분산 합의 기술의 특성 모든 블록체인이 블록체인인 이유는 무엇일까?

블록체인 기술은 지난 몇 년 동안 가장 혁신적인 발명 중 하나로 여겨지고 있습니다. 초기에는 전통적인 집중화된 금융 통화 시스템의 대안으로 설계되었지만, 이제는 다양한 상황에서 활용되고 있습니다. 니코모토(Nakamoto)의 비트코인 백서가 처음 개념을 제시한 이후로 많은 연구가 이루어져 이 기술과 구현 방식을 더욱 개선하기 위한 노력을 계속하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 모든 개선으로 인해 블록체인 시스템이 어떻게 특성화되어야 하는지 설명하는 것이 어려웠습니다. 특정 시스템이 블록체인 기술로 분류되기 위해 제공해야 할 특정 속성이 무엇인지, 어떤 속성이 그러한 분류를 방해할 수 있는지를 공통적으로 이해하고 합의하는 지식이 부족합니다.

블록체인 응용 프로그램에 대한 연구 상태를 분석하면서 이러한 문제점이 드러납니다. 거의 모든 논문은 자신의 블록체인 기술에 대한 소개와 정의로 시작하며, 종종 특정 속성을 언급하여 해당 프로젝트가 블록체인으로 분류될 수 있는지 판단합니다. 여러 논문에서는 예를 들어 분산화, 포함된 데이터의 불변성 및 참여자들 간에 신뢰 없이 운영할 수 있다는 점이 블록체인 기술의 기본 속성이라고 주장하고 있습니다.

그럼에도 불구하고, 니코모토의 백서는 블록체인 기술의 원점으로 여겨지지만, 이 문서에서는 “블록체인"이라는 용어를 사용하지 않습니다. 초기 개념에서 파생된 다양한 접근 방식이 이를 특성화하는 속성을 명확히 지정하는 것이 어렵다는 것을 보여줍니다. 최근 몇 년 동안 분산 장부 기술 (DLT) 또는 분산 장부 시스템 (DLS)이라는 용어가 이러한 용어 부족을 해결하기 위해 사용되었습니다. 그러나 이 용어들조차도 블록체인 기술의 맥락에서 나타난 모든 유형의 시스템을 포괄하지 못합니다.

예를 들어, 에테르리움(Ethereum)과 같은 분산 컴퓨팅 플랫폼이 (분산된) 장부로 정확하게 묘사될 수 있는지 논의해야 합니다. 우리는 분산 합의 기술 (DCT)이라는 용어를 사용하여 블록체인 기술을 맥락화하면서도 수정된 개념의 버전까지 커버하는 특정성에 너무 의존하지 않는 더 넓은 범위의 기술을 설명하려고 제안합니다. 본 논문에서는 왜 블록체인 기술과 용어 분산 합의 기술 (DCT) 사이의 구별이 중요하고 이러한 구별이 향후 연구에 고려되어야 하는지 보여줄 것입니다.

본 논문은 다음과 같이 구성되었습니다: 다음 섹션에서는 니코모토가 제시한 초기 개념을 간략하게 소개하고, 특정 속성을 파생 기반으로 비교하기 위한 기준선을 제공하며, 이 초기 개념의 문제점을 강조합니다. [[IMG_PROTECT_N]]

블록체인 혁신의 짧은 역사

비트코인이 처음 블록체인 애플리케이션으로 여겨지며, 따라서 이를 통해 “블록체인"이라는 용어가 만들어진 기술로 간주됩니다. 비트코인의 기술은 2008년 니코모토라는 이름으로 활동한 사람(또는 그룹)에 의해 발표된 백서에 기반합니다 (이것은 가명이라고 믿어집니다). 이는 암호학 원칙과 중앙화 통화에 대한 아이디어를 동시에 기반으로 합니다.

니코모토는 디지털 서명을 기반으로 한 코인의 디지털 화폐 시스템을 설계했습니다. 이를 통해 그들은 이미 알려진 암호학 방법을 사용하여 코인 전송의 안전성과 정합성을 보장할 수 있었습니다. 이전의 Szabo의 Bit gold 또는 Dais의 b-money와 같은 디지털 화폐에 비해, 니코모토는 더블 스퍼팅 문제를 해결했습니다.

더블 스퍼팅 문제는 디지털 자산이 쉽게 복제될 수 있다는 사실을 설명합니다. 물리적인 돈은 한 번만 지출할 수 있지만 (그 후에는 재산이 아니게 됨), 디지털 자산의 단일 인에게 전달되었는지 또는 그러한 중복 지출이 적어도 다른 사람에 의해 확인되었는지를 보장하는 것이 어렵습니다.

비트코인 블록체인 시스템의 기술 구현

니코모토는 더블 스퍼팅 문제를 해결하기 위해 특정 코인이 사용된 최초 시도만 유효하게 보고 나머지 시도는 네트워크에서 거부하도록 결정했습니다. 이를 가능하게 하기 위해서는 모든 네트워크 참여자가 어떤 코인을 보내려는 요청의 유효성을 확인하고 동일한 코인이 이전에 사용되었는지를 알아낼 수 있어야 합니다.

