프라이빗 블록체인과 블록체인의 가치

이 글은 블록체인을 공부하면서 생긴 궁금증을 해소하기 위해 다양한 칼럼 및 논문을 읽고 주관적으로 요약/정리 및 개인의 생각을 담은 글입니다.

블록체인의 종류

블록체인은 운영환경 및 목적에 따라 크게 2가지 종류로 구분된다.

바로 퍼블릭(public) 블록체인과 프라이빗(private) 블록체인이다.

블록체인이라 하면 우리는 일반적으로 비트코인, 이더리움, 리플 등과 같은 거래가 가능한 암호화폐를 떠올린다.

이들이 화폐로서 안전하게 거래되는 이유는 블록체인의 특성 중 하나인 '탈중앙화' 와 깊은 관련이 있다.

탈중앙화된 시스템으로 인해 누구나 블록체인 네트워크에 참여할 수 있고, 모든 거래 내역을 볼 수 있으며, 누구나 트랜잭션 내역을 검증할 수 있다.

이러한 블록체인을 퍼블릭 블록체인이라고 한다.

퍼블릭 블록체인과 다르게 허가된 조직이나 개인만 네트워크에 참여할 수 있는 블록체인을 프라이빗 블록체인이라고 한다. 승인된 신뢰기관과 사람만 조직에 참여할 수 있기 때문에 인증에 필요한 절차가 간단해서 속도가 빠르다는 장점이 있지만, 특정 기관에 의존해야 하기 때문에 신뢰성에 한계를 가진다.

프라이빗 블록체인의 특징 중 하나인 특정 신뢰 기관에 의존해야 한다는 점은 블록체인을 공부하기 시작한 나에게 큰 혼란을 주었다.

탈중앙화가 목적인 블록체인의 특성에 반대되는데, 어떻게 블록체인이라는 이름을 가졌을까? 왜 프라이빗 블록체인이 필요한가? 와 같은 궁금증이 생기게 되었다.

퍼블릭 블록체인의 한계

왜 프라이빗 블록체인이 필요한가? 에 대한 해답을 찾기 위해서 퍼블릭 블록체인의 한계를 알아보았다.

퍼블릭 블록체인은 불특정 다수가 참여하는 자유로운 블록체인이다.

이 말은 인증되지 않은 참여자, 악의적인 해커들도 퍼블릭 블록체인에 마음대로 접근할 수 있다는 점을 의미한다.

이 상황에서 전 세계 각지에 있는 모든 노드들은 같은 데이터를 공유해야 한다.

이런 요구사항을 만족시키기 위해서 퍼블릭 블록체인은 성능 면에서 많은 것을 포기하였다.

퍼블릭 블록체인은 누구나 '블록 해시 퍼즐'을 풀어서 제출할 수 있고, 분산 합의를 통해 해당 블록을 연결시킴으로서 블록에 포함된 트랜잭션을 승인하는 구조이다.

그리고 블록 해시 퍼즐을 풀어 블록의 연결에 기여를 하면, 우리가 흔히 말하는 보상 즉, 비트코인을 얻을 수 있는 것이다.

블록의 생성과 승인은 전세계의 노드가 참여하기 때문에 너무 많은 블록이 동시에 만들어지면 하나의 블록을 선택하기 어렵다.

따라서 비트코인 같은 경우는 10분에 하나씩 블록을 생성하도록 규제하고, 이더리움은 약 12초에 하나의 블록을 생성하도록 규제한다.

블록이 생성되더라도 네트워크에 공유되는 시간을 고려했을 때, 자신의 트랜잭션 결과를 확인하려면 오랜 시간이 걸리게된다.

블록이 생성되고 연결되기까지 걸리는 시간에, 서로 다른 트랜잭션을 가진 블럭들이 모여 분기(branch)할 수 있기 때문에 데이터의 무결성을 실시간으로 보장해야 하는 금융권에서는 사실상 사용이 불가능하다. (블록체인이 데이터의 무결성을 보장하지 못한다는 뜻이 절대 아님)

프라이빗 블록체인이란?

출처 : http://wiki.hash.kr/index.php/%ED%94%84%EB%9D%BC%EC%9D%B4%EB%B9%97_%EB%B8%94%EB%A1%9D%EC%B2%B4%EC%9D%B8

이러한 한계를 극복하고 인증된 참여자 만을 대상으로 분산 네트워크를 구성한 것이 프라이빗 블록체인이다.

프라이빗 블록체인은 많은 전력과 자원을 필요로 하지 않는다.

