블록체인이 안전한 이유는 무엇일까요?

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블록체인이 안전한 이유는 무엇일까요?
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블록체인은 첨단 암호 기술, 수학적 행동 모델과 의사 결정 등의 다양한 메커니즘을 통해 보호됩니다. 블록체인 기술은 대부분 암호 화폐의 기본 구조이며, 이는 이러한 형태의 디지털 화폐가 복제되거나 파괴되는 것을 방지합니다. 

블록체인 기술은 데이터 불변성과 보안이 매우 중요한 또 다른 맥락에서도 탐구되고 있습니다. 자선 단체 기부 기록과 추적, 의료 데이터베이스, 공급망 관리를 예로 들 수 있습니다.

그러나 블록체인 보안은 하나의 요소로 이뤄지지 않습니다. 따라서, 이러한 혁신적 시스템에 강력한 보안을 제공하는 기본 개념과 메커니즘을 이해하는 것이 중요합니다. 


불변성과 합의의 개념

여러 특징들이 블록체인 보안과 관련되어 있지만, 그중에서도 가장 중요한 두 가지 개념은 합의와 불변성입니다. 합의는 분산된 블록체인 네트워크 노드가 네트워크의 실제 상태와 트랜잭션의 유효성에 대해 합의하는 것을 말합니다. 일반적으로, 합의를 달성하는 과정은 합의 알고리즘이라 불리는 것에 달려있습니다.

반면, 불변성은 이미 확인된 트랜잭션의 변경을 방지하는 블록체인의 기능을 의미합니다. 이러한 트랜잭션은 보통 암호 화폐 전송과 관련이 있지만, 화폐가 아닌 다른 형태의 디지털 데이터 기록을 의미할 수도 있습니다. 

합의와 불변성을 통해 블록체인 네트워크에서 데이터 보안을 위한 기본 틀이 만들어 집니다. 합의 알고리즘이 시스템의 규칙을 준수하고 관련 당사자들이 네트워크의 현재 상태에 동의하도록 보장하는 반면, 불변성은 새로운 데이터 블록이 유효한 것으로 확인된 데이터와 트랜잭션을 온전하게 유지합니다.


블록체인 보안에서 암호화 기술의 역할

블록체인은 데이터 보안을 달성하기 위해 암호화 기술에 크게 의존하고 있습니다. 여기서 매우 중요한 암호화 기능 중 하나는 해싱입니다. 해싱은 해시 함수로 알려진 알고리즘이 데이터 입력(어떤 크기든지)을 수신하고 고정 길이 값을 포함하는 정해진 출력을 반환하는 과정입니다. 

입력 크기에 관계없이 출력은 항상 동일한 길이를 나타냅니다. 입력이 변경되면 출력은 완전히 달라집니다. 그러나 입력 내용이 변경되지 않으면, 해시 함수를 아무리 많이 실행하더라도 해시 결과는 동일합니다.

블록체인 내에서 해시라고 하는 이러한 출력 값은 데이터 블록의 고유 식별자로 활용됩니다. 각 블록의 해시는 이전 블록의 해시와 관련되어 생성되며, 이를 통해 블록은 서로 연결되어 블록체인을 형성합니다. 또한 블록 해시는 해당 블록에 포함된 데이터에 의존하므로, 데이터를 변경하려면 블록 해시를 변경해야 합니다.

그러므로 각 블록 해시는 해당 블록에 포함된 데이터와 이전 블록의 해시를 기반으로 생성됩니다. 이러한 해시 식별자는 블록체인 보안과 불변성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 

해싱은 트랜잭션 검증에 사용되는 합의 알고리즘에서도 활용됩니다. 비트코인 블록체인의 작업 증명 알고리즘은 합의를 달성하고 새로운 코인을 채굴하는 하기 위해 SHA-256이라는 해시 함수를 사용합니다. SHA-256이라는 이름이 암시하듯, 이는 데이터 입력을 수신하고 256비트 또는 64문자 길이의 해시를 출력합니다.

암호화 기술은 장부에 기록된 트랜잭션을 보호하는 것 이외에도, 암호 화폐를 보관하는 지갑의 보안에도 사용됩니다. 사용자가 자금을 주고 받을 수 있게 하는, 쌍으로 구성된 프라이빗 키과 퍼블릭 키는 비대칭 또는 공개 키 암호화를 통해 생성됩니다. 프라이빗 키는 트랜잭션에 대한 디지털 서명에 사용되며, 전송되는 코인의 소유권을 인증할 수 있습니다.

보다 구체적인 내용은 이 글의 범위를 벗어나지만, 비대칭 암호화 방식은 프라이빗 키 소유자 이외에는 누구도 자금이 보관된 암호 화폐 지갑에 접근할 수 없게 하며, 소유자가 이를 사용하기로 결정하기 전까지 해당 자금을 안전하게 보관합니다(프라이빗 키가 공유되거나 손상되지 않는 한).


