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Feb 12. 2022
NFT의 토양 블록체인
NFT라는 꽃을 피우기 위해서는 블록체인이라는 토양이 필요하다.
'NFT라는 꽃을 피우기 위해서는 블록체인이라는 토양이 필요하다'
뭔가 그럴듯한 이 말은 이 분야에서 권위자 혹은 전문가 중 한 명이 했을 것 같아 보이지만, 쥐뿔도 없는 내가 어제(02.08) 퇴근 후 방구석 책상에 앉아 맥주 한 캔에 지브리 음악을 안주삼아, 블록체인이라는 녀석이 도대체 무엇인지 고민하고 또 고민하며 고군분투하다가 불현듯 떠오른 생각이다. 내가 왜 이 말을 떠올리게 됐는지는 이 글을 읽게 되면 알게 되리라 믿는다.
(혹시..누가 먼저 이 말을 하진 않았겠지?)
작년(2021) 초부터 각종 미디어를 통해 온 세상을 떠들썩하게 만들고 이슈를 몰고 다녔던 비트코인과 메타버스의 바통을 이어받아, 올해(2021) 가장 큰 화두로 떠오른 'NFT(대체불가토큰)'이라는 분야에 최근 갑자기 관심이 생겨서 나도 NFT를 공부하고 시장을 직접 체험해보자!라는 취지로 [나도 처음이야 - NFT편] 시리즈를 만들어 NFT 분야를 공부하고 이 시장을 직접 체험한 후기 등을 정리해서 브런치에 적어도 일주일에 1~2개 이상의 글을 올리기로 마음먹었다.
그래서 얼마 전부터 각종 NFT 관련 서적과 인터넷을 뒤져가며 NFT의 개념과 시장에 대한 학습을 하고 있었는데 중간중간 '블록체인'이라는 녀석이 튀어나오길래 처음에는 무시했다가 너무 자주 언급되고 NFT라는 기술이 블록체인이라는 기술 안에서 파생된 기술임을 깨닫고 NFT를 깊게 이해하려면 블록체인이라는 놈을 짚고 넘어가야겠다는 본능적은 느낌이 들었다. 그래서 바로 블록체인 관련 서적을 사고 인터넷 여기저기를 뒤적거리며 어떻게든 이 안 돌아가는 머리로 블록체인이라는 놈을 이해해보려고 애쓰다가 오늘 조금 블록체인이라는 놈이 무엇인지 감을 잡기 시작하여 일주일간 여기저기 뒤져가며 공부하며 이해한 내용과 내 생각을 조금 보태서 '블록체인'이 무엇이고, 왜? NFT는 꽃, 블록체인은 토양이라는 표현을 썼는지 설명하도록 하겠다.
더럽게도 이해하기 힘든 '블록체인'의 개념
블록체인(영어: block chain, blockchain)은 관리 대상 데이터를 '블록'이라고 하는 소규모 데이터들이 P2P 방식을 기반으로 생성된 체인 형태의 연결고리 기반 분산 데이터 저장 환경에 저장하여 누구라도 임의로 수정할 수 없고 누구나 변경의 결과를 열람할 수 있는 분산 컴퓨팅 기술 기반의 원장 관리 기술이다. - (출처 : 위키백과)
블록체인(blockchain)은 분산 컴퓨팅 기술 기반의 데이터 위변조 방지 기술이다. P2P 방식을 기반으로 하여 소규모 데이터들이 체인 형태로 무수히 연결되어 형성된 '블록'이라는 분산 데이터 저장 환경에 관리 대상 데이터를 저장함으로써 누구도 임의로 수정할 수 없고 누구나 변경의 결과를 열람할 수 있게끔 만드는 기술이다. - (출처 : 나무위키)
구글에서 '블록체인'이라는 키워드로 검색하면 내가 자주 애용하는 위키백과와 나무위키에서 친절하게 블록체인에 대해 설명해준다. 하지만 블록체인에 대한 사전적 의미는 별로 친절하지 않은 듯하다. 솔직히 아직 초보 개발자이긴 하지만 개발자가 봐도 이해하기 힘든데 IT 분야가 아닌 일반 분들은 오죽하겠는가.
