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[SW융합]거래의 패러다임을 바꾸는 ‘블록체인’ 생태계

SW중심사회

2016-10-13

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최근 블록체인(Blockchain) 기술이 주목받기 시작했다. ‘비트코인’(Bitcoin) 때문이다. 비트코인은 2009년 1월 3일 사토시 나카모토란 가명의 사람 혹은 집단이 만든 전자화폐다. 나중에 사토시 나카모토가 호주의 개발자라고 밝혀졌지만, 그는 비트코인을 혼자 만든 게 아니라고 주장했다. 다만, 그가 신뢰할 수 없는 상황에서 신뢰를 주는 비트코인의 구조를 만들었기 때문에 비트코인의 창시자라고 말한다. 

 

비트코인은 다양한 암호 기법을 이용하기 때문에 ‘암호 화폐’(Crypto Currency)라고도 한다. 현재 1비트코인은 약 75만 원 정도. 전 세계 비트코인 거래소에서 현금으로 교환할 수 있다. 비트코인을 구하려면 거래소에서 구매하거나 ‘채굴’(Mining)을 하면 된다. 채굴이라고 해서 땅을 파는 것이 아니다. 단순한 수학적 계산을 반복하는 것으로, 비트코인의 거래가 올바른지 거래 증명과 블록을 만드는 과정을 채굴이라고 한다. 컴퓨터의 CPU, GPU, 일명 ‘채굴기’라고 부르는 전용 계산 장비를 이용, 비트코인 채굴 프로그램을 실행하거나 클라우드로 구현한 인터넷 채굴장에 접속하면 된다.

 

 

비트코인은 신뢰할 수 없는 관계에서 서로 믿고 거래할 수 있는 시스템을 구현한다. 비트코인은 위조나 변조가 불가능한 암호 기법과 거래 증명 방식을 도입해 서로 알지 못하는 사람들도 안심하고 거래할 수 있다. 그래서 암호 화폐라고 말하는 것이다. 비트코인 시스템에는 거래의 신뢰를 높여줄 중재자가 필요 없다. 신뢰할 수 있는 데이터(일종의 ‘장부’)만 보면 된다. 그렇다면 비트코인이 어떻게 신뢰할 수 있는 시스템을 구현하는 걸까? 또한, 비트코인의 핵심인 블록체인은 어떻게 미래를 바꾸는 혁신 기술로 부상한 걸까? 

 

 

신뢰를 만들어주는 비트코인의 핵심, 해시 함수와 PKI 암호화  

인터넷은 누구나 접속하여 데이터를 전송하고 받을 수 있다. 이런 장점 때문에 네트워크를 악용하는 사람들이 생겼다. 전송되는 데이터를 낚아채서 바꾸고, 자신들에게 이롭게 만든다. 쉽게 설명하면 편지를 보냈는데 그 편지를 중간에 가로채서 수취인이나 내용을 바꾸는 것이다. 그럼, 데이터를 안전하게 보낼 방법은 없는 것일까? 이 문제를 해결하는 여러 가지 기법들이 존재하지만, 블록체인은 ‘해시 함수’와 ‘PKI(Public Key Infrastructure) 암호화’를 이용한다. 

 

해시란 단방향으로 자료를 변환하는 기술이다. 특정 값을 해시 함수에 넣으면 지정한 길이의 유일무이한 해시 값으로 바뀌어 출력된다. 같은 입력 값을 넣어도 출력되는 해시 값은 절대 중복되지는 않는다. 또한, 결과인 해시 값을 이용해 입력 값을 추출할 수도 없다. 해시 함수 중 SHA-1를 이용해 원본 값을 구하려면 2의 160 제곱 회 계산해야 한다. 이 정도 계산은 이론에서만 가능할 뿐, 현실에선 불가능하다. 그래서 데이터의 무결성을 입증하기 위해 해시 함수를 이용한다.  

 

PKI 암호화는 두 개의 키를 쌍으로 이용한다. 개인키(Private Key)와 공개키(Public Key)가 그것으로, 개인키는 개인이 관리하고 공개키는 누구나 이용할 수 있다. 개인키로 암호화하면 공개키로 열어볼 수 있고, 공개키로 암호화 하면 개인키로 열어 볼 수 있게 한 개념이다. 가령 홍길동에게 정보를 보낼 때 홍길동의 공개키로 암호화해 전송하면 되고, 홍길동은 그 정보를 자신의 개인키로 열어볼 수 있다. 즉, 인터넷처럼 누구나 사용하는 네트워크상에서 정보를 전송해도 홍길동만 열어 볼 수 있게 된다. 또한, 이 방식을 이용해 전자서명도 가능하다. 이는 우리가 인터넷이나 스마트뱅킹을 이용할 때 공인인증서 암호를 입력하는 과정에서 사용하는 방식이다. 

