(이러닝) 블록체인과 비트코인

1. 1세대 암호화폐, 비트코인

Digital vs. Virtaul vs. Crypto        Currencies

 

디지털 통화, 디지털 화폐(총체적 개념) - > 암호 화폐(비트코인, 이더리움)와 가상 화폐(마일리지, 게임 머니)로 나뉨.

 

비트코인 -> 2008년 논문 발표. 2009년 시스템 구현 & 동전으로 만들어짐.

 

비트코인은, 익명성 + 양도성 + 중복사용 방지(기존 암호화폐)에        + 분산 처리(탈중앙화) 여기에 기반 기술로 블록체인이 활용됨.

-익명성 - 사이버 공간에서도 익명성이 보장되는 것. 암호화폐에서 가장 중요한 요소.

-양도성 - 돈처럼 사용가능하도록, 양도가 가능해야함.

-중복사용 방지 - 실물 화폐는 특수 잉크를 통해 복사 방지. 가상화폐는 복사가 가능하고 흔적이 남지 않음. 그러므로, 불법 복사를 방지하는 것이 매우 중요.

 

비트코인은 최초의 암호화폐는 아니지만, 최초의 탈중앙화 암호화폐.

 

은행의 개입 없는 암호화폐를 원했음. 그러면, 중복사용 방지를 누가할지 문제가 생김.

1. 중복사용 방지는 비트코인 유저들이 하게됨.

2. 사용된 비트코인 일련번호를 장부에 기록.

3. 장부를 서로 공유.

 

유저들이 코인을 보면, 의견이 합의가 되야됨.

분산된 공개장부 + 합의 -> 블록체인 합의 기술(Blockchain Consensus)

 

알트코인 -> Alternativecoin(비트코인을 제외한 모든 코인)

 

2. 비트코인의 핵심기술, 블록체인

비트코인은 공인인증서와 기술적으로 동일한 매커니즘. 일종의 전자서명을 통해 실제 이체 성립함.

 

블록체인 합의 기술

-> 블록 + 체인 + 합의

- 블록 : 장부의 한 페이지. 비트코인의 거래 기록으로 10분마다 한 페이지씩 생성.

- 체인 : 장부의 각 페이지를 연결시켜주는 것. 해쉬 함수 기술을 활용.

         -> 일단 각 정부들이 연결되면

              1. 위변조 불가능(수정 불가) 2. 투명성 극대화(개별 사용자 PC에 저장됨) 3. 가용성 확보(개별 사용자 PC에 저장됨.)

- 합의 : 서로 다른 데이터를 올라오면 합의를 통해 바른 내용으로 수정.

          -> 만장일치 : 서로 다른 장부가 존재하지 않는 경우.

          -> 의견 불일치 : 공유된 장부가 서로 다르므로 구성원간의 합의가 필요.

          -> 합의 완료 : 옳은 장부에 투표.

-- The Longest Chain Rule

 : 유효한 장부는 대다수(50퍼 이상)의 합의가 모인 가장 긴 블록.

Slow Payment : 돈을 지불한 후 일정시간이 지나야 상품 확인 가능 

Fast Payment : 돈을 지불하자마자 상품을 바로 확인하는 방식.

블록체인을 활용한 암호화폐의 경우, 어떤 장부가 옳은 것인지 판단해야하므로(50~60분 필요) Slow Payment 활용하는 것이 좋음.

 

채굴이란? (Proof of Work - 작업 증명)

 : 참가자가 일을하고 그에 대한 보상을 받는 것

문제점 : Sibil Attacks(평판도 조작 ex - 드루킹(허위 계정))

    -> 다수의 허위 계정을 통해 존재하는 일반 체인 뒤에 장부를 이어붙여 Longest Chain 장부를 바꿔버림.

해결책 : 사용자가 블록을 만들때마다 적당히 어려운 암호퍼즐 풀게 함(어려운 CAPTCHA 생각하면 됨)

    -> 모든 사람이 장부를 만들어 뿌릴때에는 반드시 암호퍼즐을 풀어서 장부에 붙여야 됨. 한 명이 허위 계정들을 통해 장부를 만드려면, 일반 사용자들이 장부를 만드는 속도보다 느리므로 대응 가능.

