[Xangle Digest]

※해당 컨텐츠는 2022년 12월 24일 외부에서 기발간 된 컨텐츠입니다. 컨텐츠에 대한 추가적인 주의사항은 본문 하단에서 확인해주세요.

작성자 : 김하늘 (Blockchain at Yonsei 9기), 이건희 (디사이퍼 9기), 이혜연 (하이블록 1기), 임장혁 (블록체인 벨리 2기), 장기덕 (디사이퍼 6기), 추교현 (CURG) - Reviewed by Block Headers

목 차

Intro

1. 비트코인 이전, 이와 관련된 개념의 등장

2. 이중 지불 문제를 해결한 재 사용 가능한 작업 증명 (RPoW)

3. 비트코인

4. 이더리움과 스마트 컨트랙트, 그 이후 블록체인의 발전

Intro

인터넷은 20세기 초반에 생긴 기술로, 컴퓨터를 통해 서로 연결하고 정보를 공유할 수 있는 전 세계적인 네트워크입니다. 인터넷의 등장과 함께 인터넷을 이용한 상업 활동이 증가함으로써 인터넷으로 거래되는 상품과 서비스의 종류가 다양해졌고, 이를 위해 새로운 결제 수단이 필요해졌습니다. 디지털 화폐는 인터넷의 보급과 함께 새로운 필요성과 가능성을 바탕으로 사람들의 관심을 끌기 시작했습니다.

디지털 화폐란 인터넷상에서 사용되는 전자 금융 수단을 의미합니다. 일반적으로 인터넷상에서 거래되는 상품과 서비스를 결제할 때 사용되는 것으로, 일반 화폐와는 달리 실제로 존재하는 지폐나 동전이 아니고 전자적 형태로 존재하는 것을 의미합니다. 인터넷이 개인 간의 연결 네트워크로서 정보 전달과 의사소통의 새로운 창구가 되었다면 디지털 화폐는 인터넷을 기반으로 더욱 효율적인 경제활동을 가져다줄 수 있을 것이라는 가능성을 제시했습니다.

디지털 화폐는 인터넷상에서 사용되는 화폐인 만큼 참여자가 네트워크를 유지하는 웹처럼 디지털 화폐 역시 특정 국가 혹은 단체가 아닌 참여자에 의해서 관리되어야 한다는 이념 아래 다양한 디지털 화폐가 시도되었습니다. 그러나 이중지불 문제, 개인의 자산에 대한 보안성 등의 문제를 해결할 수 있는 방안에 대해서 완전한 솔루션이 한동안 제공되지 않았습니다. 이를 해결하기 위해 다양한 기술들이 제안되었고, 이들을 통합한 비트코인의 탄생과 함께 진정한 의미의 디지털 화폐가 나타났습니다. 이후 비트코인에서 후행되는 블록체인이라는 개념이 등장하고 이를 기반으로 디지털 화폐의 활용 가능성을 확장하는 솔루션인 이더리움 등 다양한 시도가 현재까지 이루어지고 있습니다.

1. 비트코인 이전, 이와 관련된 개념의 등장

비트코인이 등장하기 전, 디지털 화폐에 대한 시도는 다수 있었습니다. 디지털 화폐의 시도로는 먼저 1980년대 네덜란드의 주유소가 충전한 카드를 통해 제휴 주유소에서 해당 카드로 결제할 수 있도록 한 것입니다. 다른 사례는 1998년 Flooz.com이 마케팅의 일환으로 발행한 디지털화폐인 Flooz가 있습니다. 1Flooz는 1달러와 동일한 가치를 가졌었습니다. 이용자들은 Flooz.com에서 구매를 하면 Flooz를 얻을 수 있었고, 이를 다른 상품 구매 등에 사용할 수 있었습니다.

디지털 화폐에 익명이라는 개념이 결합하기 시작한 것은 1981년 데이비드 차움(David Chaum)의 ‘추적할 수 없는 전자 메일, 발신인 주소, 디지털 가명(Untraceable Electronic Mail, Return Addresses, and Digital Pseudonyms)’이라는 논문 발표를 통해서였습니다. 차움은 이를 통해 디지털 익명 화폐 시스템을 발명했고, DigiCash라고 알려진 가상 화폐를 개발했습니다. 이후 1998년, 웨이 다이(Wei Dai)는 B-money라는 익명의 분산된 디지털 화폐 시스템을 발표했으나, 기술적 측면이 블록체인과 많이 떨어져 있었고, 공식 출시되지 못했습니다. 이러한 초기 디지털 화폐들은 해커나 사기꾼의 공격에 너무 취약하다는 점과 이중지불 문제, 물리적 형태의 뒷받침(예컨대 블록체인 기술)이 부족하다는 것이 디지털 화폐의 진정한 가치에 대해 회의감을 주었습니다. 그럼에도 불구하고 디지털 화폐의 여러 시도들은 비트코인의 탄생에 영감을 주었습니다.

