블록체인이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

시작

• 블록체인은 네트워크의 많은 특수 컴퓨터에 트랜잭션 데이터를 안전하게 기록하는 분산형 디지털 원장입니다.
• 블록체인은 암호화 및 합의 메커니즘을 통한 불변성을 통해 데이터 무결성을 보장합니다. 즉, 일단 정보가 기록되면 소급하여 변경할 수 없습니다.
• 블록체인은 비트코인 ​​및 이더리움과 같은 암호화폐의 중추를 형성하며 금융을 넘어 다양한 분야에서 투명성, 보안 및 신뢰를 육성하는 데 중요한 역할을 합니다. 

블록체인이란 무엇입니까?

블록체인은 전 세계에 분산된 수많은 컴퓨터에 의해 유지 관리되는 분산형 디지털 원장이라고도 하는 특별한 종류의 데이터베이스입니다. 블록체인 데이터는 시간순으로 정렬되고 암호화로 보호되는 블록으로 구성됩니다.

 

블록체인의 초기 모델은 1990 년대 초 컴퓨터 과학자 Stuart Haber와 물리학자 W. Scott Stornetta가 데이터 변조로부터 디지털 문서를 보호하는 방법으로 블록체인에 암호화 기술을 사용했을 때 만들어졌습니다.

 

Haber와 Stornetta는 다른 많은 컴퓨터 과학자와 암호화 애호가의 작업에 영감을 주었고 결국 블록체인 기술로 구동되는 최초의 암호화폐인 비트코인 을 만들었습니다. 그 이후로 블록체인 기술의 채택이 점차 확대되었고 전 세계적으로 점점 더 많은 사람들이 암호화폐를 사용하고 있습니다.

 

블록체인 기술은 종종 암호화폐 거래를 기록하는 데 사용되지만 다른 많은 유형의 디지털 데이터를 기록하는 데 적합하며 광범위한 사용 사례에 적용될 수 있습니다.

블록체인에서 탈중앙화란?

블록체인의 탈중앙화는 네트워크의 제어 및 의사 결정 권한이 정부나 기업과 같은 단일 주체가 아닌 사용자에게 분산된다는 생각을 말합니다. 이것은 사람들이 낯선 사람과 협력해야 하거나 데이터의 보안과 무결성을 보장하려는 상황에서 유용할 수 있습니다.

 

분산형 블록체인 네트워크에는 데이터 또는 트랜잭션의 흐름을 제어하는 ​​중앙 권한이나 중개자가 없습니다. 대신 네트워크의 무결성을 유지하기 위해 함께 작동하는 컴퓨터의 분산 네트워크에서 트랜잭션을 확인하고 기록합니다.

 

사람들이 블록체인 기술에 대해 이야기할 때 종종 데이터베이스에 대해서만 이야기하는 것이 아닙니다. 블록체인 기술은 암호화폐 및 대체 불가능한 토큰(NFT)과 같은 애플리케이션을 지원하여 사람들이 중앙 기관에 의존하지 않고 서로 협력하고 거래할 수 있도록 합니다.

블록체인은 어떻게 작동합니까?

블록체인의 핵심은 변조 방지 방식으로 두 당사자 간의 트랜잭션을 안전하게 기록하는 디지털 원장입니다. 이러한 트랜잭션 데이터는 노드라고 하는 특수 컴퓨터의 전 세계적으로 분산된 네트워크에 의해 기록됩니다.

 

사용자가 특정 금액의 암호화폐를 다른 사용자에게 보내는 것과 같이 트랜잭션을 시작하면 해당 트랜잭션이 네트워크에 브로드캐스팅됩니다. 각 노드는 디지털 서명 및 기타 트랜잭션 데이터를 확인하여 트랜잭션을 인증합니다.

 

트랜잭션이 확인되면 이미 확인된 다른 트랜잭션과 함께 블록에 추가됩니다. 블록은 암호화 방법을 사용하여 함께 연결되어 블록체인을 형성합니다. 트랜잭션을 확인하고 블록체인에 추가하는 프로세스는 네트워크의 노드가 블록체인의 상태와 트랜잭션의 유효성에 대해 합의하는 방식을 제어하는 ​​일련의 규칙인 합의 메커니즘을 통해 수행됩니다.

 

암호화는 블록체인이 안전하고 투명하며 변조 방지 거래 기록을 유지하는 데 핵심입니다. 예를 들어 해싱은 블록체인에서 사용되는 중요한 암호화 방법입니다. 모든 크기의 입력을 고정된 크기의 문자열로 변환하는 암호화 프로세스입니다.