 

페이지 -> 블록체인의 페이지 번호, 앞 블럭 페이지 번호, 10분동안 발생한 계좌이체 내역, 암호퍼즐 해결 인증 번호로 구성됨.

 

암호코드가 어렵기 때문에, 장부를 만들어서 최초로 공유하는 사람에게 인센티브(최초엔 50비트코인) 제공

인플레이션 방지를 위해, 4년마다 보상 가격이 절반이 되도록 함. 

모든 비트코인 생성은 2140년 5월 쯤 이뤄질거란 예상. 이 경우 더 이상 채굴을 안해서 중복 사용이 안되지 않을까?

 -> 수수료 개념 제안(비트코인 사용할 때마다 수수료 떼어서 장부 만드는 사람에게 수수료 줌)

 

Public Blockchains : 모든 사람이 장부를 만들고, 합의를 통해 옳은 장부를 선정하고, 보상을 받는다. 직접 민주주의 방식.

 -> 비트코인, 이더리움, 라이트 코인 ...

Private Blockchains : 장부는 하나의 기관에서만 생성, 열람은 누구나. 약간의 독재 방식.

Federated Blockchains : 장부는 지정된 몇개 기관만 생성하고 열람은 누구나. 간접 민주주의 방식.

 -> R3 B3I ,EWF

 

3. 비트코인과 블록체인이 당면한 기술적 문제

 

블록체인의 오해 -> 해킹이 불가능하다? 탈중앙화에서 모든 것을 할 수 있다?

블록체인의 기술적 어려움과 해결방안은?

 

Trilemma(세가지의 가장 어려운 문제) : 세가지의 문제가 서로 얽혀 있어서 하나를 해결할 때 다른 것이 영향을 받음.

 

블록체인의 Trillemma

- 탈중앙화(Decentralized)

- 확장성(Scale)

- 합의(Consensus)

 

중앙의 서버가 아닌 합의로 모든 것을 만들어가기 때문에, 기존 일반 서버와 속도 경쟁을 하는 것은 잘못됨.

위의 세가지를 동시에 만족시키기 매우 어렵기 때문에, 이 셋 중에 어떤 것에 집중할지 선택하고, 그에 따라 개발 계획 수립 필요.

 

 

처음 비트코인 만들때는, 모든 참가자가 CPU를 이용해 채굴 작업을 할 것이라고 생각함. 

하지만, 시간이 지나면서 특별히 설계된 전용 채굴 장비가 등장함.

(CPU -> GPU -> FPGA -> ASIC)

또한, 채굴을 전문으로 하는 참가자가 등장하고, 이들이 뭉치면서 집단화, 세력화 되기 시작.(일반인들의 참여가 힘듦)

- 전문 채굴꾼들이 암호화폐에 끼치는 영향력 -> 상위 3~4개의 전문 채굴꾼들이 장부 조작가능.( = 탈중앙화 되어있지 않음)

- 확장성과 합의 문제는 반비례함. 사용하는 사람이 많아질수록 합의에 들어가는 시간이 많아짐.

- 에너지 낭비.(채굴을 위해 많은 전기 필요)

- 익명성의 경우, 암호화폐 계좌 개설 시 실명 확인이 불필요하여 익명성이 보장됨.

  -> 이러한 극대화된 익명성은, 악의적인 거래(마약, 무기)에 사용되기도 함. 때문에, 수사 기관들이 추적 가능한 기술 개발.

    -> 투명한 장부인 만큼 추적이 쉬움. 추적을 피하기 위해서 계속 계좌를 바꿔야 익명성을 보장할 수 있음.(Monero가 추적 불가능한 익명성 극대화)

- 거래소 해킹 문제.(투명성) -> PC 2대를 통해 비트코인 가격 조작 가능. 투명성 확보가 중요해짐.

- Cold Wallet :  인터넷과 분리된 저장 매체를 의미. USB, 보안토큰 사용해서, 해커의 침입으로 안전함.

- 거버넌스 부족(표준화 부족) : 중앙 기관이 없기 때문에, 의사 결정은 합의를 거쳐서 도출함.

  -> Soft Fork : 소폭 개정. 필요한 합의 적음.

