유비쿼터스 컴퓨팅개론 7강 - 블록체인과 핀테크

✅ 1. 블록체인의 정의

(1) 블록체인의 개념

[1] 블록체인 기술이 나오게 된 이유

• 기존 국가 중심의 화폐 및 결제 시스템은 아마존, 알리마켓 등 전 세계 대상으로 하는 시장에는 적합하지 않았음.
• 국가 단위의 개인들은 서로 물건을 사는 경우 즉, 결제를 하는 경우 국가 단위의 화폐라 어려움을 겪음
• 그래서 중간의 비자나 마스터와 같이 중간에서 결제를 도와주는 회사를 통해서 이뤄짐.
• 하지만, 이러한 경우에는 해당 회사에게 수수료를 내며 불필요한 지출이 나가게 되는 단점이 있었음.
• 전 세계 모두가 쓸수 있는 통합 된 화폐를 이용해보자는 취지에서 나오게 된 것이 전자화폐, 암호화폐 이다.
• 전자화폐, 암호화폐의 개념을 이용해서 만든 것이 블록체인 기술이다.

[2] 블록체인의 시작

• 블록체인이 시장성과 대중성을 함께 지니게 된 것은 2008년 나카모토 사토시라는 가공의 인물이 비트코인 이라는 논문을 통해 비트코인이라는 전체 화폐를 처음 소개하였고, 2009년에는 비트코인 프로그램을 공개하였음.
• 블록체인 기술을 활용한 비트코인은 중앙집중형 구조에서 벗어나서 비트코인 네트워크에 참여하는 모든 노드가 암호화폐에 대한 데이터와 거래 기록을 소유하며, 발생하는 거래의 내용을 검증하고 합의를 함.
• 분산형 시스템을 통한 안전한 화폐 거래가 가능함.

[3] 블록체인 원리

• 블록을 하나의 장부로 만들어 수정이 불가능하고 입력만 가능하게 해서, 저장만 계속하고 그걸 모두가 공유하는 시스템
• 해시함수: 데이터를 숫자로 바꾸게 도와주는 함수를 의미하며, 바뀐 숫자는 해시값, 넣는 값은 데이터라고 칭함.
• 블록마다 고유의 해시값이 존재하며, 블록을 체인형으로 연결하기 때문에 전의 블록의 해시값을 참조를 하고 있음.
• 블록의 해시값을 변경하면, 이어져있는 모든 블록들을 바꿔야 하므로 현실적으로 어려워서 안전성이 있음.
• 일정 시간마다 새로운 거래 내역을 담은 신규 블록이 생성이 되며, 이에 대한 합의가 이루어지면 기존 블록에 연결되는 구조
• 구성원들에게 전송된 해당 블록의 유효성이 검증되면 기존 블록체인에 추가되는 방식으로 관리가 된다.

[4] 블록체인 단점

• 데이터가 분산 저장 되기 떄문에, 저장공간을 어마어마하게 사용을 하게 됨.
• 유효성 검사를 위해 하나씩 다 검증을 해야하므로, 인원수가 늘어날 수록 엄청난 시간이 걸린다는 부분이 있음.

[5] 블록체인 장점

• 분산 저장이 되기 때문에 블록에 연결이 되어있으면, 임의의 수정이 불가능하고, 거래 기록 모두에게 공개됨으로써 안전함.
• 중앙 서버 없이 P2P로 운영이 되므로, 중앙의 문제로 인한 불안감이 감소됨.

[6] 블록체인 기술

• 네트워크 참여자들 모두 블록 데이터를 가지헤 할 수 있는 분산 합의 알고리즘을 기반으로 관리되고 운영됨.

[7] 네트워크 참여자

• 채굴자: 네트워크 내에서 보상을 얻는 참여자 노드
• 일반 참여자: 블록체인 일부분의 데이터만 저장하는 라이트 노드가 있음.

 

(2) 블록체인 플랫폼의 특징

[1] 분산형 장부 관리

• 중앙 통제 기능을 갖고 있지 않음 ( 모든 사람들에게 내역을 공유함. )
• 거래 기록이 담긴 원장을 분산된 형태로 관리하고 저장함
• 정부 기관이나 특정 조직과 같은 제3자(관리자)에게 관리와 통제를 맡기지 않음
• 다수 참여자가 직접 내용에 대한 검증, 승인, 합의에 참여를 하게 됨.
• 저장된 블록은 과거의 블록과 연결되어 관리되므로 거래 데이터의 위조를 방지 할 수 있음.

[2] 불변성

• 새롭게 생성된 블록은 선행 블록의 해시(암호)가 이용되기 때문에 블록 사이의 순서가 고정이 된다.
• 중간에 있는 특정 블록의 수정이나 삭제 작업을 위해서는 모든 참여자의 블록 내용을 수정 삭제를 해야함. (현실적 불가능)
• 이래서 해킹이 불가능함

[3] 가용성

• 블록체인의 플랫포믜 모든 참여자는 분산 저장된 블록의 거래 데이터의 일부 노드에 문제가 발생하더라도 합의 검증을 통해 거래 데이터의 순수성이 유지되며 24시간 중단되지 않고 접근할 수 있음.

[4] 투명성

• 새롭게 생성된 블록은 전체 참여자에게 동시에 공유되기 때문에 블록의 거래 데이터는 참여자들에게 공개가 됨.
• 이중 이용을 방지할 수 있고 양도 및 거래도 정확하게 관리 될 수 있음.

 

(3) 결론

• 아직은 발전의 여지가 많은 기술임.

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✅ 2. 블록체인의 유형과 구조

(1) 블록체인의 유형

• 블록체인의 블록은 데이터를 저장하며, 헤더(header)와 몸체 부분(body)으로 구성이 되어있음.
• 비트코인은 일정 시간마다 생성되는 거래 데이터의 단위를 "블록(블록들의 순서는 해시값으로 연결)"이라 정의함.