신원이 보장된 노드가 참여하는 블록체인이기 때문에 합의 알고리즘이 퍼블릭 블록체인에 비해서 간단하다.

따라서 속도가 빠르며 블록 생성에 대한 보상도 따로 필요하지 않다.

이러한 특성을 가지는 프라이빗 블록체인은 두 가지로 분류될 수 있다.

완전한 프라이빗 블록체인

하나의 기관 또는 기업에서 독자적으로 사용하는 블록체인.
데이터 관리와 검증 그리고 거래 내역에 접근하기 위해서는 하나의 중앙에서 허가를 받아야만 가능하며, 블록체인 기술을 사용하였지만, 중앙이 힘을 가지고 있고, 단지 분산된 데이터베이스만 갖는 구조로, 전통적인 시스템에서 블록체인의 보안 검증과 같은 특성만 가져오는 구조이다.
컨소시움 블록체인

여러 기관들이 하나의 컨소시움을 이루어 구성하는 블록체인.
허가된 기관만 네트워크에 참여하가능하다. 퍼블릭 블록체인과 프라이빗 블록체인의 중간 형태를 띈다.
중앙 관리자에 의해 승인받은 참여자 만이 블록 생성에 참여할 수 있는 프라이빗 블록체인과 유사한 개념이다.
하지만 완전한 프라이빗 블록체인과는 달리 같은 목적을 가지고 있는 여러 기관이 하나의 컨소시엄을 구성하여 공정성과 확장성을 보완한 시스템이다.

공통점

프라이빗 블록체인과 퍼블릭 블록체인의 공통점은 다음과 같다.

탈중앙화된 네트워크 상의 노드들이 검증된 분산 장부를 서로 공유하고, 네트워크의 정해진 합의에 따라 데이터들을 보관 및 공유하며, 몇몇 노드들이 잘못되어도 이미 저장된 장부 데이터의 위조 및 변조가 불가능하다는 점 때문이다.

이러한 특징은 블록체인의 존재 이유와도 같아서 퍼블릭과 프라이빗이 모두 블록체인으로 불리는 이유이다.

차이점

	퍼블릭 블록체인	프라이빗 블록체인
읽기 권한	누구나 열람 가능	허가된 기관만 열람 가능
거래 검증 및 승인	누구나 네트워크에 참여 하면 거래 검증 및 승인을 수행	승인된 기관과 감독 기관
트랜잭션 생성자	누구나 트랜잭션을 생성	법적 책임을 지는 기관만 참여
합의 알고리즘	부분 분기를 허용하는 작업 증명이나 지분증명 알고리즘	부분분기를 허용하지 않는 BFT계열의 합의 알고리즘
속도	7~20 TPS	1000 TPS이상의 고성능
권한 관리	모두가 모든 일을 할 수 있다.	Private Channel, Tiered System등을 통해 읽기 쓰기 권한 관리가 가능
예시	비트코인, 이더리움	IBM Fabric, LoopChain, R3 Corda

http://wiki.hash.kr/index.php/%ED%94%84%EB%9D%BC%EC%9D%B4%EB%B9%97_%EB%B8%94%EB%A1%9D%EC%B2%B4%EC%9D%B8

블록체인의 활용

그래서 프라이빗 블록체인으로 무엇을 할 수 있지?

우선 컨소시엄 블록체인의 특성(같은 목적을 가지는 기관들이 하나의 네트워크를 구성) 덕분에 금융권에서의 도입이 속도를 내고 있다.

현재 금융기관간 거래는 중앙은행과 타 금융기관의 보증을 통해 거래가 이루어진다.

하지만 컨소시엄 블록체인을 도입하게 되면, 기관 간의 직접적인 거래가 가능하게 되어 제 3자에 대한 거래 수수료를 줄이고 거래 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

이처럼 컨소시엄 블록체인을 도입하면 많은 이점을 가져오지만, 도입을 망설이게 하는 여러 난제가 존재한다.

가장 대표적인 이유로 '신뢰'의 문제를 들어볼 수 있다.

블록체인 기술의 도입으로 큰 가치를 창출할 수 있지만, 컨소시엄 블록체인의 특성상 경쟁 관계에 있는 참여자들과 함께 협력해야 한다는 난관이 존재한다.

그리고 대부분의 경쟁기업은 저마다의 조금씩 다른 목표와 우선순위를 가지고 있기 때문에, 참여 조직 중 누구도 컨소시엄의 통제권을 공유하거나 넘겨주려 하지 않는다는 점이다.