  -> Hard Fork : 대폭 개정. 필요한 합의 많음.

- 프라이버시 보호 문제. 거래가 기록된 장부외에 다른 정보가 섞여있음(아동 포르노 등 사생활 침해 정보). 블록체인에 기록된 내용은 삭제가 불가능하기 때문에 위험.

- 블록체인의 사생활 침해에 대한 해결책이 마련되지 않으면, 블록체인 생태계를 만드는데 힘듦.

 

 

4. 4차산업혁명에서 블록체인이 중요한 이유

- CPS 또는 O2O : 온라인에서 하는 행위가 실제 세계에 영향을 미치는 것.

- 4차 산업 시대에서는 저게 극대화 됨. 대표적으로 스마트 제조(Smart Manufacturing).

- 데이터가 클라우드에 쌓이고, 이를 빅데이터로 분석하여, 여러 정보를 추측해 냄. 추측된 정보를 바탕으로 생산을 하며, 로봇과 3D프린터로 생산 비용을 절감함. 

- 스마트 제조가 극대화된다면, 지역마다, 계절마다 다양한 물건이 제공될 것. 극대화된 생활 패턴 분석 능력을 바탕으로 맞춤형 소량 생산이 이루어짐. 재고관리 비용이 없어지고, 생산 원가가 절감됨.

- 데이터 유출사고가 나면 프라이버시 피해가 심각.

- 우리의 우리에 의한, 우리를 위한 DB가 필요. 

  - 중앙 집중형이면, 데이터베이스를 제한적으로 보이게 하고, 일부 데이터를 유료로 전환함.

  - 반면 블록체인으로 데이터베이스를 구성한다면, 위변조가 불가능, 투명성 극대화(모든 사람이 언제나 사용가능), 여러곳에 정보 등록할 필요가 없음, 정보가 원활하게 공유됨.

 

이러한 취지에서 4차 산업과 연관된 산업군에서 블록체인을 모두 활용하자!

-> 탈중앙화, 개방성, 틀린 정보는 합의를 거쳐 수정 가능, 효율성

 

but, 과도한 공개성과 투명성을 가지고 있기 때문에, 적절하게 프라이버시를 통제할 수 있는 매커니즘이 추가되어야 함.

 

4차산업형명에서 블록체인(공개형 데이터베이스)는 매우 중요한 역할을 할 것으로 예상됨.

 

 

5. 블록체인의 활용 사례

블록체인은 안정적 활용을 위한 기반 기술로 개발.(합의에 의한 공개형 데이터베이스 기술) 인센티브를 위해 암호화폐를 사용.

 

> BlockChain

-> 위변조 방지 / 투명성 극대화 / 가용성 극대화

장점이 단점이 되기도 하므로, 응용 부문을 잘 선택해야함.

 

> 공유 경제.(우버, 에어비앤비)

-> 중앙의 기관을 없애고 자동화시키는 것.

-> 블록체인 기반의 비즈니스가 진정한 공유경제에 어울림.

 

> 블록체인이 적합한 산업군은?

-> 직거래를 필요로하는 산업군.

OpenBazzar : Decentralized eBay.

La'Zooz : Dencentralized UBER (블록체인에 차량 정보 등록, 블록체인 검색 후 가능 차량 사용, 암호화폐 Zooz로 대금 지불)

Blockchain for Energy Market : 태양열 집열판 설치 -> 남은 에너지를 블록체인에 올림 -> 에너지 사용 후 암호화폐 지불.

 

-> 의료 산업

진료기록 때문에 특정 병원에 가야하는 불합리함 개선.

ex) 에스토니아의 Smart Ambulance

 

-> 신원 정보 확인

에스토니아의 Bitnation

: 신원정보를 블록체인에 올려 검색 가능한 서비스. 한국의 주민등록증 생각하면됨.

 

-> 투표 시스템

: 투표 기록을 블록체인에 저장하여, 위변조 없고, 투명함 확보.

 

-> ID2020

: ID도 인간의 기본권이라는 생각. 신원 정보가 없는 사용자를 위해 ID도 신원 정보처럼 사용하게 지원.

 

-> 군사용 목적.