 

 

신뢰를 구축하는 비트코인과 부상하는 블록체인 ‘이더리움’

비트코인은 해시 함수와 PKI를 이용하여 데이터의 위․변조를 막고 신뢰할 수 있는 시스템을 구현한다. 하지만 비트코인은 여기에 그치지 않고, 중복거래와 같은 문제를 해결하기 위해 또 다른 신뢰 장치를 만들었다. 그것이 바로 ‘블록’(Block)이다. 비트코인의 블록은 10분에 하나씩 만들어진다. 다시 말해 10분간 거래를 묶어서 하나의 블록으로 만든다. 그리고 앞서도 언급했듯 비트코인에서 거래 증명과 블록을 생성하는 작업 증명(POW, Proof Of Work)을 일컬어 ‘채굴’이라고 한다. 

 

비트코인의 세계에서는 채굴자들에게 무조건 10분간 해시를 푸는 작업을 시킨다. 그리고 해시 함수를 풀어 정답을 제출하면 정답자에게 비트코인을 제공한다. 정답은 다수결로 정한다. 51% 이상의 채굴자들이 제출한 답을 정답으로 치는 것이다. 그런데 이것이 어떻게 신뢰를 구축하는 것일까? 

 

1. 누구나 공평하게 채굴 시간은 10분으로 제한된다. 

2. 해시 함수를 푼 답이 다수(51% 이상)여야 정답으로 인정된다.  

3. 정답을 제출한 다수는 보상을 받는다. 

 

1코인에 75만 원 상당하는 비트코인을 얻기 위해 비트코인을 악용하고, 해가 되는 행동을 하는 사람들이 있을까? 물론 있을 수도 있겠지만, 포기하는 게 좋을 듯싶다. 거짓 정보를 블록으로 만들려면 51%의 지지를 얻어야 하는데, 그 돈이 더 들 것이다. 아니면 전 세계 채굴자들의 컴퓨팅 파워 51% 이상을 확보해야 하는데 이 역시 불가능하다. 이런 이유로 채굴자들은 올바른 블록을 만들게 되고, 과거의 블록을 바꿀 수 없도록 블록의 헤더 값을 해시해서 체인 형태로 묶어 놓는다.

 

 

비트코인의 블록을 생성하는 10분간의 작업 증명은 안전한 데이터를 만드는 방법이다. 하지만 너무 많은 컴퓨팅 파워, 즉 전기가 필요하다. 신뢰할 수 없는 인터넷 공간에서 어쩔 수 없는 방법이다. 그래서 비트코인의 단점을 극복하는 새로운 블록체인, 이른바 위․변조가 불가능한 오픈형 네트워크 기록 시스템이 등장하기 시작했다. 그 하나가 이더리움(Ethereum). 

 

이더리움은 비트코인보다 진화된 클라우드 컴퓨팅 기반의 블록체인이다. 작업 증명 시간이 불과 십여 초로, 10분보다 짧다. 비트코인은 공개 형태이지만 이더리움은 비공개 형태로도 운영된다. 이는 기업들을 혹하게 만드는 특징이다. 비공개 형태이기 때문에 자체 블록체인을 구축할 수 있기 때문이다. 무엇보다도 ‘스마트 계약’(Smart Contract)에서 장점이 된다. 

 

스마트 계약은 특정 실행 조건을 프로그래밍해 블록체인 위에 올려놓을 수 있다. 특정 실행 조건이 되면 자동으로 실행되는 기능으로 실생활에 유용하게 쓰일 수 있다. 예컨대 부동산 매매를 가정해 보자. 부동산 거래는 최초 계약금을 걸고 본 계약 후 잔금을 치르면 소유권 이전 등의 절차로 넘어가게 된다. 물론 부동산과 법무사가 그 사이에 있다. 그런데 스마트 계약을 이용하면 계약 시 계약금과 잔금 등의 조건을 입력해 둘 수 있다. 구매자가 잔금을 입금하는 순간 자동으로 계약서가 완료되고, 나머지 등기 절차로 넘어가는 것이다. 복잡한 계약에서 중개인 없이 프로그래밍한 대로 자동 실행되는 개념이다. 

