소개
간단히 말해, 블록체인은 분산된 디지털 데이터베이스입니다. 데이터는 시간 순서대로 블록에 구성되며, 이 블록들은 암호화된 검증을 통해 연결되고 보안됩니다. 이 기술은 다양한 산업에 널리 채택되어 우리의 삶과 일하는 방식을 변화시키고 있습니다.
이 개념의 핵심은 안전하고 분산된 블록체인의 등장으로 사람들이 제3자 네트워크나 시장에 의존하지 않고 운영을 유지할 수 있다는 것입니다. 그러나 전문가들은 일반적으로 광범위한 채택이 이루어지려면 이 기술이 먼저 "블록체인 트릴레마"라고 알려진 근본적인 문제를 해결해야 한다는 데 동의합니다.
이더리움 공동 창립자 비탈릭 부테린이 이 용어를 대중화했습니다. 이 개념을 이해하려면 블록체인의 세 가지 핵심 요소인 분산화, 보안, 확장성을 알아야 합니다. "블록체인 트릴레마"는 이 세 가지 속성 간의 최적의 균형을 동시에 달성하는 과제를 말합니다. 한 속성을 강화하면 다른 속성이 약화되는 경우가 많습니다.
이 기사에서는 트릴레마의 세 가지 요소를 자세히 살펴볼 것입니다. 각 요소와 그들의 상호관계를 논의함으로써 블록체인 트릴레마의 이유와 표현 방식을 더 잘 이해할 수 있습니다. 또한 개발자들이 제안한 몇 가지 해결책도 강조할 것입니다.
분산화란 무엇인가?
비트코인과 유사한 다른 블록체인 네트워크는 설계상 분산화 특성을 가지고 있습니다. 이러한 네트워크의 아키텍처는 개인이나 단일 기관에 의해 관리되지 않고, 모든 참여자들에 의해 집단적으로 유지됩니다. 네트워크는 모든 사용자에게 개방되어 있어 통제권을 한 개체에 집중시키지 않고 분산시킵니다. 모든 사람이 동일한 데이터에 액세스할 수 있습니다. 누군가가 불법적인 이득을 위해 기록을 변경하려 한다면 다른 참여자들이 잘못된 데이터를 거부할 권한이 있습니다.
이러한 운영 모델은 복잡합니다. 비트코인 네트워크를 예로 들면, 이는 제3자 통제 없이 완전히 작동합니다. 전통적인 금융 시스템의 은행과 비교할 수 있는데, 은행은 거래 당사자 간의 신뢰를 구축하고 모든 기록의 적절한 보관을 보장합니다. 반면 비트코인 블록체인은 공유 데이터를 통해 모든 정보가 디지털 데이터베이스에 추가되기 전에 검증되도록 합니다. 이는 제3자 개입이 필요 없는 시스템을 만듭니다.
분산화는 Web3의 미래를 위한 가능성을 제공합니다. 현재의 인터넷은 웹2 단계로, 웹사이트와 애플리케이션이 주로 대기업에 의해 통제되지만 콘텐츠는 사용자들에 의해 생성됩니다. Web3는 다음 진화 단계를 나타냅니다. Web3 인터넷에서 개인은 분산 블록체인 기술을 통해 자신의 데이터와 온라인 생활을 통제할 수 있습니다.
그러나 이러한 분산 시스템의 운영에는 모든 데이터의 유효성에 대한 많은 참여자들의 합의가 필요하다는 점에 유의해야 합니다. 이를 위해 정보를 공유하고 처리해야 하므로 거래 속도가 느려질 수 있습니다. 따라서 블록체인은 더 많은 데이터를 더 빨리 처리할 수 있는 확장성을 가져야 합니다. 이 점은 확장성을 논의할 때 더 자세히 살펴볼 것입니다.
또한 분산화의 실현은 기본 블록체인의 보안을 보장하는 것에 달려 있습니다. 블록체인이 보안이 취약하다면 해커들이 데이터를 조작할 수 있습니다. 이는 트릴레마의 두 번째 요소인 보안을 소개합니다.
블록체인 보안이란 무엇인가?
블록체인이 보안이 취약하다면 분산화 정도와 상관없이 가치가 거의 없습니다. 강력한 블록체인 네트워크는 악의적인 공격을 견딜 수 있어야 합니다. 중앙집중식 시스템은 일반적으로 폐쇄적이어서 일정 수준의 보안이 가능하지만, 통제자가 데이터가 변조되지 않도록 할 수 있습니다. 그렇다면 분산 시스템에서 보안을 어떻게 달성할 수 있을까요?
이는 복잡한 주제입니다. 비트코인을 예로 들면, 분산 블록체인의 보안은 암호화와 "작업 증명(PoW)" 합의 메커니즘에 의해 지원됩니다. 암호화 관점에서 각 블록에는 "해시"라는 디지털 서명이 있습니다. 블록에 변경이 이루어지면 해시가 변경되어 각 데이터 블록이 불변의 방식으로 연결됩니다. 데이터를 변경하려는 시도는 네트워크의 다른 참여자들에 의해 신속하게 식별됩니다.