이해는 안 되지만 위키백과와 나무위키에서 나오는 설명을 끝까지 다 읽어 내려가고 이해를 돕기 위해 관련 문서들을 싸그리 열람해서 보았지만 도통 감이 오질 않았다. 아마 이 글을 읽는 여러분 중에서도 많은 분들이 저와 같은 경험이 있거나 현재 그럴 것이라고 생각한다.
나 같은 경우 블록체인 관련 책, 유튜브 영상, 브런치, 칼럼 등 여러 채널을 전전하며 억지로 지식을 머릿속으로 때려 박아보려 애썼지만 '블록체인은.. 이런 건가?라는 정도의 개념만 조금 이해했을 뿐 여전히 갈증이 해소되지 않았다. 더군다나 블록체인이라는 용어는 아직 학문적 정의는 고사하고 업계에서조차 명확하게 정의되지 않았다. 블록체인 신드롬을 일으킨 장본인인 비트코인 논문에서 조차 '블록체인'이라는 단어가 한차례도 언급되지 않는다고 한다. 원 논문에서는 '블록'과 '체인'이라는 각각의 일반명사만 개별적으로 언급되고 있다.
비트코인 광풍이 불어오던 정신없던 시기에 얄팍한 상술과 마케팅 목적으로 '블록체인'이라는 용어를 만들어지고 퍼져나가기 시작했고 사람들 인식에 마치 원래 있었던 기술적 용어인 것 마냥 자리잡기 시작했다고 한다.
뭐.. 이유야 어찌 됐건.. 현재 전 세계를 사로잡은 기술과 트렌드의 중심에는 이 '블록체인'이라고 불리는 놈이 있는 거고.. 어차피 업계뿐만 아니라 모든 사람들이 이 기술을 '블록체인'이라고 부르고 있고 앞으로도 불릴 테니까 굳이 상술이네, 사기네 불신해봤자 의미 없다고 본다. 하지만 한 가지 내가 느낀 건 정말 '블록체인'이라는 정의와 해석이 업계마다, 사람마다, 전문가마다 조금씩 다르다는 것을 느꼈다. 아직까지 정의가 하나로 통일되지 않는 상태이고 저마다 해석이 다르다는 것이다.
고로, 내가 '블록체인'이라는 놈을 뭐라고 정의하고 해석하든 그 누구도 반박할 사람이 없다는 것이다.
학문적 정의와 업계에서 조차 확실한 정의가 정착되지 않았는데 내가 뭐라고 정의하고 해석하던 누가 나에게 그건 틀렸다고 잘못된 거라고 말할 수 있으랴?ㅋㅋㅋㅋ
(말이 그렇습니다...오해하지는 말아주세요ㅠ)
그래서 나는 그냥 다양한 인터넷 채널을 돌아다니며 많은 정보를 보면서, 저마다 해석한 '블록체인'에 대한 사전적 정의나 개념을 참고하여 내가 이해한 내용을 토대로 나만의 생각과 해석을 곁들여서 블록체인을 설명하려고 한다. 그러니 부디 이점을 참고하고 읽어주길 바란다..............
'블록+체인'의 사전적 의미는 잠시 접어두고, 일단 단어에만 집중하자!
일단 어렵기만 한 사전적 의미를 잠시 접어두고 '블록체인'이라는 단어만 두고 봤을 때 무언가 블록들이 체인으로 연결된 상태나 그 어떤 것을 의미하는 것 같다.
사실 단어에서만 유추한 이 의미가 맞다. 블록체인에서 블록은 데이터를 저장하는 단위이다.
블록 안에 데이터를 담아 저장하면 이전(다른) 블록과 체인 형태로 연결되면서 네트워크 구조를 이루는 것을 뜻한다.
어려워 보이지만 알고 보면 쉬운 [분산 데이터 저장환경, 위변조 방지 기술, 탈중앙화]
블록체인을 정의하는 사전적 의미들에서 내가 본 바로는 거의 대부분 '분산 데이터 저장 환경'과 '위변조 방지기술' 그리고 '탈중앙화'라는 말이 많이 언급된다. 우선 '데이터 저장 환경'이라는 말은 말 그대로 데이터를 저장하는 저장소라고 생각해도 무리가 없을 듯하다.
