블록체인 쉽게 이해하기: 블록, 노드, 합의는 어떻게 작동할까

블록과 체인

블록체인은 블록이라고 불리는 묶음으로 나뉜 기록의 목록입니다. 각 블록에는 일련의 거래, 타임스탬프, 그리고 해시(hash)라는 특별한 코드가 담겨 있습니다.

해시는 데이터의 지문과 같습니다. 어떤 정보든 해시 함수에 넣으면 고정된 길이의 짧은 코드가 나옵니다. 입력값에서 글자 하나만 바꿔도 지문은 완전히 달라집니다. 각 블록에는 이전 블록의 해시가 들어 있으며, 이것이 블록들을 하나의 체인으로 연결합니다.

바로 이 연결이 영리한 부분입니다. 누군가 오래된 거래를 수정하면 그 블록의 지문이 바뀌어 다음 블록과의 연결이 끊어지고, 그다음 블록부터 최신 블록까지 연쇄적으로 끊어집니다. 조작 사실이 즉시 드러나는 것입니다.

노드: 같은 기록의 수많은 사본

블록체인은 한곳에 저장되지 않습니다. 노드라고 불리는 수많은 컴퓨터에 복사되어 있으며, 이 노드들은 여러 나라의 독립적인 개인과 조직이 운영하는 경우가 많습니다. 각 노드는 자기만의 기록 사본을 보관하고, 새로운 거래와 블록이 네트워크 규칙에 맞는지 확인합니다.

사본이 매우 많기 때문에 꺼 버리거나 몰래 수정할 수 있는 단일 서버가 없습니다. 노드 하나가 오프라인이 되거나 부정행위를 시도하면 다른 노드들은 그냥 무시합니다. 비트코인과 이더리움 같은 퍼블릭 블록체인에서는 적절한 하드웨어만 있으면 대개 누구나 노드를 운영할 수 있습니다.

합의: 네트워크가 의견을 모으는 방법

수천 대의 컴퓨터가 참여하는 만큼, 네트워크에는 다음 블록을 무엇으로 할지, 어느 기록이 진짜인지를 공정하게 결정하는 방법이 필요합니다. 이 과정을 합의(consensus)라고 합니다. 가장 흔한 두 가지 방식은 다음과 같습니다.

• 작업 증명. 채굴자들이 연산 능력을 이용해 퍼즐을 먼저 풀기 위해 경쟁합니다. 승자가 다음 블록을 추가하고 보상을 받습니다. 비트코인이 이 방식을 사용합니다. 오랜 실적이 있지만 전기를 많이 소비합니다.
• 지분 증명. 검증자가 네트워크의 코인 일부를 보증금으로 예치합니다. 프로토콜이 검증자를 선택해 블록을 제안하고 확인하게 하며, 부정행위를 하면 보증금 일부를 잃을 수 있습니다. 이더리움은 2022년부터 이 방식을 사용하고 있습니다. 에너지 사용량은 훨씬 적지만, 이미 코인을 많이 가진 사람에게 유리할 수 있다는 비판도 있습니다.

두 방식 모두 목표는 같습니다. 부정행위에는 큰 비용이 들게 하고, 규칙을 지키는 참여자에게는 보상을 주는 것입니다.

과거 기록을 바꾸기 어려운 이유

대규모 작업 증명 체인에서 과거 거래를 고쳐 쓰려면, 공격자는 해당 블록과 그 이후의 모든 블록에 대한 작업을 정직한 채굴자 전체를 합친 것보다 더 빨리 다시 해야 합니다. 현실적으로는 네트워크 연산 능력의 대부분을 장악해야 한다는 뜻이며, 대규모 네트워크에서는 엄청난 비용이 듭니다. 이런 시나리오를 51% 공격이라고 합니다.

지분 증명 체인에서는 공격자가 스테이킹된 전체 코인 중 상당한 비율을 장악해야 하며, 규칙상 부정직한 검증자는 보증금 일부를 잃을 수 있습니다. 두 시스템 모두 오래된 거래일수록 되돌리기가 더 어려워집니다. 사람들이 컨펌을 기다려야 한다고 말하는 이유가 바로 이것입니다.

채굴자나 검증자가 적은 소규모 블록체인은 더 쉬운 표적이 되며, 실제로 여러 곳이 이런 공격에 당한 적이 있습니다. 규모와 탈중앙화 정도가 중요합니다.

한계와 장단점

• 속도와 비용. 모든 노드가 모든 거래를 확인하기 때문에, 퍼블릭 블록체인은 일반 결제 데이터베이스보다 느리고 거래당 비용도 더 비싼 경우가 많습니다.
• 트릴레마. 설계자들은 흔히 보안성, 탈중앙화, 확장성 사이의 균형을 이야기합니다. 하나를 개선하면 보통 다른 하나를 조금 포기해야 합니다.
• 잘못 넣으면 잘못 나온다. 블록체인은 기록이 바뀌지 않았다는 것은 보여 줄 수 있지만, 그 기록이 입력될 당시 사실이었는지는 증명하지 못합니다.
• 영구적인 실수. 조작을 막는 바로 그 특징이 수정도 막습니다. 잘못된 주소로 보낸 결제는 대개 그대로 남습니다.
• 모든 일에 필요하지는 않다. 많은 비즈니스 업무에서는 신뢰할 수 있는 회사가 운영하는 일반 데이터베이스가 더 간단하고 저렴합니다.

어떤 프로젝트가 블록체인이 필요하다고 주장한다면 이렇게 물어보는 것이 좋습니다. 블록체인이 없다면 누구를 신뢰해야 하며, 그 신뢰를 없애는 것이 추가 비용과 복잡성을 감수할 만큼 가치가 있는가?