블록체인 기술: 블록체인 분산원장(Distributed Ledger), 암호화, 알고리즘, 네트워크 기술

블록체인 기술

블록체인 네트워크에 참여하는 모든 노드가 거래 기록을 보유한다. 따라서 특정 노드가 거래 기록을 위변조 하려면 다수의 노드로부터 동의를 얻어야 하는 분산원장 기술이 필요하다. 또한, 블록체인 네트워크는 복잡한 암호화 알고리즘을 사용하여 거래 기록을 보호한다. 따라서 거래 기록을 위변조 하기 위해서는 상당한 시간과 비용이 소요된다. 블록체인 네트워크는 중앙 서버 없이 참여자 간의 분산 네트워크로 구성되며, 모든 참여자는 네트워크에 동일한 거래 기록을 공유하며, 거래 기록은 참여자들의 합의에 의해 수정된다.

블록체인 기술

 

 

블록체인의 분산원장(Distributed Ledger)

여러 참여자가 공동으로 접근할 수 있는 시스템으로 블록은 이 분산원장형태이다.

▶ 주요 특징

- 탈중앙화 : 중앙 관리자 없이 PC에 참여하여 관리자를 관리

- 동기화 : 모든 사용자가 동일한 데이터를 만들 수 있다.

- 디지털 개인정보보호정책 : 디지털 개인정보보호정책을 변경하려면 참여자가 필요하다.

▶ 재부팅의 이점

모든 블록은 분산원장이지만, 모든 분산원장은 블록이 아니다. 블록은 데이터를 '블록'으로 묶은 체인으로 표현된 링크를 특정 형상으로 가진다.

▶ 장점

- 높은 보안성 : 데이터가 여러 곳에 분산되어 있어 해킹이 용이하지 않다.

- 투명한 성 : 모든 거래 기록에 참여자에게 공개된다.

- 빠름 : 중개자가 바로 직접 거래가 가능해 비용과 시간을 절약할 수 있다.

블록체인의 암호화 기술

▶ 해시 함수 (Hash Function)

위치:데이터 고정된 길이의 문자열로 변환한다. 단방향성(역산 불가능), 동일 입력 시 항상 동일 출력, 입력값의 작은 변화도 출력값이 크게 변화시킨다. 예: SHA-256, Keccak-256

▶ 공개키 암호화(Public Key Cryptography)

- 구조 : 공개키와 개인키 메시지

- 용도 : 디지털 서명, 안전한 통신

- 예: RSA, ECDSA(타원곡선 디지털 서명 알고리즘)

▶ 디지털 서명(Digital Signature)

- 목적 : 메시지의 신뢰성과 발신자의 인증

- 과정 : 사용자키로 서명 생성기, 공개키로 서명 검증

▶ 머클 트리 (Merkle Tree)

- 구조 : 이진트리 위치 데이터 해시태그하여 저장

- 장점 : 데이터 정확성 검증을 수행

▶ 영지식 증명(Zero-Knowledge Proof)

- 개념 : 정보 공개 하지 아니하더라도 그 정보의 소유를 증명

- 응용 프로그램 : 프라이버시 보호가 필요한 거래나 신원 확인

▶ 동형 암호화 (Homomorphic Encryption)

- 특징 : 암호화된 형태로 연산 수행 가능

- 응용 프로그램 : 프라이버시를 보호하면서 데이터 분석 수행

▶ 타임스탬프 (Timestamp)

- 목적 : 데이터 생성기 또는 수정 시간을 검증할 수 있는 방식으로 기록

- 이상 : 거래의 순서와 확실성

블록체인 알고리즘 기술

▶합의 알고리즘 (Consensus Algorithm)

- 작업 증명 (Proof of Work, PoW) : 참여자들이 복잡한 계산기 문제를 풀어 블록 생성 권한을 얻는다. 예: 비트코인, 이더리움 1.0

- 지분 증명 (Proof of Stake, PoS) : 참여자의 지분 시도에 따라 블록 생성 권한이 부여된다. • 예: 이더리움 2.0, Cardano

- 위임지분증명 (Delegated Proof of Stake, DPoS) : 투표를 통해 위임된 대표자들이 블록을 생성한다.  예: EOS, Tron

