AIN Meet-up 세션 요약 (2) 블록체인이 가져올 새로운 패러다임

John Kim
John Kim
Oct 29, 2018 · 9 min read

커뮤니티 여러분,

AIN 밋업 세션 요약 두번째 시리즈입니다. 한국에서 가장 유명한 블록체인 학회, 서울대 디사이퍼의 김재윤 회장님의 “블록체인이 가져올 새로운 패러다임" 세션을 요약해보았습니다. 초심자들도 쉽게 이해할 수 있게, 블록체인 전반에 대한 이야기를 풀어주셨습니다. 전체 발표영상과 발표자료도 같이 공유드립니다.

  1. FB video: https://www.facebook.com/AINETWORK0/videos/224974851444485/
  2. http://bit.ly/ain-meetup-s2

안녕하세요, 서울대학교 블록체인 학회 디사이퍼의 회장을 맡고 있는 김재윤입니다. 먼저 다들 잘 알고 계신 4차 산업혁명 이야기로 시작해볼까 합니다. 2016년 다보스 포럼에서는 4차 산업혁명을, 디지털, 물리학, 생물학적 영역의 경계가 없어지면서 기술이 융합되는 혁명, 그리고 공유 경제와 온디멘드 경제의 부상하고, 쉽게 창업이 가능한 시대라고 이야기합니다. 저는 다르게 표현하면 이것을 생각하는 만물 혁명(IOT + 빅데이터 + 인공지능의 결합)이라고 볼 수 있다고 생각합니다. 만물 혁명에서는 사람들이 IOT기계를 이용해서 자신의 데이터를 발생시키고, 그 데이터를 클라우드에 올려 연산하고, 연산 결과를 인공지능 모델에 학습을 시켜 개인화된 인공지능 모델을 가질 수 있습니다. 그렇게 되면, 자연스럽게 사람이 노동을 하지 않아도 되는 시대가 도래하게 됩니다.

4차 산업혁명이 쉽게 달성되기 어려운 이유

이렇게 많은 사람들이 긍정적으로 생각하는 4차 산업혁명이 달성되는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 달성이 어려운 이유는 여러 가지 있지만, 대표적으로 저는 3가지 문제를 보고 있습니다.

첫 번째는 개인정보 문제입니다. 모든 것이 근간이 되는 데이터는 그 많은 수가 개인정보일 수 있습니다. 이런 정보가 중앙서버로 들어가고, 그 서버가 학습시킨 인공지능 모델 역시 개인정보에 포함될 수 있습니다. 그 이유는 역연산을 통해 해당 정보를 추출할 수 있기 때문입니다. 그리고 클라우드에 수많은 IOT 데이터가 다 들어가게 된다면 Bandwidth, Storage, Attack vector 등 여러 문제가 발생하게 됩니다. (Attack vector는 IOT기기가 해킹당하면 발생하는 문제입니다) 그 예로 스마트 스피커에 카메라를 장착하지 못하는 이유는 사생활이 촬영되고 그 데이터는 알 수 없는 서버로 들어갈 수 있기 때문입니다.

두 번째는 인센티브 문제입니다. 각 개인이 축적한 많은 데이터를 중앙서버에 올렸을 때 만족스러운 보상이 없다면 올릴 이유가 없을 것입니다.

세 번째는 인프라 문제입니다. 인프라를 구축하는 것은 기술적으로도 어렵고, 비용도 많이 들어서 구글과 같은 대기업이 아니면 시도하기가 힘듭니다. 대표적인 예로, AWS에서 제공하는 람다와 같은 사용한 만큼만 금액을 지불하는 온디멘드 서비스는 일반기입들이 제공하기가 불가능에 가깝습니다. 이런 문제를 해결하기 위한 4차 산업혁명 시대에 하나의 해결책으로 블록체인이 그 역할을 할 수 있다고 보고 있습니다.

해결책으로서 블록체인: 고유의 특징들

그럼 왜 블록체인이 해결책이 될 수 있을까요? 이는 블록체인이 갖는 여러가지 독특한 특징 때문입니다.

