저장 용량 증명 (Proof of Capacity, PoC)
PoC는 참여자들의 사용 가능한 저장 공간 또는 하드 드라이브 용량을 활용하여 블록체인 네트워크를 보호하는 합의 메커니즘입니다. 참여자들은 채굴 또는 블록 유효성 검사를 위해 하드 드라이브 공간의 일부를 할당함으로써 그들의 약속과 지분을 입증합니다.
이는 PoW와 PoS를 넘어선 몇 가지 합의 메커니즘의 예시에 불과합니다. 각각의 메커니즘은 각자의 장단점을 가지며, 다양한 블록체인 사용 사례에 적합성이 다릅니다. 블록체인 기술이 계속 발전함에 따라 연구자들과 개발자들은 확장성, 효율성, 보안성을 달성하기 위해 새로운 합의 알고리즘과 하이브리드 방식을 탐구하고 있습니다.