작업 증명 메커니즘은 암호화폐 원장의 보안을 보장하는 데 핵심적인 역할을 합니다. PoW의 세부 사항을 이해하는 것은 복잡할 수 있지만, 네트워크 구성원이 새로운 거래를 검증하고 "채굴" 프로세스를 통해 원장에 추가한다는 것만 알면 됩니다. 이 프로세스에는 수학 문제를 해결하고 수많은 해시 계산을 수행하기 위한 막대한 컴퓨팅 능력이 필요합니다. 작업 증명 메커니즘은 보안을 제공하지만 상대적으로 느리기 때문에 확장성 문제로 이어집니다.
또한 네트워크의 참여자(노드) 수가 많을수록 보안이 높아집니다. 참여자가 많다는 것은 해커가 시스템을 장악할 가능성이 낮아진다는 의미입니다. 이는 "51% 공격"이라는 개념과 관련이 있는데, 이는 하나의 개체(또는 해커 그룹)가 네트워크의 해시율의 50%를 초과 제어하여 합의를 무시하고 체인의 데이터를 조작할 수 있게 되는 것을 말합니다.
요약하면, 보안은 성공적인 블록체인의 기반입니다. 보안이 취약하고 공격자가 시스템을 마음대로 방해할 수 있다면 블록체인은 가치를 잃게 됩니다.
확장성이란 무엇인가?
확장성은 블록체인이 초당 처리할 수 있는 거래 수를 늘릴 수 있는 능력을 말합니다. 블록체인 기술이 더 넓은 사회 또는 수십억 명의 사용자를 서비스하려면 확장성이 필수적입니다. 그러나 이는 많은 블록체인들이 여전히 해결하려 노력하고 있는 과제입니다.
문제의 근본 원인은 분산화와 보안이 블록체인의 핵심 특성이며 종종 우선순위가 되는 것입니다. 분산화는 블록체인 개념의 기반이 되고, 보안은 성공을 위한 필수 요건입니다.
그러나 분산화와 보안에 우선순위를 두면 확장성이 문제가 됩니다. 단일 체인의 거래 처리 능력은 제한적입니다. 예를 들어 비자와 같은 중앙집중식 결제 시스템은 폐쇄적이고 공개 노드와 합의 메커니즘의 제약을 받지 않기 때문에 초당 24,000건의 거래를 처리할 수 있다고 주장합니다.
2022년 블룸버그 보고서에 따르면: "9월 기준, 비트코인은 초당 최대 7건의 거래만 처리할 수 있었고, 두 번째로 인기 있는 이더리움 네트워크는 초당 약 15건의 거래로 제한되었습니다. 이러한 속도는 전통적인 거래 시스템과 비교하면 거의 믿기 어려울 정도입니다."
앞서 언급했듯이, 분산 네트워크에서 참여자들이 정보를 처리하는 방식과 작업 증명 메커니즘의 특성이 거래 속도에 제한을 가합니다. 블록체인 기술 사용자가 늘어나면 거래 처리 능력이 부족해 네트워크 혼잡이 발생할 수 있습니다.
왜 블록체인 트릴레마가 존재하는가?
위에서 언급한 문제들에 대한 가장 직관적인 해결책은 참여자 수를 줄여 네트워크 확인 및 데이터 추가 속도를 높이는 것입니다. 그러나 이렇게 하면 분산화 수준이 낮아져 통제권이 소수에게 집중될 것입니다. 참여자가 적다는 것은 공격 위험이 높아져 보안이 저하될 수 있음을 의미합니다.
따라서 트릴레마가 발생합니다: 블록체인의 근본적인 설계에서 분산화와 보안은 밀접하게 연결되어 있어 확장성을 달성하기 어렵습니다. 이 세 가지 요소 간의 관계는 상호 제약적입니다. 그렇다면 분산화와 보안을 훼손하지 않고 확장성을 높이거나 이 둘을 동시에 달성할 수 있는 방법은 무엇일까요?
블록체인 트릴레마에 대한 해결책
현재 이 문제에 대한 만능 해결책은 없습니다. 이 문제의 중요성을 고려할 때 커뮤니티는 다양한 해결책을 제안했고, 다양한 수준의 성공을 거두고 있습니다. 이 분야의 최신 동향을 이해할 수 있도록 몇 가지 인기 있는 해결책을 소개합니다.
샤딩
샤딩은 블록체인이나 다른 유형의 데이터베이스를 더 작은 부분으로 분할하여 특정 데이터 세그먼트를 관리하는 것입니다. 이 접근 방식은 단일 체인이 모든 네트워크 거래를 처리해야 하는 부담을 완화합니다. 각
