[Day145] BlockChain - 블록체인이란?

Validator·2024년 1월 15일

1. 데이터와 데이터베이스

데이터(Data) 는 정보의 단위이다. 이것은 숫자, 글자, 이미지 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 학교에서 성적표에 기록되는 점수, 전화번호부에 저장된 전화번호, 컴퓨터에 저장된 사진들 모두 데이터의 예시다.

데이터베이스(Database) 는 이러한 데이터를 체계적으로 저장하고 관리하는 시스템이다. 데이터베이스는 데이터를 쉽게 찾고, 추가하고, 수정하고, 삭제할 수 있는 기능을 제공한다. 예를 들어, 도서관의 책 목록, 학교의 학생 기록, 회사의 고객 정보 등이 데이터베이스에 저장된다.

2. 중앙집중식과 분산 시스템

중앙집중식(Centralized) 시스템은 모든 데이터와 작업이 한 곳, 즉 '중심'에서 관리되는 구조를 말한다. 예를 들어, 한 은행이 모든 고객의 계좌 정보를 자체 서버에 저장하고 관리하는 경우가 이에 해당한다. 이 방식의 단점은 중앙 서버에 문제가 생기면 전체 시스템이 영향을 받을 수 있다는 점이다.

반면, 분산 시스템(Distributed System) 은 데이터와 작업을 여러 장소에 분산하여 관리한다. 이 방식은 한 곳에 문제가 생겨도 전체 시스템에 큰 영향을 미치지 않는 장점이 있다. 인터넷 자체가 분산 시스템의 좋은 예이다.

3. 암호화와 해시 함수

암호화(Encryption) 는 정보를 보호하기 위해 데이터를 암호로 변환하는 과정이다. 암호화된 데이터는 특정한 '키(Key)' 없이는 원래의 정보로 되돌릴 수 없다. 이를 통해 민감한 정보를 안전하게 보관하거나 전송할 수 있다.

해시 함수(Hash Function) 는 어떤 데이터든지 일정한 길이의 고유한 문자열(해시 값)로 변환하는 함수다. 해시 함수는 데이터의 무결성을 확인하는 데 사용된다. 예를 들어, 파일의 해시 값을 계산하여 파일이 변경되었는지 여부를 확인할 수 있다. 해시 함수의 특징은 같은 데이터에 대해서는 항상 같은 해시 값을 생성하지만, 조금이라도 다른 데이터에 대해서는 완전히 다른 해시 값을 생성한다는 점이다.

4. 블록체인의 기본 개념

블록체인(Blockchain) 은 이름에서 알 수 있듯이 '블록(Block)'이라는 데이터의 단위가 '체인(Chain)'처럼 연결된 구조를 가진 데이터베이스다. 각 블록에는 여러 거래 기록이 저장되며, 이러한 블록들이 시간 순서대로 연결되어 전체 거래 기록의 체인을 형성한다.

블록체인의 핵심적인 특징은 다음과 같다:

분산 저장: 블록체인은 중앙집중식이 아닌 분산 시스템으로 운영된다. 같은 블록체인의 사본이 전 세계에 분산된 여러 컴퓨터(노드)에 저장되어 있으며, 이들 각각이 거래 기록의 정확성을 검증하고 유지한다.
불변성(Immutability): 블록에 저장된 데이터는 변경할 수 없다. 한 번 블록체인에 추가된 블록은 누구도 수정하거나 삭제할 수 없다. 이는 해시 함수와 연결 구조를 통해 보장된다. 각 블록은 이전 블록의 해시 값을 포함하고 있어, 어느 하나의 블록이 변경되면 전체 체인의 해시 값이 무효화되기 때문이다.
투명성(Transparency): 블록체인의 거래 기록은 모든 참가자에게 공개된다. 이는 각 참가자가 네트워크의 모든 거래를 볼 수 있음을 의미하며, 이로 인해 높은 수준의 투명성을 제공한다.

5. 블록체인의 작동 원리는?

거래 생성: 사용자 A가 사용자 B에게 일정 금액을 전송하는 거래를 생성한다. 이 거래는 사용자 A의 디지털 서명으로 보안이 유지된다.
거래 검증: 네트워크의 다른 컴퓨터들(노드)은 이 거래의 유효성을 검증한다. 검증 과정에는 서명의 유효성, 사용자 A의 잔액 확인 등이 포함될 수 있다.
블록 생성: 검증된 거래는 다른 거래들과 함께 하나의 블록으로 묶인다. 이 블록에는 거래 데이터 외에도 이전 블록의 해시 값과 고유한 해시 값이 포함된다.
블록 체인에 추가: 새로 생성된 블록은 기존의 블록체인에 추가된다. 이 과정은 네트워크의 다수 노드가 합의를 통해 이루어진다.
합의 알고리즘(Consensus Algorithm): 블록을 추가하는 과정에서, 네트워크의 노드들은 특정 합의 알고리즘(예: Proof of Work, Proof of Stake)을 사용하여 합의에 도달한다. 이는 블록체인의 보안과 무결성을 유지하는 중요한 과정이다.

6. 블록체인의 사용 사례

블록체인 기술은 다음과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다:

암호화폐(Cryptocurrency): 비트코인(Bitcoin)과 같은 디지털 통화는 블록체인을 기반으로 한다. 블록체인은 거래의 안전성을 보장하고, 중앙 은행이나 정부의 개입 없이도 통화의 가치를 유지한다.
금융 서비스(Financial Services): 블록체인은 은행 거래, 국제 송금, 신용 대출 등 다양한 금융 서비스를 보다 투명하고 효율적으로 만든다.
공급망 관리(Supply Chain Management): 제품의 제조부터 배송까지 전 과정을 블록체인에 기록함으로써, 제품의 출처와 이동 경로를 정확하게 추적할 수 있다.
스마트 계약(Smart Contracts): 블록체인 상에서 실행되는 자동화된 계약. 특정 조건이 충족되면 계약이 자동으로 이행되는 시스템으로, 중간자 없이 거래를 할 수 있게 한다.
투표 시스템(Voting Systems): 블록체인을 이용한 투표 시스템은 보안성이 높고 조작이 어렵다. 이를 통해 더 안전하고 투명한 선거가 가능해진다.