블록체인 기술 이면에 있는 아이디어는 1991년 연구 과학자인 스튜어트 하버(Stuart Haber)와 W. 스콧 스토네타(W. Scott Stornetta)가 한 컴퓨팅 솔루션을 소개하면서 처음 기술되었습니다. 전자문서로 저장된 데이터는 쉽게 수정할 수 있으므로, 데이터를 생성하거나 수정한 시점을 확인하는 방법에 대하여 이슈가 발생할 수 있었습니다. 이때 전자기록물이 존재한 시점의 확인 정보를 기록물에 추가로 부여한 전자정보인 타임스탬프(Timestamp)를 이용하면 전자문서가 특정한 시점에 존재하고 있었다는 ‘존재 증명’과 그 이후 데이터가 변경되지 않았다는 ‘내용 증명’을 해주는 일종의 전자 도장 역할을 하게 됩니다. 하버와 스토네타가 제안한 솔루션은 타임스탬프 전자문서의 날짜가 소급되거나 변조되지 않도록 하는 실용적인 해결책이었습니다.

이 솔루션은 타임스탬프 문서를 저장하기 위해 암호화된 보안 공공 거래 장부를 사용했으며, 1992년 블록에 포함된 거래 내역을 나무의 형태로 요약한 머클 트리(Merkle Tree)가 설계에 포함되어 여러 문서를 하나의 블록에 수집할 수 있도록 해 효율성이 향상됐습니다. 하지만, 이 기술은 사용되지 않았고 비트코인이 등장하기 4년 전인 2004년에 특허가 소멸했습니다.

2. 이중 지불 문제를 해결한 재사용 가능한 작업 증명 (RPoW)

이중지불 (Double Spending)

화폐의 사용과 거래에 있어 수취인은 이전 소유자들이 그 어떤 앞선 거래에도 서명하지 않았음을 (이중 지불하지 않았음) 알아야 합니다. 은행과 같은 중앙 기관의 중재 없이 이중 지불 여부를 확인하는 방법은 거래 내역을 시간의 순서에 따라 기록하고 모두가 열람할 수 있도록 공개하며 개별 거래를 계산을 통해 증명하는 것입니다. 즉, 네트워크 참여자 다수의 동의를 통해 단일 기록을 확정하고 조작을 어렵게 하는 합의 체계 (Consensus Mechanism)를 마련하는 것입니다.

이러한 합의 체계의 대표적인 예시로는 작업 증명 (Proof of work) 방식이 있습니다. 작업 증명이란 모종의 목표값 이하의 해시를 찾는 반복적인 과정에서 해당 작업에 참여했음을 증명하는 합의 알고리즘입니다. 채굴자들은 작업증명을 통해 블록체인 네트워크에 자신의 컴퓨터의 해시 파워/연산력을 통해 블록을 검증하고 체인에 연결 합니다.

작업 증명 방식의 원형으로는 2004년 컴퓨터 과학자이자 암호화 운동가인 할 피니(Hal Finney II)가 도입한 재사용 가능한 작업 증명(Reusable Proof Of Work; 이하 RPoW)가 있습니다. 재 사용 가능한 작업 증명 방식은 채굴자가 연산 작업을 수행했음을 작업 증명 토큰을 통해 증명합니다. 나아가 작업 증명 토큰에 공개키 암호화 방식 (RSA) 전자 서명을 하여 이를 개인 간의 거래에 재사용 할 수 있도록 합니다.

• 공개키 암호화 방식 (RSA) : 공개키 암호시스템으로, 암호화뿐만 아니라 전자서명이 가능한 알고리즘입니다.

3. 비트코인

이중지불 문제를 해결한 최초의 디지털 화폐 혹은 결제시스템은 우리가 익히 알고 있는 비트코인(Bitcoin)입니다.

2008년 후반에 한 백서를 통해 ‘비트코인’이라는 이름의 새로운 디지털 화폐와 결제시스템이 제안됐습니다. 이 시스템에서는 은행과 같은 제3자의 존재 없이 시스템 참여자끼리 보유한 자산을 확인하고, 서로 주고 받을 수 있습니다. 현재 우리가 거래에 사용하는 모든 시스템은 최종적으로 은행 같은 금융기관이나 네이버와 같은 플랫폼 기업의 신뢰를 기반으로 하고 있습니다. 이에 반해 비트코인에서는 특정한 조직, 기관 없이도 참여자간 거래가 가능합니다.

