블록체인이란?

블록체인(Blockchain) 기술은 데이터를 분산된 방식으로 저장하고 관리하는 분산 원장 시스템(Distributed Ledger Technology)이다. 이를 통해 블록체인은 데이터의 무결성과 투명성을 보장하며, 중개자 없이 참여자 간 신뢰를 확보할 수 있도록 한다. 블록체인의 주요 특징에 대해 알아보자.

1. 블록체인의 구조

블록체인은 블록(Block)들의 체인으로 구성된다. 각 블록에는 여러 개의 트랜잭션(Transaction)이 저장되며, 이 트랜잭션은 블록체인 네트워크에서 발생한 데이터 변화를 기록한다. 블록은 다음의 세 가지 주요 요소로 구성된다.

• 데이터: 트랜잭션 정보를 저장한다. 예를 들어, 비트코인의 경우 블록에 송신자, 수신자, 전송 금액 등의 정보가 포함된다.
• 이전 블록의 해시: 이전 블록의 고유 식별자인 해시 값이 포함되며, 이를 통해 블록들이 체인처럼 서로 연결된다.
• 현재 블록의 해시: 블록의 내용에 따라 생성된 고유한 해시 값으로, 해시 값은 블록의 데이터가 변경될 경우 새로 계산되기 때문에 블록 데이터의 무결성을 보장할 수 있다.

이러한 구조는 블록체인에서 데이터가 조작되거나 변경되는 것을 어렵게 만든다. 만약 한 블록의 데이터가 변경되면 해당 블록의 해시가 바뀌고, 이후의 모든 블록들도 영향을 받아야 하기 때문에 네트워크 상에서 데이터의 변조가 쉽게 탐지될 수 있다.

2. 분산 원장

블록체인은 분산 원장(Distributed Ledger) 방식으로 운영된다. 모든 네트워크 참여자는 동일한 원장의 복사본을 가지고 있으며, 블록체인이 업데이트될 때마다 모든 노드가 동시에 최신 상태로 갱신된다. 이를 통해 데이터를 중앙에서 관리하지 않고도 모든 참여자가 동일한 정보를 보유하고 확인할 수 있다. 이 분산 원장 기술은 블록체인의 다음과 같은 특성을 가능하게 한다.

• 투명성: 모든 트랜잭션은 참여자 모두에게 공개되므로, 거래 내역을 누구나 확인할 수 있다.
• 신뢰성: 중개자가 필요하지 않기 때문에, 참여자 간의 신뢰가 보장된다.
• 무결성: 데이터가 분산되어 있어 특정 노드의 조작으로 블록체인을 변조하는 것이 어렵다.

3. 합의 알고리즘

블록체인 네트워크는 데이터를 검증하고 기록하기 위해 합의 알고리즘(Consensus Algorithm)을 사용한다. 합의 알고리즘은 모든 네트워크 참여자가 일치된 상태를 유지하도록 한다. 블록체인에서 주로 사용되는 합의 알고리즘에는 다음과 같은 것들이 있다.

• 작업 증명(Proof of Work, PoW): 가장 널리 알려진 합의 방식으로, 블록을 추가하기 위해 복잡한 수학 문제를 해결해야 한다. 이 과정은 많은 계산 자원을 필요로 하기 때문에 네트워크의 안전성을 높인다. 비트코인과 같은 암호화폐가 이 방식을 사용한다.
• 지분 증명(Proof of Stake, PoS): 네트워크에 참여하는 노드가 자신의 보유 지분(코인 수)에 따라 새로운 블록을 생성할 확률이 결정된다. PoW 방식에 비해 에너지 소모가 적고, 지분이 있는 참여자들이 네트워크의 안정성을 유지할 동기를 가지게 된다.
• 기타 합의 방식: 위 두 방식 외에도, 위임 지분 증명(DPoS), 작업 및 지분 결합 증명(PoW/PoS Hybrid) 등 다양한 방식이 존재한다. 각 방식은 블록체인의 사용 목적과 요구 사항에 따라 선택된다.

4. Smart Contract

Smart Contract는 블록체인 기술 위에 구축된 자동화된 계약 시스템이다. 특정 조건이 충족되면 계약이 자동으로 실행되며, 이 과정은 블록체인 상에서 투명하게 이루어진다. Smart Contract는 다음과 같은 장점을 제공한다.

• 자동화: 사전 정의된 조건에 따라 계약이 자동으로 실행되므로, 중개자가 필요 없다.
• 변경 불가: 스마트 계약이 블록체인에 기록되면 변경할 수 없기 때문에, 계약의 무결성과 신뢰성이 보장된다.
• 비용 절감: 중개자 없이 계약이 자동으로 처리되므로 비용이 절감된다.

이더리움(Ethereum)은 스마트 계약 기능을 제공하는 대표적인 블록체인 플랫폼으로, 다양한 탈중앙화 애플리케이션(DApps)을 가능하게 한다.

5. 블록체인의 장점과 한계

블록체인은 데이터의 투명성과 보안성 면에서 매우 강력한 기술이다. 하지만 단점도 존재한다.

• 장점:
  • 탈중앙화로 인해 단일 장애점이 없으므로 시스템의 신뢰성이 높다.
  • 중개자가 필요 없으므로 거래 비용이 절감된다.
  • 데이터의 무결성과 투명성을 보장한다.
• 한계:
  • 작업 증명 방식의 경우, 높은 에너지 소비와 시간 소모가 발생한다.
  • 블록체인의 데이터는 한 번 기록되면 수정이 불가능하므로, 잘못된 데이터의 수정이 어렵다.
  • 거래 속도가 느릴 수 있으며, 확장성 문제가 있다.