 

블록체인에서 사용되는 해시 함수는 일반적으로 충돌에 강합니다. 즉, 동일한 출력을 생성하는 두 개의 데이터 조각을 찾을 확률이 천문학적으로 작습니다. 또 다른 특징은 눈사태 효과(Avalanche Effect)로, 입력 데이터에 약간의 변화가 있어도 출력이 크게 달라지는 현상을 말합니다. 

 

비트코인에서 사용되는 함수인 SHA256으로 이를 설명해 보자. 보시다시피 글자의 대문자를 변경하면 출력이 크게 달라졌습니다. 해시 함수는 해시 출력을 리버스 엔지니어링하여 입력 데이터에 도달하는 것이 계산상 불가능하기 때문에 단방향 함수이기도 합니다. 

입력 데이터	SHA256 출력
바이낸스 아카데미	886c5fd21b403a139d24f2ea1554ff5c0df42d5f873a56d04dc480808c155af3
바이낸스 아카데미	4733a0602ade574551bf6d977d94e091d571dc2fcfd8e39767d38301d2c459a7
바이낸스 아카데미	a780cd8a625deb767e999c6bec34bc86e883acc3cf8b7971138f5b25682ab181

블록체인 내의 각 블록은 이전 블록의 해시를 안전하게 포함하여 강력한 블록체인을 설정합니다. 하나의 블록을 변경하려는 사람은 모든 후속 블록을 수정해야 합니다. 이 작업은 기술적으로 어려울 뿐만 아니라 엄청난 비용이 듭니다. 

 

블록체인에서 널리 사용되는 또 다른 암호화 방법은 공개 키 암호화입니다. 비대칭 암호화라고도 하며 사용자 간에 안전하고 검증 가능한 트랜잭션을 설정하는 데 도움이 됩니다.

 

이것이 작동하는 방식입니다. 각 참여자는 비밀로 유지되는 개인 키와 공개적으로 공유되는 공개 키 등 고유한 키 쌍을 가집니다. 사용자가 트랜잭션을 시작하면 개인 키를 사용하여 서명하고 디지털 서명을 생성합니다.

 

그런 다음 네트워크의 다른 사용자는 보낸 사람의 공개 키를 디지털 서명에 적용하여 거래의 진위를 확인할 수 있습니다. 이 접근 방식은 개인 키의 적법한 소유자만 거래를 승인할 수 있지만 모든 사람이 공개 키를 사용하여 서명을 확인할 수 있기 때문에 안전한 거래를 보장합니다. 

 

블록체인의 또 다른 특징은 투명성입니다. 일반적으로 모든 트랜잭션 데이터와 블록 데이터를 포함한 블록체인의 데이터는 퍼블릭 블록체인 사이트에서 누구나 확인할 수 있습니다. 예를 들어 발신자와 수신자의 식별자, 전송 금액, 비트코인 ​​소유자 목록을 포함하여 블록체인 탐색기 사이트에서 비트코인 ​​네트워크에 기록된 모든 트랜잭션을 볼 수 있습니다. 또한 오늘(2023년 5월 29일 18:52:21 GMT 기준 블록 788,995)부터 제네시스 블록으로 알려진 첫 번째 블록까지 블록을 추적할 수 있습니다.

합의 메커니즘이란 무엇입니까?

합의 알고리즘은 사용자나 기계가 분산 환경에서 조정할 수 있게 해주는 메커니즘입니다. 일부 에이전트가 실패하더라도 시스템의 모든 에이전트가 단일 진실 소스에 동의할 수 있도록 해야 합니다. 그들은 네트워크의 모든 노드가 모든 트랜잭션의 기록을 포함하는 동일한 원장 사본을 갖도록 합니다. 트랜잭션을 확인하고 네트워크의 무결성을 유지하는 중앙 권한이 없기 때문에 블록체인에는 합의 메커니즘이 필요합니다.

 

수만 개의 노드가 블록체인 데이터의 복사본을 보관할 때 데이터 일관성 및 악의적인 노드를 포함하여 몇 가지 문제가 빠르게 발생할 수 있습니다. 블록체인의 무결성을 보장하기 위해 네트워크 노드가 합의에 도달하는 방법을 제어하는 ​​다양한 합의 메커니즘이 있습니다. 이제 주요 내용을 살펴보겠습니다.

합의 메커니즘의 유형

작업 증명이란 무엇입니까?

