An Overview of Blockchain Technology: Architecture, Consensus, and Future Trends

(https://ieeexplore.ieee.org/document/8029379/)

해당 논문은 블록체인에 대한 정의와 특징과 비즈니스에서 활용하는 관점들을 기술하고 있으며 현재 블록체인이 직면한 문제점들과 그것을 해결하기 위한 방법들에 대해 말하고 있습니다.

추천도: 3.5/ 5 (블록체인 입문자가 꼭 읽기를)

블록체인이란?

• 탈중앙화 네트워크에서 트랜잭션(거래)을 일으킬 수 있게 해주는 변하지 않는 장부

• 공공의 장부이며 인증된 모든 거래들이 저장된 블록들의 리스트 + 공개키 암호화 방식과 분산된 컨센서스(합의) 알고리즘을 통해서 사용자의 보안과 장부의 일관성을 유지함
• 트랙잭션 검증
• 디지털 서명 방법 사용
• 공개키와 개인키를 이용해서, 개인키로 트랙잰션에 사인을 하고 공개키로 검증
• 주로 ECDSA 알고리즘 사용

블록체인 특징들

• 탈중앙화 : 중앙화 시스템에서는 모든 거래가 한 곳에서 검증을 받기 때문에 중앙에 부하가 많이 걸리는 단점이 있고 블록체인은 탈중앙화 네트워크에서 컨센서스 알고리즘으로 데이터의 일관성을 유지합니다
• 지속성(persistency) : 거래는 빨리 검증받고 잘못된 거래들은 마이너들에 의해서 거부됩니다. 한 번 블록체인에 등록된 거래는 삭제나 수정이 불가능합니다
• 익명성 : 사용자들은 부여받은 주소를 통해서 거래를 주고 받기 때문에 사용자 정보가 드러나지 않습니다
• 감사 (Auditability) : 비트코인은 사용자의 잔액을 블록에 저장하기 때문에 어떤 거래든지 쉽게 검증하고 추적할 수 있습니다

블록체인에서 사용하는 컨센서스들

• POW
• 탈중앙화 네트워크에서는 거래를 기록할 사람을 선택해야함
• 컴퓨터를 이용해서 hash 문제를 푸는 방법으로 컨센서스를 사용함, 가장 먼저 문제를 푸는 노드에게 거래들을 기록하게 함
• 동시에 문제를 푸는 경우, 블록체인의 브랜치들이 생기고, 브랜치들이 충돌하게 될 경우 가장 긴 브랜치를 선택
• 단점: 리소스를 많이 사용(전기, 컴퓨팅 파워)
• POS
• POW의 단점인 에너지를 많이 사용하는 것을 절약하고자 나온 방법
• 마이너들은 가지고 있는 화폐의 양으로 권한을 증명함, 즉 많은 양의 화폐를 가진 사람에게 거래들을 기록하게 함
• 단점: 소수의 부자들에게만 거래를 기록하는 권한이 갈 수 있음
• PBFT (Practical byzantine fault tolerance)
• 매 라운드 마다, 새로운 블록이 생성됨 새로운 블록을 생성하는 우선순위는 특정 룰에 따름
• 매 라운드마다 거래 기록 노드를 선택하는 룰이 존재하고 그에 따라 권한이 주어지는 방법
• DPOS (Delegated proof of stake)
• 위임이 가능함
• 소수의 노드가 검증에 참여하기 때문에 검증 속도가 빨라짐
• Ripple
• 노드 타입이 두 개가 존재함
• 트랜잭션만 가능한 클라이언트 노드와 컨센서스에 참여할 수 있는 노드
• Tendermint
• PBFT와 방식은 유사
• 노드가 검사자가 될 때까지 락을 걸며, 검사를 잘못할 경우 처벌을 함??

블록체인 문제점들

• 확장성
• 거래가 점점 많아 질 경우 저장해야 하는 장부의 용량 커짐과 거래 전파에 걸리는 시간의 속도 문제(거래 처리 속도)
• 프라이버시 유출
• 블록체인에서 거래는 사용자의 주소 만으로 하기 때문에 개인정보유출 문제는 없지만 최근, 거래 기록을 통해서 개인에 대한 유추가 가능하다는 점이 지적되고 있으며 거래 정보에 대한 비밀이 확보되어야 한다는 지적이 나옴
• 이기적인 채굴
• 블록체인 네트워크에서 동기화를 끄고 혼자 채굴을 빠르게 진행 후, 기존 블록체인의 길이보다 길어졌을 때 접속해서 블록체인을 장악하려는 시도가 일어나고 있음, 그리고 이론 상 블록체인의 51%이상을 가지고 있어야 네트워크가 장악된다고 했지만 21%만 가지고 있어도 네트워크를 장악할 수 있다는 점이 나옴