컨소시엄 블록체인은 아니지만 실제로 우리나라에서 프라이빗 블록체인을 활용하는 대표적인 기업이 있다.

바로 '카카오 페이'이다.

지난 2018년, 카카오페이는 대표적인 프라이빗 블록체인인 하이퍼레저 패브릭을 사용해 카카오페이 인증 기능을 선보였다. 패브릭을 사용한 이유로는 퍼블릭 블록체인보다 더 빠르게 네트워크를 구성할 수 있고 추후 보상형 퍼블릭 블록체인이 출시되더라도 두 체인이 접목될 가능성이 있다고 밝혔다.

의문점

1. 정보의 불신 문제를 해결하기 위해 나온 블록체인이 신뢰의 문제로 인해 도입을 망설이게 한다?

2. 프라이빗 블록체인은 블록체인의 핵심인 탈중앙화를 위배하는데 블록체인이라고 할 수 있는가?

충분히 이러한 의문을 가질 수 있다.

하지만 정보의 불신과 기관간의 신뢰의 문제는 개별적인 문제로서 '신뢰'라는 단어만 같이 의미하는 바가 다르다.

그리고 블록체인의 핵심 가치를 데이터의 위/변조 방지라고 생각한다면 2 번째 의문점도 사라진다.

탈중앙화는 핵심 가치를 구현하기 위한 수단일 뿐 그 자체가 핵심가치가 아니기 때문에 블록체인이라 명명하는데는 지장이 없다고 할 수 있다.

블록체인의 가치

블록체인을 활용하는 플랫폼을 개발하기 위해서는 블록체인의 가치를 명확히 이해해야 한다.

보안에 필요한 특성을 보면 무결성, 가용성, 추적 방지, 접근 제어 등이 있다.

블록체인은 이 중 무결성만 보장할 수 있다.

따라서 블록체인을 만능 보안기술로 착각해서는 절대로 안된다.

블록체인 기반 서비스는 완전히 새로운 것이 아니다.

기존 서비스의 기술 플랫폼 부분에 블록체인 계층이 추가된 것이라고 볼 수 있다.

이런 점에서 블록체인 플랫폼은 초기에 클라우드와 많이 비교되었다. 클라우드도 새로운 서비스를 제공하는 기술이 아니기 때문이다.

단지 서비스를 전달하는 방식을 바꾼 기술이다.

서비스 제공자가 소유하는(베어메탈 서버) 서버가 아닌 AWS 같은 중앙 서버를 대여해 서비스를 제공하는 방식이 클라우드 기반 서비스이다. 이러한 방식은 서비스 이용장소와 기기 사양의 제약을 받지 않는다는 장점이 있고, 최종적으로 인공지능 기반 서비스를 쉽게 이용할 수 있는 기반이 될 수 있다.

그렇다면 블록체인 플랫폼은 어떠한 이점을 가지고 있는가? 어떤 가치의 달성을 목표로 하는가?

'의문점' 에서 기술했듯이 블록체인의 가치는 '탈중앙화' 가 아닌 탈중앙화 방식을 사용한 '정보의 위/변조 방지'라고 볼 수 있다.

블록체인을 도입함으로서 정보의 무결성을 보장하고 기존 서비스의 신뢰성과 효율성을 향상시킬 수 있다면 충분히 가치있는 도입이라고 할 수 있을 것이다.

그리고 해당 정보를 사용하기 위해 이해관계자 간의 거래(단순 돈 거래를 의미하는것이 아님)의 불편성을 최소화 할 수 있을 것이다.

최종적으로 블록체인 플랫폼을 성공적으로 구현하려면 이용자의 요구를 충족시킬 수 있는 확장성, 상호운영성, 지속가능성을 확보해야 하며, 대규모 블록체인 프로젝트를 성공시키기 위해서는 명확한 비전과 함께 블록체인을 활용해야 하는 분명한 이유가 있어야 할 것이다.

분석

프라이빗 블록체인에 대한 의문점을 해결하기 위해 작성한 글인 만큼 하이퍼레저 패브릭을 활용한 플랫폼 동향을 분석해 보았다.

그리고 사례들이 블록체인을 사용한 이유와 합당성을 추정해 보았다.

Allianz : 보험 청구 솔루션

국제 자동차 보험 청구를 간소화 하는 솔루션으로 23개의 유럽 자회사에 배포되었다.

누군가가 해당 솔루션을 통해 보험 청구를 하면 해당 국가 노드에 연결된 블록체인에 정책 번호, 청구번호, 관련 국가 및 청구의 기타 세부 정보등의 데이터가 기록된다.