[1] 블록체인 관련 알고리즘

• 암호화 기술
• 전자서명: 전자문서를 작성하였다는 사실과 작성 내용이 송 수신 과정에서 위변조되지 않았다는 것을 증명하는 기술
• 해시 함수: 입력 데이터를 일정한 길이의 해시값으로 생성하는 기술 ( 데이터의 무결성 검증 및 인증에 사용됨 )
• 등이 있음.

(2) 블록체인 종류

• 블록체인은 참여자의 특성과 권한 범위, 참여자들의 네트워크 참여 방식과 활용에 따라 분류가 됨.

[1] 퍼블릭 블록체인 ( public Blockchain )

• 관리자의 승인 없이 누구나 참여할 수 있는 공개된 블록체인 플랫폼을 의미함.
• 각 참여자들은 블록체인에 저장된 데이터를 복사하고 저장할 수 있음
• 해시 연산을 통해 새로운 블록의 생성에 참여할 수 있음
• 참여자들은 언제든지 자유롭게 블록체인 플랫폼에 참여 및 탈퇴할 수 있음.
• 작업증명, 지분증명 등 합의 알고리즘을 기반으로 분산처리 방식의 거래가 이루어짐.
• 다수의 참여자가 참여하기 때문에 고도화된 암호화 검증이 필요함.
• 트랜잭션 처리 속도 및 데이터 처리 속도가 느려질 수 있음.
• 비트코인, 이더리움 등은 대표적인 암호화폐가 퍼블릭 블록체인의 유형에 속함.

[2] 프라이빗 블록체인 ( private Blockchain )

• 충분한 크기의 블록체인을 구성하지 못했을 경우, 대규모 악성 봇넷을 블록체인 네트워크에 가입시켜 데이터를 변경하는 51% 공격이 발생할 수 있음 이 경우 프라이빗 블록체인을 쓸 수 있음.
• 승인된 참여자만 참여할 수 있는 폐쇄형 블록체인 플랫폼임.
• 블록체인 네트워크에 참여자를 추가하기 위한 규칙과 규정을 만들고, 규정에 따라 참여자에 대한 승인이 이루어짐.
• 퍼블릭 블록체인에 비해 데이터 처리 속도가 빠름 그리고 트랜잭션 처리 속도도 빠름.
• 블록체인 내에서 접근을 컨트롤러 노드가 담당하기 때문에 신뢰성 문제가 발생할 수 있음.
• 솔직히 개인적으로, 블록체인 자체는 참여자가 많아야 적용이 되니까 프라이빗은 취지에 안맞는듯

[3] 컨소시엄 블록체인

• 승인된 참여자로 구성되므로 프라이빗 블록체인으로 분류될 수 있지만, 신뢰성을 갖춘 참여자들이 퍼블릭 블록체인을 구성할 수 있어 하이브리드 블록체인으로 분류될 수 있음.
• 분산형 네트워크를 유지하면서 제한된 참여를 통해 보안을 강화할 수 있음
• 목적에 맞는 사람만 들여보내는 개념이라고 생각함. 퍼블릭은 너무 막들어옴..

 

(3) 블록체인의 구조

• 블록체인의 블록은 각 블록체인 플랫폼에 따라 구조적으로 다르지만, 블록체인을 유지하고 서비스를 제공하기 위해 공통적으로 가지고 있는 블록의 구조와 데이터가 있음.
• 새롭게 생성된 블록은 선행 블록에 대한 해시값을 포함하고 있고, 선행 블록은 그 자신의 선행 블록에 대한 해시값을 포함함.
• 각각의 블록은 선행 블록에 대한 해시값을 통해 블록체인의 링크 구조를 유지함.
• 제네시스 블록(genesis block): 블록체인에서의 제일 첫 번째 블록을 의미함.
• 블록에서 거래나 부모 블록으로 이어지는 해시값 들의 정부가 저장됨.

• 블록체인 플랫폼에서 특정 블록을 찾기 위해서는 식별자가 필요함
• 블록의 식별자는 블록 해시값과 블록 높이값으로 정의됨
• 블록 해시값: 블록 헤더를 암호화 알고리즘인 SHA-256 알고리즘(해시 함수)을 이용하여 얻어 낸 해시값임
• 블록 높이: 블록체인에서 블록의 위치를 의미
• 제네시스 블록의 블록 높이값은 0임 후행 블록이 덧붙을 때마다 1씩 증가

• 위의 블록은 헤더 아래는 데이터 0번째 블록을 모두 해시 함수를 통해 얻어낸 해시값은 1번째 블록 이전 블록 해시에 들어

 

(4) 블록체인의 합의 알고리즘

• 블록체인의 참여자들의 생성된 트랜잭션을 검증하는 방법으로 합의 알고리즘을 이용함.

[1] 작업증명 합의 알고리즘

• 특정 해시값을 만드는 입력값을 찾아내기 어렵다는 점을 이용함
• 블록체인 참여자들이 특정 범위를 만족하는 해시값을 만드는 Nonce 값을 무작위 대입하여 찾아냄

[2] 지분증명 합의 알고리즘

• 많은 지분을 가진 참여자가 블록 검증에 더 많은 영향력을 행사할 수 있도록 함

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✅ 3. 블록체인과 핀테크

(1) 블록체인 적용 분야

• 금융, 제조, 유통 등과 같은 산업 전반에 걸쳐 파생 효과를 보여주고 있음.
• 업종이나 민간, 공공에 대한 제한이 없이 대부분의 사회 영역에 걸쳐 적용될 것으로 전망되고 있음.