▶ 데이터 구조 알고리즘

- 머클 트리 (Merkle Tree) : 거래데이터를 요약하고 검증

- 패트리시아 트리 (Patricia Trie) : 상태정보를 저장하고 싶으시면 사용

- 생성 모션 : 해시태그: SHA-256, Keccak-256 등

- 공개키 암호화 : ECDSA, EdDSA 등

- 스마트 계약 실행 견적 : 이더리움 가상 머신 (EVM), 웹어셈블리(WASM)

- 네트워크 신호 : P2P 네트워크 알고리즘, 블록커튼 움직임 확장 속도가 알고리즘을 개선

- 샤딩 (Sharding) : 네트워크를 여러 조각으로 나누어 처리 능력 향상

- 2세대 솔루션 : 메인체인 외부에서 핸들처리하여 확장성 개선

▶ 프라이버시 보호 알고리즘

- 영지식 증명 (Zero-Knowledge Proof)

- 링 서명 (Ring Signature)

- 핀 제거 동작 : 가장 긴 체인 규칙 (Longest Chain Rule)

블록체인 네트워크 기술

▶ 차단 네트워크 설정에 대해 주요 측면별 서비스

- P2P(Peer-to-Peer) 네트워크 : 중앙 서버와 사용자가 직접 협력할 수 있는 분산형 구성, 노드 간 직접 데이터 교환, 높은 수준의 성과 내결함성

- 노드 유형 : 풀노드-전체블록데이터 저장하고 검증, 라이트 노드 - Block 헤더만 저장하여 빠른 검증 수행, 마이닝 노드 - 새로운 블록을 시뮬레이션하는 노드 (PoW 피팅의 경우)

▶ 네트워크 신호

- 블록 간격 프로토콜 : 새로운 블록 간격

- 거래 메시지 : 새로운 통화 노드에게 전달

- 핸드셰이크 프로토콜 : 노드 간 초기 연결 설정

▶ 네트워크 보안

- 입력 통신 : 노드 간 데이터 전송 시 입력

- DOS 공격 방지

- 악의적 노드 탐지 및 차단 기술

▶ 네트워크 동기

- 초기 동기화 : 새 노드가 갇힐 때 데이터 동기화

- 방송적 동기화 : 최신 블록과 거래 정보 유지

▶ 확장성 솔루션

- 샤딩 (Sharding) : 여러 분야에서 신속한 공유

- 사이드체인 (Sidechains) : 메인체인과 드롭로 운영되는 부가체인

- 계층 2 설루션 : 메인 체인 외부에서 거래처리 (예: Lightning Network)

▶ 네트워크 거버넌스

- 소프트포크와 하드포크 관리

- 업그레이드 및 서비스 제공업체

▶ 크로스체인 기술

- 서로 다른 블록체인 네트워크 간 제휴 지원

- 원자적 스왑(Atomic Swaps), 교차체인 통신 프로토콜 등

▶ 네트워크 모니터링

- 네트워크 장치 상태 모니터링 도구

- 이상신호 탐지 시스템

블록체인 기술 특징

▶ 탈중앙화

블록체인 네트워크는 중앙 서버 없이 참여자 간의 분산 네트워크로 구성된다. 따라서 특정 주체의 통제나 개입을 받지 않는다.

▶ 보안성

블록체인 네트워크는 복잡한 암호화 알고리즘을 사용하여 거래 기록을 보호한다. 따라서 거래 기록을 위변조 하기 위해서는 상당한 시간과 비용이 소요된다.

▶ 투명성

블록체인 네트워크의 모든 거래 기록은 참여자 누구나 열람할 수 있다. 따라서 거래의 투명성을 보장할 수 있다.

▶ 스마트 계약

블록체인 네트워크에 기록된 컴퓨터 코드로, 계약의 조건이 충족되면 자동으로 실행된다. NFT: Non-Fungible Token의 약자로, 대체 불가능한 토큰을 의미한다. NFT는 블록체인에 저장되어 있어 위변조가 어렵고, 소유권을 증명할 수 있다.

▶ 메타버스

현실과 가상의 세계가 상호 연결된 가상 세계를 의미한다. 메타버스는 블록체인 기술을 활용하여 현실과 가상의 세계를 더욱 가깝게 연결할 수 있다.