먼저 보안성입니다. 블록체인은 분산화된 시스템이므로 분산화된 노드로 운영되기 때문에, SPOF(Single Point of Failure)가 존재하지 않습니다. 즉, 소수의 노드 해킹으로는 시스템이 무너지지 않습니다. 그리고 상호 검증을 통해 데이터의 무결성을 보장합니다. 또한 상호 검증을 통해 스마트 컨트랙트 실행의 유효성을 보장한다는 특징을 가집니다.

둘째로 투명성입니다. 블록체인 네트워크에서 발생한 데이터들은, 중앙서버 시스템과는 다르게 모든 노드에 기록되고 공유되며, 누구나 접근 가능합니다.

셋째로 익명성입니다. 네트워크 참여자들은 공개키(public key) 하나만으로 서로를 식별하고, 비밀키(private key)로 신원을 증명합니다. 누구나 언제든지 비대칭 키 쌍을 만들어 네트워크에 참여할 수 있습니다.

마지막으로 자발성입니다. 누구든지 충분한 자원만 있으면 네트워크에 참여하고 또 기여할 수 있습니다. 또한 참여자들 간의 합의를 통해 네트워크가 관리 및 운영됩니다. 네트워크 통신규약(protocol) 개선과 스마트 컨트랙트를 이용한 의사 결정이 가능합니다.

블록체인으로 구현한 시스템의 기능

이러한 블록체인의 특징들을 잘 활용하면, 몇가지 새로운 기능을 가진 시스템을 구현할 수 있습니다.

첫째로 익명성 및 즉시성을 가진 시스템입니다. 기존 시스템과는 다르게, 블록체인으로 구현한 것은 신용(개인)정보가 없어도 누구든지 재화를 사용하거나 제공할 수 있습니다. (그렇기에 회원가입이라는 절차 또한 사라지게 되어 편의성도 증대하게 됩니다) 신용에 대한 정보가 필요 없는 이유는, 참여에 대한 대가를 암호화폐 등을 담보(staking)함으로서 지불하고 네트워크에서 원하는 행동에 반하게 되면 담보를 자동으로 빼앗는(slashing) 기능이 별도의 중앙의 통제 없이 통신규약에 의해 진행되기 때문입니다.

둘째로 온디멘드가 가능한 시스템입니다. 앞서 공개키와 비밀키의 비대칭 방식을 통해 네트워크에 사람들이 참여한다고 말씀드렸는데요, 누구든지 원할 때 키를 통해 참여하고 원치 않을때 사용한 만큼만 비용을 지불하고 빠져나올 수 있습니다. 이것이 가능한 이유는, 블록체인의 투명성 덕분에 신뢰할 수 있는 사용량 계측이 가능하기 때문입니다. 반례로, 내 사이트에 광고배너 공간을 붙이고 광고주 영업은 구글이 대신하는 구글 애드센스는 광고가 노출된 만큼 또는 광고가 클릭된 만큼 내가 돈을 벌어가는 시스템인데요, 구글이 모든 것을 측정해주는 시스템이기 때문에 구글에 대한 강력한 신뢰가 기반이 됩니다. 하지만 블록체인 시스템에서는 모든 노드가 공개된 정보(사용량 등)를 가지고 있고 서로가 서로를 감시, 견제하기 때문에 구글이 아니더라도 누구나 온디멘드 시스템을 구축할 수 있습니다.

당면한 블록체인의 기술적 과제

블록체인이 가진 위와 같은 장점에도 불구하고, 당장 4차 산업 전반에 블록체인을 적용하는 것에는 몇몇 기술적으로 극복해야할 문제들이 존재합니다.