 : 24시간 365일 이용할 수 있는 가용성을 바탕으로, 중앙 집중형이 아닌 분산형으로 시스템을 구축. 중앙 시스템 파괴 시 군 시스템 마비를 막기 위해 활용.

 

-> UNESCO

 : 사이버 유네스코를 통해, 역사 기록물을 영구적으로 지키고, 공익 효과 창출. 

 

 

6. 2세대 암호화폐 이더리움

비트코인은 1세대, 이더리움은 2세대. 비트코인은 금(화폐), 이더리움은 석유(플랫폼)로 비유됨. 

 

이더리움 창시자 비탈릭 부테린. 

이더리움을 잘 설명한 단어  = The World Computer

 

비트코인의 중복사용을 방지하기 위해 블록체인을 이용함 -> 비트코인 이용내역은 블록체인에 모두 기록됨.

비탈릭 : 블록체인에 왜 암호화폐 거래내역만 올리지?

-> Smart Contract

비트코인은 블록체인에 화폐 거래내역만 저장하지만, 이더리움은 블록체인에서 프로그램 코드가 돌아가도록 만듦.

프로그램을 만들어, 블록체인에 올리면, 이 프로그램을 돌려 결과를 뽑아주는 사람에게 암호화폐 사례금을 지급.

수행하려는 사람들이 프로그램을 가져가고, 결과값을 다시 블록체인에 업로드하고 사례금을 받음.

 

보통 댓글 조작하려면? 

고성능 컴퓨터 구입 -> 매크로 프로그램 설치 -> 프로그램 수행

블록체인으로는?

컴퓨터 구매 X -> 매크로를 블록체인에 업로드 -> 사람들이 프로그램 돌려서 댓글 닮.

 

즉 이더리움은, 비용절감에 사용됨.

 

Smart Contract

- Correctness, Availabilty 확보되지만, 프라이버시는 보호 못함.

- 돈과 관련된 프로그램이기 때문에 보안 취약점이 발견되면, 금전적인 손해로 이어질 수 있음.(무한 환불가능)

- 해커들이 조사해보니 많은 취약점이 존재하고 방치된다는 것을 발견.

- Smart Contract 강좌 수강을 통해, 보안의 개념과 경제 관념도 배우는 결과가 나오는 중.

 

Solidity : 이더리움에서 Smart Contracts를 프로그래밍하기 위한 언어.(자바스크립트랑 비슷)

Ethereum Bytecodes로 컴파일 됨.

Ethereum VM(turing-complete) : 컴퓨터 상에서 있는 모든 것들은 이더리움에서 구현 가능.

 

PoS(Proof of Stake)

1. 옳다고 생각하는 장부에 베팅.

2. 베팅한 장부가 대다수가 좋다고 인정되면, 베팅한 금액만큼 인센티브 지급.

3. 틀린 장부에 베팅하면 베팅 금액이 모두 회수.

 

블록체인은 암호코드를 풀어 장부에 붙이고, 옳을 경우 사례금 받음. but 에너지 낭비 심함.

이더리움은 현재 비트코인과 동일한 작업 증명 방식을 쓰나, 곧 PoS로 전환할 것을 검토 중.

 

 

DApp : 탈중앙화 된 앱(블록체인에서 구동되는 앱)

블록체인의 유망 분야를 게임으로 예상. 계속 키운 계정이 영구적으로 남아 재산이 되기 때문.

 

스팀잇 : 블록체인에서 구동되는 블로그 서비스

내가 쓴 글이 블록체인에 등록되어, 평생 남고, 검열에서 자유로움. 글 쓴 사람에게 암호화폐로 보상.

대신 좋은 글에 암호화폐로 보상하니 쏠림 현상 발생. 글을 등록하고 일주일 지나면 수정 불가. 프라이버시 관련글이 올라가더라도 수정이 불가능.

 

 

7. 블록체인을 사용하지 않는 암호화폐, IOTA

암호화폐와 블록체인은 뗄 수없는 관계.

블록체인 : 암호화폐를 탈중앙화 방식으로 구동시키는 원천기술.

암호화폐 : 자발적 참여를 위한 인센티브

 

암호화폐 장부로 꼭 블록체인 기술만 써야하나?

-> 장부는 다른 기술 사용 가능. IOTA가 대표적.