소유자 간의 코인 전송은 송신자, 수신자, 보낼 코인의 양 및 해당 트랜잭션을 요청할 권리를 증명하는 정보(즉, 송신자가 보내고자 하는 코인의 소유권을 증명)를 포함한 트랜잭션에서 처리됩니다. 특정 코인의 소유권을 증명하기 위해 니코모토는 암호학 개념인 디지털 서명을 사용했습니다. 단순히 디지털 서명만을 사용하여 소유권을 증명하는 것에 의존하지 않고, 니코모토는 이를 위한 작업 언어를 도입하기로 결정했습니다.

이 결정은 특정 코인이 지출되기 위해 충족되어야 하는 복잡한 요구 사항을 모델링할 수 있게 하기 위함이었습니다. 예를 들어, 일정 기간 후에만 소비될 수 있는 코인을 만들 수 있습니다.

트랜잭션이 참조된 코인의 소유권에 대해 검증 가능하다는 것은 더블 스퍼팅 시도를 방지하기에는 충분하지 않습니다. 이를 위해 니코모토는 트랜잭션을 개별적으로 전송하는 것이 아니라, 블록이라고 불리는 그룹으로 그룹화하기로 결정했습니다. 블록은 각각의 직계 조상에게 가리키면서 체인으로 순서대로 연결됩니다. 이를 통해 처리된 트랜잭션의 순서를 캡처할 수 있습니다.

트랜잭션을 블록으로 그룹화하는 것만으로 더블 스퍼팅 문제를 해결하기에는 충분하지 않습니다: 네트워크의 악성 멤버는 특정 트랜잭션을 제외하려고 시도할 수 있는 블록을 조작할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 니코모토는 “Proof-of-Work"라는 절차를 사용하여 블록을 조작으로부터 보호했습니다.

Proof-of-Work는 Back에 의해 전자 메일 스팸을 방지하기 위해 도입된 암호학적 방법입니다. 이 개념의 핵심은 특정 작업이 수행되었음을 증명하여 보내는 메시지에 대한 일정한 참여를 입증하는 것입니다. 실제로 이것은 종종 주어진 요구 사항(예: 특정 수의 0으로 시작)을 충족시키는 해시 값을 포함하는 방법으로 구현됩니다.

해시 함수는 되돌리거나 예측하기가 거의 불가능하다는 점에서 (즉, 주어진 해시에 대한 입력을 찾기 어려움), 메시지를 보내는 사람은 종종 다양한 입력 값(예: 메시지와 임의값)을 시도해야 하며 이를 통해 요구 사항을 충족시키는 해시 값을 생성합니다. 니코모토는 동일한 기능을 사용하여 블록의 무결성을 보호했습니다.

유효한 블록의 해시 값은 특정 수의 0으로 시작해야 합니다. 블록이 변경되면 해시 값도 변하고, 대부분의 경우 요구 사항을 더 이상 충족하지 못하게 됩니다. 이를 통해 불법적인 수정을 감지할 수 있습니다.

블록체인 기술의 속성

니코모토에 따르면 비트코인의 목표는 신뢰할 수 있는 제3자 없이 직접 거래할 수 있는 전자 결제 시스템을 만드는 것이었습니다. Chatterjee은 블록체인 기술을 특징짓는 다섯 가지 속성을 다음과 같이 제시합니다:

• 불변성: 특정 블록을 수정하는 것은 사실상 불가능해야 합니다.
• 확정성: 네트워크 참여자가 처리한 트랜잭션은 더 이상 되돌릴 수 없습니다.
• 분산화: 모든 사람이 네트워크에 참가하고 트랜잭션을 검증 및 처리할 수 있어야 합니다.
• 중앙화 권위의 부재: 네트워크는 중앙화된 조직에 의존해서는 안 됩니다.
• 내구성: 이 시스템은 오류 메시지를 처리하면서 사기 기회를 열지 않아야 합니다.

문헌에서 더 많은 속성이 언급되어 있으며, 위의 것들을 다시 설명하는 경우도 있습니다. 또한 다른 비트코인 분산 합의 기술을 묘사할 수 있는 매우 일반적인 속성도 있습니다. 또한 블록체인 기술을 묘사하기 위해 잘못 적용된 특징이 있습니다. 이를 명확히 하기 위해 각 범주에 대한 예를 제공합니다:

• 위와 같은 것을 다시 설명하는 속성 – 다른 단어로 동일한 의미를 나타내는 가장 유명한 예는 시스템의 분산화입니다. 앞서 언급했듯이, Chatterjee나 니코모토 자신은 시스템이 중앙 서비스에 의존하지 않고 모든 사람이 참여할 수 있다는 점을 개념의 핵심 요소로 보았습니다.

문제 제기와 해결 방안 (핵심 기술) 부분은 계속 이어집니다. 본 섹션에서는 블록체인 기술의 다양한 속성과 그것들이 어떻게 사용되는지, 그리고 이러한 속성이 서로 다른 용어를 통해 설명될 수 있는지를 다룹니다.