비트코인에는 앞서 언급된 타임스탬프, PoW 등의 기술을 포함하여 여러 위변조방지 기술이 사용되었습니다. 마치 스마트폰이 기존 기술들의 적절한 조합으로 만들어진 것처럼 비트코인 또한 여러 기술의 연장선상에서 만들어졌습니다. 비트코인은 평소 암호학 관련 정보를 주고받던 사람들에게 공유되면서 처음 세상에 알려졌습니다. 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)라는 가명을 사용하는 개인 또는 그룹에 의해 공유되었으며, 아직까지 익명으로 유지되고 있습니다. 비트코인은 이 시스템 전체를 총칭하기도 하고 시스템 내에서 주고 받는 자산을 뜻하기도 합니다.

(*보통'B'itcoin은 시스템 전체를, ‘b’itcoin은 자산을 뜻합니다. 여기에서는 각각 비트코인 네트워크, 비트코인으로 구분해서 작성하였습니다)

2009년 1월 3일, 비트코인 네트워크는 50개의 비트코인을 받은 사토시 나카모토가 최초의 블록을 채굴하면서 탄생했습니다. 해당 블록에 담긴 첫 거래에서 비트코인을 처음으로 받은 사람은 할 피니였습니다. 그는 비트코인 네트워크에 관한 논의가 진행되는 포럼에서 활동했으며, 2009년 1월 12일 세계 최초의 비트코인 거래에서 사토시 나카모토로부터 10개의 비트코인을 받았습니다.

4. 이더리움과 스마트 컨트랙트, 그 이후 블록체인의 발전

2013년, 프로그래머 겸 비트코인 매거진의 공동창립자인 비탈릭 부테린은, 비트코인의 기반이 되는 블록체인 기술을 화폐 이외의 다양한 방면으로 활용되는 것을 꿈꿨습니다. 그래서 하나의 중앙 서버가 집중적으로 관리하는 것이 아닌, 분산된 다수의 서버가 함께 자율적으로 운영되는 앱을 만들 수 있길 바랐습니다. 이에 필요한 소프트웨어 제어 언어가 필요하다는 의견을 기존 비트코인 커뮤니티에 제시했습니다. 그는 처음에 비트코인 위에서 작동하는 시스템을 제안했고, 만약 이게 통과 됐다면 비트코인은 지금과는 다른, 소프트웨어 제어가 가능한 체계를 갖췄을 겁니다. 결국 커뮤니티의 동의를 얻는 데 실패했고, 비탈릭은 이더리움이라는 블록체인에 기반한 새로운 분산된 컴퓨팅 시스템을 개발했습니다. 이 새로운 시스템에서는 스마트컨트랙트 라는 소프트웨어 제어 기능을 사용해 소프트웨어 제어가 가능합니다.

스마트 컨트랙트는 이더리움 블록체인 위에서 실행되며, 특정 조건을 만족할 때 실행됩니다. 스마트 컨트랙트는 특정 컴퓨터 언어로 편집되어 이진법(0 혹은 1로만 이루어지는 수 체계)으로 전환됩니다. 이는 이더리움 가상머신이라는, 실제 컴퓨터 또는 프로그래밍 언어의 기능을 포함하여, 컴퓨터 시스템의 기능을 추상화한 모델 기계에서 실행됩니다. 스마트 컨트랙트를 통해 비로소 제3의 인증기관(예: 은행) 없이, 개인 간 계약 및 거래가 이루어질 수 있습니다. 게다가 이더리움의 암호화폐 ‘이더(ETH)’는, 계좌 간 이체뿐만 아니라 스마트 컨트랙트를 실행하는 수수료로도 지불됩니다.

개발자 역시 이더리움 블록체인 위에서 앱을 만들고 실행할 수 있습니다. 이러한 앱은 일반적으로 dApp이라고 불리며, dApp 또한 기존의 중앙 서버가 관리하는 형태가 아닌, 분산된 서버들이 함께 관리하는 탈 중앙화 앱입니다. 이미 미디어, 도박, 금융 등을 서비스하는 수백 개의 dApp들이 이더리움 블록체인에서 실행되고 있습니다. 그리고 이는 데이터 전송과 채굴에 한정적인 기존의 생태계(Layer0)에서, 블록체인 플랫폼(Layer1)으로 향하는 포문을 열었습니다.

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