크립토이코노믹스

암호화 기술 이외에도, 크립토이코노믹스(Cryptoeconomics)라 알려진 비교적 새로운 개념과 블록체인 네트워크 보안을 유지하는 역할을 합니다. 이는 게임 이론이라 알려진, 사전에 정해진 규칙과 보상이 있는 상황에서 이성적인 행위자들에 대한 의사 결정을 수학적으로 모형화하는 연구 분야와 관련이 있습니다. 전통적인 게임 이론이 다양한 경우에 광범위하게 적용될 수 있지만, 크립토이코노믹스는 분산된 블록체인 시스템 상의 노드의 행위를 모델링하고 설명합니다.

간단히 말해, 크립토이코노믹스는 블록체인 프로토콜 내의 경제학과 참여 자들의 행동에 기반해 도출될 수 있는 결과들에 대한 연구입니다. 크립토이코노믹스를 통한 보안은 블록체인 시스템 노드가 악의적이거나 잘못 행동하는 것보다 정직하게 행동할 때 더 많은 인센티브를 제공하는 개념에 기반합니다. 다시 한번, 비트코인 마이닝에 사용되는 작업 증명 알고리즘은 이러한 인센티브 구조의 좋은 예가 될 수 있습니다.

사토시 나카모토는 비트코인 채굴을 위한 기본 구조를 설계할 때, 의도적으로 비용과 자원이 많이 들게 했습니다. 이러한 복잡성과 컴퓨터 연산 능력의 필요로 인해, 작업 증명 마이닝은 마이닝 노드의 위치와 신분에 상관 없이 상당한 양의 자금과 시간을 필요로 합니다. 이러한 구조는 악의적인 행동을 할 때 상당한 불이익을 받게 하며, 정직한 마이닝 활동에 막대한 인센티브를 제공합니다. 부정직하거나 비효율적인 노드는 블록체인 네트워크에서 빠르게 퇴출될 것이며, 정직하고 효율적인 마이너들은 상당한 양의 블록 보상을 받을 수 있습니다. 

이러한 위험과 보상의 균형은 단일 그룹이나 주체에 의해 블록체인 네트워크의 대다수의 해시 레이트를 점유해 합의를 와해시키지 못하도록 보안을 제공합니다. 51%의 공격이라고 알려진 이러한 공격이 성공적으로 시행된다면 엄청난 피해를 줄 수 있습니다. 경쟁적인 작업 증명 마이닝과 비트코인 네트워크 규모 때문에, 악의적인 행위자가 대다수 노드를 제어할 가능성은 극히 희박합니다.

더욱이, 거대한 블록체인 네트워크의 51%를 제어하는데 필요한 연산 능력의 비용은 천문학적이며, 이는 상대적으로 적은 잠재적 보상을 위해 이처럼 큰 비용을 투자하려는 의욕을 꺾을 수 있습니다. 이러한 요소는 비잔티움 장애 허용이라고 하는 블록체인의 특성에 기여하는데, 이는 기본적으로 분산화된 시스템이 일부 노드가 손상되거나 악의적으로 행동하더라도 정상적으로 계속 작동하게 하는 것입니다. 

과반수 이상의 악의적인 노드를 구축하는 비용이 엄두를 낼 수 없을만큼 높고, 정직한 행위에 보다 많은 인센티브가 주어지는 한, 시스템은 큰 방해없이 성장할 수 있습니다. 그러나 소규모 블록체인은 비트코인에 비해 시스템에 할당된 전체 해시 레이트가 현저히 적기 때문에, 다수의 공격에 분명 취약하다는 점을 유의할 필요가 있습니다.


글을 마치며

블록체인은 게임 이론과 암호화 기술을 결합해 분산화된 시스템으로서 높은 수준의 보안을 달성합니다. 그러나 거의 모든 시스템과 마찬가지로 이 두 가지 분야의 지식이 적절하게 적용되는 것이 중요합니다. 탈중앙화와 보안 사이의 세심한 균형은 안정적이고 효과적인 암호 화폐 네트워크를 구축하기 위해 무척 중요합니다. 

보다 많은 곳에 블록체인이 사용되면서, 다양한 애플리케이션의 요구 사항을 충족하기 위해 보안 시스템도 변화할 것입니다. 예를 들어, 현재 기업용으로 개발되고 있는 사설 블록체인은, 대부분의 공용 블록체인의 보안을 위해 필수적인 게임 이론 메커니즘(또는 크립토이코노믹스) 보다 보안에 액세스 제어를 통한 보안에 훨씬 더 많이 의존하고 있습니다. 

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