비트코인의 경우 블록체인 네트워크에서 블록에 거래내역(거래장부)을 담아 저장하여 비트코인 거래가 발생할 때마다 거래 내역이 담긴 블록들이 체인으로 연결되는 것이다. 블록체인에서의 블록은 데이터를 추가하는 방법이며, 좀 더 정확하게는 블록 안에 담아서 추가하는 방법인 것이다. 블록체인은 결국 데이터를 '블록'들에 담아서 체인으로 연결된 저장소라고 생각해도 좋다.
'분산 데이터 저장 환경'이라는 용어에서 '분산'이라는 말이 앞에 붙어 있어서 조금 어려운 개념처럼 들릴 수 있는데 전혀 그렇지 않다. 말 그대로 데이터를 분산해서 저장한다는 뜻이다.
블록체인에서 블록에 데이터를 담아 저장할 때 블록체인에 참여한 모든 사람(노드)들에게 동일한 블록(데이터)의 복사본이 저장된다.
고로, 블록체인상에 모든 사람들은 동일한 블록(데이터)의 복사본을 가지고 있는 셈이다. 그래서 분산 데이터 저장 환경이란 블록체인상에서 발생하는 모든 거래내역 및 데이터 담긴을 블록의 복사본을 블록체인상의 모든 참여자(노드)에게 분산해서 저장되는 환경(저장소)이라는 의미이다.
우리가 현재 살아가고 있는 일상에서도 보듯이 돈을 거래할 때 은행을 통해 거래하고, 집을 알아볼 때 부동산 중개업체를 통하고 차를 살 때도 딜러를 통해 구매하는 등 신뢰할 수 있는 제 3자를 통한 중앙집중화에 익숙한 사회적 구조에서 살아왔지만 블록체인 기술이 산업과 일상에 스며들기 시작하면서 전 세계적으로 확신됨에 따라 앞으로 블록체인 세상의 미래는 권위 있는 중앙 조직·기관·단체 등이 없이, 자유롭고 평등한 참여자(노드)들에 의해 자율적으로 유지되고 운영될 수도 있음을 의미한다.
이처럼 기존 중앙화를 벗어나 운영되는 사회 혹은 네트워를 구조를 '탈중앙화'라고 부른다.
탈중앙화 방식에서 너무나도 당연한 [위변조 방지 기술]
블록체인을 설명할 때 빼놓지 않는 단어 중 또 다른 하나는 바로 '위변조 방지 기술'이다.
'위변조'의 사전적 의미는 위조와 변조를 뜻하고 쉽게 말하면 누군가 악의적으로 데이터나 정보의 상태를 바꾸지 못한다는 것이다. 블록체인 기술은 위변조가 불가능한 '위변조 방지 기술'이라고 불린다.
왜 그럴까?
이 이유는 생각보다 간단하다. 직관적인 설명을 위해 블록체인 기술을 활용한 대표적인 유명인사인 비트코인(암호화폐)을 거래한다고 가정해 보겠다.
앞서 설명했던 것처럼 블록체인은 블록 안에 데이터를 담아 블록체인에 저장하면 블록체인 네트워크 참여자 모두에게 내가 저장한 데이터 블록 복사본이 공유된다고 했다.
내가 만약 비트코인을 1000만 원어치 구매(거래) 했다고 가정해보면, 비트코인을 거래(구매)를 완료한 시점에 거래내역을 담은 블록이 블록체인상에 저장되면서 블록체인에 있는 모든 사람에게 거래내역이 담긴 블록이 공유된다.
이렇게 내 비트코인 잔고는 1,000만 원이 되었지만 거래장부를 1억으로 수정한다면 어떻게 될까?
아무리 내가 1억을 가지고 있다고 사기 쳐도, 모든 사람이 가지고 있는 거래내역에는 내 잔고가 1,000만 원으로 저장되어있기 때문에 안 통한다.
블록체인은 중앙 조직의 관리나 통제가 없는 구조이다. 그렇기 때문에 블록체인에서 의사결정 방식은 특정 조직과 개인이 아닌 블록체인에 참여한 모든 사람들의 과반수 이상의 동의를 필요로 한다.