작업 증명(PoW)은 트랜잭션을 확인하고 블록체인의 무결성을 유지하기 위해 많은 블록체인 네트워크에서 사용되는 합의 메커니즘입니다. Bitcoin에서 사용하는 원래의 합의 메커니즘입니다.

 

PoW에서 채굴자들은 블록체인에 다음 블록을 추가하기 위해 복잡한 수학 문제를 해결하기 위해 경쟁합니다. 채굴이라는 과정에서 문제를 가장 먼저 해결한 채굴자는 암호화폐로 보상을 받습니다. 

 

채굴자들은 새로운 코인을 채굴하고 네트워크를 보호하기 위해 수학적 문제를 풀기 위해 강력한 컴퓨터를 사용해야 합니다. 이것이 마이닝 프로세스에 상당한 양의 계산 능력과 에너지가 필요한 이유입니다. 

지분 증명이란 무엇입니까?

지분 증명(PoS)은 작업 증명(PoW)의 몇 가지 단점을 해결하기 위해 설계된 합의 메커니즘입니다. PoS 시스템에서는 거래를 검증하고 블록체인에 새 블록을 추가하기 위해 복잡한 수학적 문제를 해결하기 위해 채굴자가 경쟁하는 대신 네트워크에서 "지분"하는 암호화폐의 양에 따라 검증자가 선택됩니다.

 

유효성 검사기는 합의 프로세스에 참여하기 위해 일정량의 암호화폐를 담보 또는 "지분"으로 보유합니다. 그런 다음 무작위로 선택되어 새 블록을 생성하고 지분 크기에 따라 트랜잭션을 검증합니다. 유효성 검사기는 새 블록 생성에 대한 거래 수수료와 네트워크의 최선의 이익을 위해 행동하는 인센티브로 보상을 받습니다.

기타 대중적인 합의 메커니즘

작업 증명과 지분 증명은 가장 일반적인 합의 알고리즘이지만 다른 알고리즘도 있습니다. 일부는 두 시스템의 요소를 결합한 하이브리드이고 다른 일부는 완전히 다른 방법입니다.

 

예를 들어, 위임된 지분 증명(DPoS)은 PoS와 유사하지만 모든 검증인이 새 블록을 생성할 수 있는 자격이 있는 대신 토큰 소유자가 자신을 대신하여 더 적은 수의 대리인을 선출합니다.

 

반면 권한 증명(PoA)에서는 검증인이 보유하고 있는 암호화폐의 양이 아닌 평판이나 신원으로 식별됩니다. 유효성 검사기는 신뢰성을 기준으로 선택되며 악의적으로 행동하는 경우 네트워크에서 제거될 수 있습니다.

블록체인의 이점

1. 탈중앙화

블록체인의 분산된 특성은 제어 또는 실패의 단일 지점이 없음을 의미하며, 이는 공격이나 데이터 위반에 대해 더 안전하고 저항할 수 있습니다.

2. 투명성

블록체인의 트랜잭션은 모든 참여자가 볼 수 있으므로 트랜잭션을 쉽게 추적 및 확인하고 정확성을 보장할 수 있습니다.

3. 불변성

트랜잭션이 블록체인에 기록되면 변경하거나 삭제할 수 없습니다. 블록체인 네트워크에 액세스 할 수 있는 모든 사람이 확인할 수 있는 모든 트랜잭션의 영구 기록을 생성합니다. 이는 트랜잭션을 되돌릴 수 있는 기존 시스템에서 크게 벗어난 것입니다.

4. 효율성

블록체인은 은행과 같은 중개자가 필요하지 않기 때문에 더 빠르고 효율적인 거래가 가능합니다.

5. 낮은 수수료

중개자를 제거하고 프로세스를 자동화함으로써 블록체인은 거래 비용을 줄이고 특정 비즈니스 운영을 보다 효율적으로 만들 수 있습니다.

6. 신뢰할 수 없음

블록체인 기술은 강제적인 중개자 없이 네트워크 참여자 스스로 검증하고 검증한 투명한 거래를 가능하게 합니다.

블록체인 네트워크의 다른 유형은 무엇입니까?

퍼블릭 블록체인

퍼블릭 블록체인은 참여를 원하는 모든 사람에게 열려 있는 분산형 네트워크입니다. 이러한 네트워크는 일반적으로 오픈 소스이고 투명하며 허가가 필요하지 않습니다. 즉, 누구나 액세스 하고 사용할 수 있습니다. 비트코인과 이더리움은 퍼블릭 블록체인의 예입니다.

