[박진성의 블록체인 바로알기] 2. 블록체인의 데이터 '검증'이 중요한 이유

[IT동아]

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1. 도대체 블록체인이란 무엇일까? - https://it.donga.com/102521/

지난 1부에서는 블록체인의 기본 구성 요소에 대해 간단히 설명했다. 블록체인은 '블록' 단위로 잘게 쪼개진 데이터가 '체인'으로 엮인 모든 이들에게 전송되는데, 이렇게 서로 주고 받은 전송 데이터가 블록체인 데이터다. 모든 데이터는 블록체인에 기록되며, 모든 검증자가 이에 대한 '검증'을 하고 있기 때문에 블록체인을 위/변조하는 건 현 시점에선 사실상 불가능하다.

여기서는 블록체인의 이 검증 작업이 어떤 식으로 이뤄지는지 알아본다. 이해하기 다소 어려울 수 있으나, 검증 작업이 무엇이고, 블록체인 시스템에서 왜 필요한 지만 파악해도 괜찮다.

검증을 이해하기 위해서는 일단, '블록'과 '체인'의 요소를 좀더 자세히 알아야 한다. 1부에서 블록체인의 기본이 되는 '블록'과 '체인', 그리고 '검증'이라는 세 가지 행위를 통해 블록체인 생태계가 구축된다고 했다. 블록은 서로 주고 받은 전송 데이터를 블록 안에 저장하는 단계다. 예를 들어, 비트코인의 경우 하루에 20만 건 이상의 개인 거래가 이뤄진다. 이 많은 전송 데이터를 모두 블록 안에 저장하는 건 비효율적인 작업이다.

이에 두 가지 방식을 사용하는데, 첫 번째 방식은 전송 데이터를 여러 번 쪼개서 블록 형태로 저장하는 것이고, 두 번째 방식은 전송 데이터를 'TXID'라는 작은 데이터로 만들어, 이를 압축, 암호화한 값으로 만드는 단계다. 이 암호화 값을 '해시(hash) 값'이라 한다. 해시값은 쪼개진 데이터와 데이터 사이를 연결(링크)하는 역할을 한다. 이 해시값을 활용하면 전송 데이터가 많아도 효율적으로 저장하며 블록을 만들 수 있다.

'체인'은 블록을 사슬처럼 연결한다고 했다. 하나의 블록에는 그보다 앞 블록을 가리키는 해시값이 들어있다. 예를 들어, 1번 블록에는 2번 블록을 가리키는 해시값이, 2번 블록에는 3번 블록을 가리키는 해시값이 들어있다면, '1-2-3'으로 연결되는 체인 형태가 만들어진다.

이제 가장 중요한 '검증' 단계다. 1부에서 언급한 대로, 블록체인 생태계의 대표적인 검증 방식은 'POW(Proot of Work, 작업 증명)'다. 작업을 함으로써 증명한다는 뜻이다. 비트코인에서 활용하는 검증 방식이며, 비트코인 창시자인 '사토시 나카모토'의 가장 큰 업적으로 평가된다.

POW의 기본 개념은 검증자간 교차 검증이다. 전체 검증자 중 과반수 이상이 검증해야 해당 작업이 인정된다. 예를 들어, 검증자 5명 중 2명이 잘못 검증한다 해도(해킹/위변조 시도), 다른 검증자 3명의 올바른 검증이 존재하면 블록 내 데이터는 절대 왜곡/훼손되지 않는다.

즉 블록체인에서는 전체 검증자의 51% 이상을 해킹해 위변조한다면 블록 내용이 변경될 수 있지만, 현재 전 세계 수 많은 검증자가 존재하는 이상 과반수 이상을 동시에 해킹, 위변조하기란 현실적으로 불가능하다.

이처럼 블록체인 시스템에서 검증 단계가 필요한 이유는 데이터 위변조를 차단하기 위함이다. 앞서 언급한 대로, 이러한 검증자의 검증 작업은 '보상'으로 이어진다. 블록체인 생태계 유지에 기여하고 있기 때문이다. 검증하는 작업을 일컬어 '채굴(mine)', 검증자를 '채굴자(miner)'라 한다고 했다. 일반적으로 보상의 대가는 코인이다.

검증, 즉 채굴 작업은 대단히 어려운 수학 문제를 푸는 것과 같은데, 사람이 직접 푸는 게 아니라 고성능 컴퓨터를 사용해 처리한다. 이때 컴퓨터의 그래픽카드(GPU)의 성능이 대단히 중요한데, 고성능 그래픽카드의 연산 처리 능력이 채굴 작업에 직결되기 때문이다. 지난 몇 년 동안 고성능 그래픽카드가 전 세계 시장에서 품귀현상이 발생하게 된 이유이기도 하다. 또한, 지속적인 채굴 작업을 위해선 컴퓨터가 늘 쉬지 않고 동작해야 한다. 전 세계 수 많은 채굴용 컴퓨터가 과도하게 사용하는 전기량, 그로 인한 탄소배출 이슈가 사회 문제로 대두되기도 했다. 최근에는 친환경 에너지를 활용해 채굴하는 방식도 도입되고 있지만, POW 방식을 유지하는 한 근본적인 해결책은 될 수 없다.

이에 따라, 비트코인이나 이더리움 등은 POW 방식이 아닌, 친환경적인 'POS' 방식을 고려하고 있다. POS는 'Proof of Stake(지분 검증)'의 약자로, 특정 코인 보유 상태에 따라 해당 코인 대신 수수료를 보상으로 받게 된다. 채굴용 컴퓨터로 문제를 풀고 보상을 받는 POW과는 다른 방식이다.

POS 방식에서는 검증가가 되기 위해서는 특정 코인을 어느 정도 예치(스테이킹, staking)해야 하며, 예치한 지분에 비례한 확률로 블록을 생성할 권한을 얻는다. 이후 블록을 생성하면 그에 대한 보상을 받게 된다. 확보한 지분만큼 보상도 커지기에, 코인을 많이 예치해 지분을 최대한 확보해야 한다.

POS 방식에도 단점은 존재하는데, 코인 예치 기간 중에 가치가 하락하면 보상을 받더라도 손실이 클 수도 있다는 것이다. POW, POS 방식 외에도 DPOS(위임 지분 증명) 방식, POA(권위 증명) 방식 등도 존재하는데, 현재는 대부분 POW 또는 POS 방식을 차용하고 있다.

짧은 글을 통해 블록체인의 검증 작업을 완전히 이해하기 어렵겠지만, 이 같은 검증 작업이 블록체인에서 대단히 중요하다는 점만 기억하길 바란다. 다음 연재에서는 그 유명한 'NFT'에 대해 알아본다.

글 / 클레버파트너스 박진성 대표

ICO 전문 분석가로 활동하고 있으며, 거래소 엔터프라이징부터 50여 개 이상의 프로젝트를 컨설팅, 진행한 경력이 있다. 현재는 블록체인/암호화폐 전략 자문기관인 클레버파트너스를 운영 중이며, 크립토 펀드 운영 및 거래소 프로젝트 컨설팅을 총괄하고 있다.

정리 / IT동아 이문규 (munch@itdonga.com)