먼저 확장성 문제입니다. 블록체인 네트워크의 초당 처리할 수 있는 거래량(TPS)이 빠르게 늘어나는 거래 요청량을 감당하지 못하는 문제입니다. 문제의 주 원인은, 블록체인의 근본 특징인 투명성을 위해 모든 노드가 통신하고 합의해야 하는 점에 있습니다. 말씀드렸다시피, 블록체인은 중앙 주체가 없는 분산 환경이므로 데이터를 동기화하기 위해서 매 주기마다 노드간의 합의를 통해 어떤 데이터를 유효하다고 판단할지 결정합니다. 컨센서스 작업을 주기 마다해야 하므로 블록체인은 느릴 수 밖에 없고 합의를 통해 처리할 수 있는 양이 정해져 있기 때문에 모든 네트워크의 요청이 수용되지 못하는 문제가 발생하게 됩니다.

둘째로는 보안성 — 처리속도의 반대급부 문제(security and performance trade-off)입니다. 네트워크 노드 수가 적다면 처리속도는 빠르지만, 몇몇 노드만 해킹되면 전체 시스템이 다운되는 효과가 있기에 보안성에 문제가 발생합니다. 반대로 노드의 수가 많다면 앞선 SPOF(single point of failure)가 점차 사라져 보안성이 증가하지만, 많아진 노드만큼 합의해야할 수도 늘어나기에 확장성 문제가 다시 적용되어 처리속도는 느려집니다.

셋째로는 최종승인시간 문제(settlement time)입니다. 블록체인에서는 거래가 발생한 후 실제 블록에 누군가가 채굴 작업을 진행해줘서 담기기 까지 시간이 걸립니다. 그렇지만 블록에 담겼다고 바로 유효한 거래로 인정받는 것이 아닙니다. 블록체인에서는 전세계에서 동시다발적으로 블록이 담기고 거래가 일어나기 때문에 조작되지 않은, 즉 다수가 인정하는 블록 순서가 아닌 경우 블록 순서가 뒤바뀔 수 있습니다. (블록 생성 순서에 따른 뒤바뀜 확률은 첫 블록 생성 이후 20%, 5%, 1%, 0.3%, 0.09%, 0.02%로 감소) 그러므로 거래소와 같은 신뢰도가 중요한 시스템은 블록에 담겼다고 해서 바로 유효 거래로 인정하는 것이 아닌, 블록이 6번 또는 그 이상을 기다린 후 비로소 최종승인이 나서 유효 거래로 인정하게 됩니다. 이 경우 지연시간이 상당히 늘어나게 되고, 신용카드의 예를 들면 결제 한번을 하고 나서 승인이 나기까지 기다림의 시간이 상당히 필요하게 됩니다.

몇가지 해결책과 블록체인의 미래

위 문제들에 대한 대표적인 해결방법으로 샤딩(sharding)과 사이드 체인(side chain)이 있습니다.

샤딩은 원래 DBMS에서 데이터를 나눠서 저장하는 방식이지만 네트워크에 적용을 시키는 아이디어입니다. 즉 네트워크를 분리시켜서 성능을 선형적으로 증가시키는 방식입니다. (네트워크를 3등분하게 되면 속도가 3배) 단점은 네트워크를 분리시키면 속도는 증가하지만 동시에 보안성은 떨어지게 됩니다. 많은 프로젝트가 샤딩을 TPS 향상을 위한 해결책으로 제시하지만, 이것만으로 부족해보입니다.

사이드 체인은 메인체인 옆에 특수 목적을 위한 기생체인을 만들고, 처리 후 결과 값만을 블록체인에 올리는 것입니다. 단점은 전체 체인의 보안성은 높일 수 있겠지만, 사이드 체인 자체의 보안성은 보장하기 힘들다는 문제가 있습니다.

마지막으로 최종승인시간 문제는 아직까지 명확한 해결방안이 없는 상태입니다. 이를 해결하기 위해 디사이퍼 코어팀에서는 거래 승인까지 걸리는 시간을 줄이기 위한 연구를 진행하고 있습니다.

마지막으로 드리고 싶은 말씀은 분명히 블록체인은 유용한 기술이고, 특히 신뢰성 문제 해결에 많은 도움을 줄 수 있다고 생각하지만 아직 기술적으로 많이 미성숙 하다는 것입니다. 참석한 개발자 여러분이 블록체인에 많은 관심을 가져 주시고, 지켜봐 주셨으면 합니다.

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