 

이것을 사물인터넷에 접목할 경우 할 수 있는 일들이 무궁무진해진다. 기계들 간에 명령을 내리고 특정 기능을 실행하는 안전한 사물인터넷 환경을 구현할 수 있기 때문이다. 게다가 블록체인은 해킹이 매우 힘든 환경을 보장하는데, 그 시스템을 구축하는 비용도 많이 들지 않는다. 효율적인 비용으로 안전한 사물인터넷 환경을 구축할 수 있다.

 

 

4차 산업혁명의 금융 생태계, 블록체인 도입 움직임 빨라져

비트코인은 신뢰할 수 있는 시스템 구축을 위해 여러 가지 기능을 제공한다. 그중 하나가 장부를 공개해 많은 서버에 같은 장부를 보관하는 것이다. 따라서 어느 한 장부를 해킹했다고 문제가 되지는 않는다. 하지만 이렇게 장부를 공개하는 것은 금융 서비스에는 맞지 않는다. 해당 기업의 금융거래 내역이나 총액의 규모가 노출될 수 있기 때문이다. 

 

그래서 금융권과 관련 기업들은 블록체인의 안정적인 장부 분산 체계를 그대로 유지하면서 장부를 공개하지 않는 ‘프라이빗 블록체인’을 연구하고 있다. 프라이빗 블록체인에서는 작업 증명 방식 대신 ‘지분 증명’(POS, Proof Of Stake) 방식을 사용한다. 지분 증명 방식은 최초에 승인하는 권한(지분)을 구매하여 참여할 수 있다. 주식처럼 자신의 지분만큼의 투표권을 지닌다. 

 

또 다른 방법은 컨소시엄 블록체인이다. 컨소시엄 블록체인은 처음부터 믿을만한 사람 또는 기관들만 참여시킨다. 은행 간에 송금을 블록체인으로 구성한다면 은행끼리는 믿을 수 있으므로 쓸데없이 작업 증명이나 지분 증명 같은 방식으로 블록을 만들 필요가 없다. 즉, 블록을 만들지 않고 트랜잭션(거래) 체인으로 묶는 방법이다. 따라서 컨소시엄 블록체인은 은행 간 거래 또는 은행 내부의 거래에서 구현할 수 있다.

 

이처럼 비트코인은 많은 사람들에게 새로운 영감과 희망을 주었다. 안전한 통신방법을 사람들에게 제공했다. 물론 전자공학의 발전으로 저렴한 CPU들이 복잡한 암호를 빨리 처리할 수 있기에 가능했다. 블록체인을 가장 관심 있게 바라보는 분야는 금융권이다. 금융권들은 블록체인이 많은 중개자들을 없애 빠르고 안전한 거래를 구현하게 만들 것이라고 보고 있다. 특히 서로 다른 거래의 정합성이 맞아떨어져야 하는 해외 금융 및 무역 거래에 도움이 될 것으로 내다본다. 

 

또한, 공개 장부를 올린 블록체인을 이용할 경우 부동산 거래를 자동화시킬 수 있고, 부정선거 역시 막을 수 있다. 세금 징수, 여권 발급 등의 공공 서비스도 대폭 개선할 수 있다. 특히 스마트 계약 등의 기능이 인공지능과 결합할 경우 실생활에 적용할 수 있는 혁신 사례는 더 많아진다. 이에 금융권과 관련 산업들이 블록체인에 집중하고 있다. 좀 더 편하고 투명한 사회를 위해 블록체인의 도입을 적극적으로 검토하고 있다.  

 

하지만 한국의 블록체인 기술은 다른 선진국에 비해 뒤진 상태이다. 최근 들어 블록체인에 대한 각종 기사와 해외사례들이 소개되고 있지만, 엄밀히 말해 선진국보다 1년 정도 뒤진 상태다. 해외 거래를 고려한다면 서둘러 블록체인 생태계를 구축해야 한다. 물론 디지털 저력이 있는 만큼 우리나라의 추격도 만만치 않을 것이다. 월드와이드웹 컨소시엄 내에 블록체인 기술을 공개하고 표준화하는 일에 국내 팀이 참여해 활동한다는 얘기도 들려온다. 그러나 4차 산업혁명의 중심에 블록체인 생태계가 부상한다는 점을 직시하고, 정부는 물론 금융권의 관련 기업과 기관들의 적극적인 대응이 절실할 때이다.

 

※전문가 칼럼의 내용은 SW중심사회의 편집 방향과 다를 수 있음을 밝힙니다.

 

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