- 왜 패브릭을 사용했을까?

23개의 유럽 자회사에 배포되었다는 점에서 컨소시엄 블록체인의 성격을 가질 것으로 보인다.

블록체인의 위조 없이 투명한 보험금 청구가 가능해질 것으로 보인다.

보험금 청구서 위조 사례

https://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20170108500027

Circulor : 배출량 추적 솔루션

전기자동차 회사인 Ploestar는 블록체인 이력 추적 스타트업 Circulor와 전략적 파트너십을 맺고 전기자동차 배터리에서 사용되는 CO2를 추적하기 위해 블록체인 기반 솔루션을 개발 중이다.

해당 블록체인 솔루션은 생산 공정의 모든 부분에서 CO2 배출량과 공급망을 통해 배출되는 CO2 배출량 수치를 추적하는데 사용된다.

- 왜 패브릭을 사용했을까?

Ploestar 사내에서 사용되기 때문에 퍼블릭 블록체인 보다는 프라이빗 블록체인이 적합하다.

그리고 모든 거래 내역이 분산된 장부에 위/변조 없이 저장된다는 특성 덕분에 CO2 배출을 추적할 수 있고 CO2 배출량을 조작할 수 없다는 점에서 하이퍼레저 패브릭의 도입은 기술적으로 성공적인 도입이라고 생각한다.

Circulor 블록체인 도입 설명

https://www.youtube.com/watch?v=-lgaBlTeC6g

Car eWallet : 자동자 전자 결제 플랫폼

Car eWalle을 탑재한 차량은 전기차 충전소에서 자동으로 거래 금액을 결제할 수 있다.

무인 자동차의 경우 소유자나 사용자가 스스로 활동할 필요없이 Car eWallet이 독립적으로 지불을 승인한다.

또한 네트워크의 각 참가자 정보를 안정적으로 변경 불가능한 데이터로 동기화한다. 동시에 사용자는 허용된 정보에만 엑세스 할 수 있다.

- 왜 패브릭을 사용했을까?

전기차 사용자만을 대상으로 하는 네트워크를 구성해야 하기 때문에 프라이빗 블록체인이 적합하다.

블록체인 기반 CBDC(Central Bank Digital Currency)를 구축한 것으로 보이고, 중앙은행이 보증함으로써 현금과 동등한 지위를 갖는 화폐를 생성한 것으로 보인다. 이는 특정 서비스에 한정하지 않고, 언제 어디서나 이용할 수 있어야 하기 때문에 보안이 무엇보다 중요하다.

의료 부분에서의 프라이빗 블록체인

환자가 특정 병원에서 약을 처방받고, 또 다른 병원에서 약을 처방받는 등의 중복 진료, 중복 처방 문제가 발생할 수 있다.

정보를 교환할 방법이 환자의 말 밖에 없기 때문이다. 환자가 자신의 과거 처방 사실이나 수술 사실을 잊어버릴 수 있고, 악의적으로 진료 이력을 숨길 수 있기 때문에 새로운 병원에서는 사실을 알 방법이 없게 된다.

만약 의료 체계에서 블록체인을 사용하게 된다면 의사, 병원, 약국과 같은 기관은 환자의 의료 기록을 공유할 수 있게 되면서 중복 진료와 같은 문제를 해결하고, 높은 효율을 낼 수 있게 된다.

의료기록을 정확하고 신속하게 공유할 수 있고,

블록체인의 가장 큰 기능 중 하나인 암호화로 인한 정보 보호와 위/변조 방지 기능 덕분에 개인의 정보가 보호되며,

기록을 환자 개인이 소유할 수 있게 된다(탈중앙화).

만약 어떤 병원에서 환자의 의료기록을 보도록 요청을 했다면, 환자는 해당 요청을 수락을 해줌으로써 불필요한 비용이 줄어들게 된다.

운송업에서의 프라이빗 블록체인

특정 물품이 다양한 유통과정을 거쳐서 최종 소비자로 가는 과정은 매우 복잡하다.

각 기관들은 서로 다른 형식으로 유통 기록을 관리하게되고, 유통을 할 때에도 서로의 형식에 맞게 정보를 보내야 하기 때문에 굉장히 비효율적이다.

이러한 부분에서도 블록체인을 사용하면 동일한 형식으로 각 부문별 운송기록을 시간별로 공유할 수 있게되고, 수령인의 정보를 보호할 수 있게 된다.