만약 100만 명이 참여한 블록체인에서 사기를 치려면 100만 명의 전체 컴퓨터 해시 파워가 동일하다고 가정할 때, 적어도 약 51만 명의 컴퓨팅 해시 파워를 장악해야만 가능하다. 현실적으로 가능한가? 그리고 전 세계적으로 핫한 비트코인, 이더리움 등의 참여자가 몇이나 될까? 아마 엄청 많을 것이다. 이러한 이유로 블록체인에서는 위변조가 사실상 불가능하다.
정말 역설적이게도 모든 사람이 내 거래내역과 정보를 알고 있기 때문에 위변조와 해킹이 불가능한 것이라니...참으로 아이러니하고 묘하다.
데이터 위변조를 손쉽게 탐지하기 위한 기술 [해시 함수]
해시 함수는 입력한 길이와 상관없이 항상 고정된 길이의 출력(이상한 조합의 문자)을 생성하는 함수이다.
해시 함수는 보통 데이터를 효율적으로 탐색하기 위해 많이 사용되지만 블록체인에서는 데이터 검색보다는 거래내역, 문서 등 다양한 데이터 위변조를 손쉽게 탐지하기 위한 방법으로 널리 활용되고 있다.
비트코인이나 이더리움같이 유명한 블록체인 기술기반의 플랫폼에서 자주 사용되는 해시함수는 'SHA-256'이다. 여기서 'SHA'는 Secure Hash Algorithm의 약자이고 256은 항상 256비트(32바이트)의 출력 값을 생성한다는 의미이다. 그리고 256비트(32바이트)는 알파벳, 숫자 등 64개짜리 문자를 출력할 수 있다.
즉, SHA-256(해시함수)은 데이터가 길던, 짧던 무조건 64자리 문자 조합을 출력하는 함수이다.
점(.) 하나만 바꿔도 전혀 다른 출력(해시 값)을 생성한다.
SHA-256 해시 함수는 데이터의 길이와 상관없이 무조건 64자리 문자(256비트, 32바이트)를 출력한다.① 데이터 입력 시 출력된 해시 값
- 입력 : 안종순의 브런치 입니다
- 출력 : 96A142E724C6F50ECEB1ED186981ABC3C6B43189429A61B21C4233FCEE072683
② 점(.) 하나만 추가 시 출력된 해시 값
- 입력 : 안종순님의 브런치 입니다.
- 출력 : 9B09ACC8D16B2A6EC8CE3EE45BB4AF5FA5AEBC8D36455C2B311E10E36FD8AF19
③ 데이터 조금 길게 입력해봄
- 입력 : 애국가 1절부터 ~ 4절까지 모두 입력해 보았음.
- 출력 : FCE37F10B8B4E6D59E42CD7383D9D5D37BEEE5337A0B621EDC579A4ADA889523
블록체인에서 저장되는 모든 블록은 거래내역, 문서 등 데이터만 저장되는 것이 아니고 이러한 SHA-256 해시함수를 통해 생성된 해시 값도 같이 저장된다.
맨 처음에 블록체인을 설명할 때, '블록체인은 블록들이 체인으로 연결된 네트워크'라고 말했다.
내가 암호화폐를 거래할 때 생기는 거래내역 혹은 내가 원하는 문서 등의 데이터는 블록 안에 특정 데이터와 해시 값이 담겨서 추가된다. 그리고 새롭게 추가된 블록은 이전 블록과 체인(연결)을 형성하게 되는데 여기서 '체인'이 바로 블록들이 서로 연결되는 방법이자, 블록의 체인을 만드는 요소인 것이다.
새로운 블록이 생성되기 전에 '이전 블록'이 존재할 것이다. 이전 블록에도 당연히 '해시 값'이 존재한다.
그리고 '새롭게 생성되는 블록' 또한 거래내역 및 기록 등이 담긴 데이터와 '해시 값'이 존재할 것이다.
이전 블록의 해시와 새롭게 생성된 블록의 해시가 합쳐지면서 새로운 해시값이 생성되고, 이와 같은 방법으로 이전 블록과의 체인을 형성하며 연결되는 것이다.