 

IOT + A :사물인터넷 환경에 최적화된 암호화폐

IOTA는 Tangle(Directed Acyclic Gracph) 자료구조 사용. -> 여러방향으로 뻗어나가는 구조.(IOT환경과 비슷한 구조)

블록체인은 Sequential list. -> 일렬 구조.

 

Amazon의 드론 : 드론안에 Micro Payment System을 탑재하여, 암호화폐 IOTA로 충전 금액 지불. 즉 IOTA는 초소형, 경량화 되어 낮은 전력으로도 돌아가도록 설계.

 

Tangle 구조 : 옳다고 생각하는 장부 두 개를 선택. 블록체인은 옳다고 생각하는 하나의 장부 뒤에 줄섬.

새로운 장부에는 선택한 장부 두 개가 들어감. 옳다고 생각한 장부는 화살표로 연결.

하나의 장부를 선택하면, 그 장부를 옳다고 인정한 앞의 장부들을 알 수 있음.(Cumulative Weight) 블록체인보다 단순한 구조.

 

Tangle의 주요 과제

1. 34% Attacks : 전체 장부를 만드는 사람 중 1/3이상이 담합하면 장부의 내용을 좌지우지할 수 있음.

2. 무작위로 두 개 선택하다보니 중구난방식으로 장부가 증가함. 이를 위해 어느정도 중앙화 되어 있음. 즉, 옳은 방향으로 이끌어주는 Coordinator의 역할이 필요함.

3. 신생 기술로서의 충분한 검증이 부족함.

 

Tangle의 기반 구조, One-Time-Signature

-> One-Time-Signature라는 기술을 쓰면, 양자(슈퍼)컴퓨터에 강한 내성을 지님.(양자 컴퓨터로 기존 암호 기술 해독력 향상, 즉 비트코인과 이더리움을 쉽게 해독 가능)

IOTA는 이러한 미래 해독 위험성에 내성을 지님.

 

 

8. ICO와 토큰경제학

암호화폐의 투자. 다양한 프로그래밍과 사업 모델 구상 가능.

 

ICO(Initial Coin Offering) : 가상화폐공개

IPO와 비슷하지만, ICO는 투자자들은 지지털 토큰 외에는 아무런 권리도 가지지 못함.(주식은 투자자로서 권리를 가지는거랑 반대)

 

투자자로부터 국경의 제약없이 암호화폐로 투자 가능.

IPO는 투자자에게 의결권과 배당금을 제공.

ICO는 기업에서 새롭게 런칭하는 서비스에서 사용할 신규 화폐로 교환해 줌.

 

ICO에서는 Whitepaper라는 백서를 씀. 사업 모델, 전망, 발행하는 코인 정보가 있으며, 이를 개인 투자자가 직접 분석해서 투자 여부를 결정함. 개인투자자는 투자 전에 매우 주의해서 이 백서를 읽어야 함.

 

> ICO의 유형. 백서에 기재해야 됨.

- 지불형(Payment) 토큰 : 지불 수단 외 다른 기능이 없는 토큰(화폐 수단 ex 비트코인, 이더리움) 증권으로 취급 안함. 자금세탁규정 준수.

- 기능형(Utility) 토큰 : 애플리케이션 또는 서비스 이용 목적으로 사용되는 토큰(ex Bat, Steem, Storj). 증권으로 취급 안함.

- 자산형(Asset) 토큰 : 배당금, 이자, 수익에 대한 권리 또는 수익 흐름에 참여할 권리 부여. 증권으로 취급.

 

기능형 코인을 Tokenomics라고, 토큰 경제학이라 함. 아직 통제 가능한 법이 없어서, 온전히 책임은 투자자 몫.

 

현재, 한국은 투기성때문에 ICO 금지. 중국은 홍콩제외 금지. 스위스, 에스토니아, 싱가포르는 육성 중.

미국, 일본, 프랑스, 독일, 영국, 러시아는 허용하지만 제제 존재.

 

TokenTOPS : 암호화폐의 가치를 평가하는 사이트. ICO의 백서들을 전문적으로 검토.

 

암호화폐의 미래?

현재, 암호화폐는 기존 화폐 대체제가 아닌 자산의 일종.