프라이빗 블록체인

프라이빗 블록체인은 이름에서 알 수 있듯이 대중에게 공개되지 않은 블록체인 네트워크입니다. 프라이빗 블록체인은 일반적으로 회사와 같은 단일 엔티티에 의해 실행되며 내부 목적 및 사용 사례에 사용됩니다.

 

프라이빗 블록체인은 누가 체인을 보고 쓸 수 있는지를 규정하는 규칙이 있는 허가된 환경입니다. 명확한 제어 계층이 있기 때문에 분산 시스템이 아닙니다. 그러나 많은 노드가 기계에 체인 사본을 유지한다는 점에서 분산될 수 있습니다.

컨소시엄 블록체인

컨소시엄 블록체인은 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인의 하이브리드입니다. 컨소시엄 블록체인에서는 여러 조직이 함께 모여 공동으로 관리되고 관리되는 공유 블록체인 네트워크를 만듭니다. 이러한 네트워크는 컨소시엄 구성원의 필요에 따라 개방되거나 폐쇄될 수 있습니다.

 

누구나 블록의 유효성을 검사할 수 있는 개방형 시스템이나 단일 개체만 블록 생산자를 지정하는 폐쇄형 시스템 대신에 컨소시엄 체인은 유효성 검사자 역할을 하는 동등하게 강력한 소수의 당사자를 봅니다. 

 

시스템의 규칙은 유연합니다. 체인의 가시성은 유효성 검사기로 제한되거나 권한이 있는 개인에게 표시되거나 모두에게 표시될 수 있습니다. 유효성 검사기가 합의에 도달할 수 있으면 변경 사항을 쉽게 구현할 수 있습니다. 블록체인이 작동하는 방식에 관해서는 이러한 당사자의 특정 임계값이 정직하게 행동하면 시스템에 문제가 발생하지 않습니다.

블록체인은 무엇에 사용됩니까?

블록체인 기술은 아직 초기 단계이지만 이미 다양한 산업 분야에서 사용 사례가 있습니다. 현재 블록체인 기술의 가장 일반적인 응용 프로그램 중 일부는 다음과 같습니다.

1. 암호화폐

블록체인 기술은 거래 기록을 위한 안전하고 분산된 원장으로 블록체인을 사용하는 암호화폐 생성을 지원하기 위해 개발되었습니다.

2. 디지털 신원

블록체인을 사용하여 개인 정보 및 기타 민감한 데이터를 확인하는 데 사용할 수 있는 안전하고 위조 방지 디지털 ID를 생성할 수 있습니다. 더 많은 개인 정보와 자산이 온라인으로 이동함에 따라 이는 점점 더 중요해질 수 있습니다.

3. 투표

블록체인 기술은 투표된 모든 투표의 분산된 변조 방지 원장을 제공함으로써 유권자 사기의 가능성을 제거하고 투표 프로세스의 무결성을 보장하는 안전하고 투명한 투표 시스템을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

4. 공급망 관리

블록체인 기술을 사용하여 공급망 내 모든 거래의 원장을 만들 수 있습니다. 각 트랜잭션은 블록체인에 블록으로 기록되어 전체 공급망 프로세스에 대한 변경 불가능하고 투명한 기록을 생성할 수 있습니다.

5. 스마트 계약

스마트 계약은 특정 조건이 충족되면 자동으로 실행되도록 프로그래밍할 수 있는 자체 실행 계약입니다. 블록체인 기술을 사용하면 안전하고 분산된 방식으로 스마트 계약을 생성하고 실행할 수 있습니다. 스마트 계약의 가장 유망한 응용 프로그램 중 하나는 분산 응용 프로그램(dApp) 및 조직(DAO)을 위한 것입니다.

마무리 생각

블록체인 기술은 거래를 기록하고 데이터를 저장하는 안전하고 투명한 방법을 제공합니다. 디지털 세계에 새로운 수준의 신뢰와 보안을 제공하여 산업을 혁신할 수 있는 잠재력이 있습니다.

 

P2P 거래를 가능하게 하거나, 새로운 형태의 디지털 자산을 생성하거나, 탈중앙화 애플리케이션을 촉진하든, 블록체인 기술은 가능성의 세계를 열어줍니다. 기술이 계속 발전하고 더 널리 채택됨에 따라 앞으로 더 혁신적이고 변혁적인 사용 사례가 나타날 것으로 기대할 수 있습니다.