결국 블록체인에서 '체인'은 해시를 통해 순차적으로 이전 블록과 새로 추가되는 블록들이 체인을 형성하며 연결되는 방법인 것이다.
참고 : (SHA256) 해시 값은 64자리 문자열의 조합으로 생성되지만 편의를 위해 쉽게 표현했음.이러한 방식으로 연결된 블록체인 네트워크에서 누군가 특정 블록의 데이터를 조금만 바꿔도 완전히 다른 해시값으로 변하게 되고 블록 하나의 해시만 바뀌어도 연결된 모든 해시 값이 달라지므로 변경 유무를 손쉽게 알 수 있게 되므로 사실상 위변조가 불가능한 구조이다.
블록체인 안에서는 다수의 거래 내역 및 데이터를 묶어 하나의 블록을 구성하고, 이러한 거래내역과 데이터가 많든 적든 상관없이 항상 일정한 시간에 한 번씩 새로운 블록이 생성된다.
플랫폼에 따라 블록이 생성되는 주기는 각기 다르며 대표적으로 유명한 비트코인의 경우 10분마다 블록이 생성되고 이더리움의 경우 15초마다 블록이 생성된다고 한다.
이렇게 생성된 블록에는 데이터뿐만 아니라 위[그림]에서 보듯이 해시, 블록 생성시간, 난스 값, 버전 등 다양한 정보가 있고, 이를 해시값으로 만들어 놓는다. 이전 블록의 해시와 새롭게 생성된 블록의 해시가 합쳐지면서 새로운 해시가 생성되면서 이전 블록과의 체인을 이루게 되고, 이러한 과정은 마치 나뭇가지가 계속 뻗어 나오는 것을 연상케 하는데, 이런 해시값을 통해 체인이 형성되는 구조를 해시트리 또는 머클트리라고 한다.
블록체인의 해시 값 생성 구조 - 머클트리(또는 해시트리) 구조블록체인에서 하나의 블록에는 반드시 하나의 최상위 루트해시가 존재한다. 만약 거래 중 특정 블록 데이터를 변경할 경우 해당 해시값과 그 위의 모든 해시값이 변경되어 결과적으로 루트해시(Top Hash)가 달라지게 된다. 따라서 블록의 루트해시만 비교해 보면 그 아래에 있는 해시를 일일이 비교 검사하지 않더라도 데이터가 위변조 되었는지 즉시 확인할 수 있다.
이처럼 블록체인 다양한 암호화 알고리즘 등과 같은 기술을 적용하여 데이터 무결성을 지키고 있다.
내가 설명한 해시함수는 일반적으로 유명한 블록체인 플랫폼에서 적용되는 암호화 기법 중 하나이며, 사실 블록체인에는 다양한 암호화 알고리즘과 기법이 적용되고 있지만 너무 깊게 파고들면 머리 아프니 이 정도로만 설명하겠다.
블록체인의 [작업증명과 채굴]이라는 용어의 의미
블록체인상에서 모든 거래나 데이터 입력과 같은 행위가 발생할 때 이러한 정보를 담은 블록이 생성되고 다른 블록들과 해시 함수를 통해 체인이 형성된다 걸 이해했을 것이다. 하지만 특정 거래나 데이터가 입력된 블록이 진짜인지 가짜인지 혹은 유효한 트랜젝션인지 등의 여부에 대한 검증을 수행한 후에 유효한 블록이 확정되고 비로소 블록체인상에 블록이 등록되는 것이다.
이러한 행위를 작업증명(Proof of Work)이라고 부르고 '블록을 증명하는 작업을 한다'라는 의미이다.
작업을 한다는 것은 자신의 시간과 노력 혹은 에너지를 사용한다는 것이다.
그렇기 때문에 블록체인에서 검증작업을 통해 블록을 생성하며 블록체인 네트워크를 유지하고 보안 기여한 작업자들에게 거래 수수료 및 작업에 따른 보상이 주어진다.
아마 대부분 '채굴'이라는 말을 많이 들어봤을 것이다.
채굴이라는 의미는 블록체인상에서 작업증명과 보상을 합친 개념이라고 생각하면 된다.
새로운 블록을 블록체인에 추가하기 위해서는 새로운 블록의 블록 해시를 계산해야 한다.
블록체인에서의 작업증명은 주로 해시 퍼블(Hash Puzzle)로 이루어지는데, 이는 특정 패턴의 해시 값을 찾을 때까지 무차별적으로 대입해서 무한정 반복되는 계산 방식이다.
블록을 대표하는 블록해시를 생성하려면 일정한 조건을 만족해야 하는데 그 일정한 조건이란, 블록 난이도에 따라 자동으로 설정된 '목푯값'보다 더 작은 블록 해시값을 찾아야 한다는 조건이다.
일반적으로 블록의 해시값은 생성일시, 버전, 난이도, 루트해시, 이전해시 등 이미 확정되고 정해진 해시 값을 가지고 있지만 논스(nonce)라고 임시값 달라짐에 따라 해당 블록의 해시 생성 결과도 다양하게 나올 수 있다.
그래서 작업 증명은 특정 블록의 목푯값 이하의 크기를 가진 해시를 생성하는 논스(nonce) 값을 찾을 때까지 수 없이 논스 값을 바꿔가며 하나하나 대입하는 극단적이고 무식해 보이는 방식이다.
어쨌든 이렇게 논스 값을 하나하나 해시에 대입해가며 계산하다가 목푯값 이하의 블록해시를 생성하는 논스 값을 찾게 되면 새로운 블록을 생성할 수 있고, 새로운 블록을 생성한 작업에 기여했으니 보상을 받게 되는 것이다.
계산을 빨리하면 할수록 논스 값을 빠르게 찾아낼 수 있고 새로운 블록을 생성하는 작업검증을 많이 할 수 있게 된다. 이 말은 계산을 빨리해야 그만큼 보상도 많아진다는 의미인데, 이러한 이유로 채굴자들이 연산속도를 빠르게 해주는 좋은 컴퓨터와 그래픽카드가 채굴기에 많이 사용되는 이유다.
사실 내가 블록체인 기술을 공부하게 된 이유는 작년과 올해 초 세상을 떠들썩하게 했던 NFT(대체불가토큰)에 관심을 가지기 시작했기 때문이었다. NFT 또한, 블록체인 기술이 발전되면서 파생된 하나의 어플리케이션과 같은 것으로 디지털 작품 및 특정 자산에 고유한 소유권을 증명하는 토큰을 발행해서 블록체인에 저장하는 것을 의미한다. 무한 복제가 가능한 사진, 음원, 동영상 등의 디지털 자산을 NFT(대체불가능토큰)를 통해 세상에 하나밖에 없는 고유한 진품으로 탈바꿈 함으로써 희소성과 부여하고 위변조 및 해킹의 우려가 없는 안전한 블록체인 네트워크에서 영원히 관리되는 영원성까지 부여됨으로써 예술을 새로운 시각과 미래를 제시하기도 했다.
이처럼 블록체인 기술은 아직 초기 단계이지만 조금씩 암호화폐를 넘어 다양한 산업과 서비스로 확장되어가고 있는 듯하다. 어쩌면 블록체인 기술이 급속도로 발전하면서 기존에 당연시 여기며 살며 일상적인 것으로 받아들여졌단 중앙화 된 사회구조에서 탈중앙화된 산업과 사회가 곧 도래할 수 있겠다는 생각을 했다.
마지막으로 내가 글 제목과 글 첫마디에서 'NFT라는 꽃을 피우기 위해서는 블록체인이라는 토양이 필요하다'라고 언급했듯이 블록체인은 새로운 생태계를 만들어가는 토양과 같은 존재라고 생각한다. 잘 다져진 토양에서 꽃이 피어나고 나무가 자라나고 여러 동식물들이 모여들면서 아름다운 생태계를 만들어지듯이, 블록체인 기술이 계속해서 좋은 방향으로 발전되고 쓰임새가 다양해진다면 앞으로 우리의 삶과 일상을 완전히 바꾸어버릴 변화의 중심이 되면서 아름답고 새로운 생태계를 만들어 갈 것이라고 생각한다.
