비트코인과 이더리움 그리고 하이퍼레저

블록체인 기술의 실체가 무엇인지 명확히 설명해 주는 해설서다. 블록체인이 만들어지게 된 역사적 배경은 물론 그 작동 원리를 상세히 설명해 준다. 이를 통해 진정한 효용이 무엇인지 알려준다. 수많은 블록체인들 중 가장 대표적인 비트코인, 이더리움 그리고 하이퍼레저의 작동 원리를 각각 설명 및 비교하고, 이들이 과연 어떤 효용을 가지고 있는 것인지 미래에는 어떨 것인지 명쾌한 해답을 던져 준다. 현재 블록체인 프로젝트에 관여하고 있거나, 도입을 검토 중인 회사의 일원이라면 반드시 읽어보기를 권한다. 또 블록체인 기술이라는 것이 도대체 무엇인지, 미래에는 어떠할 것인지 그 실체를 명확히 알고 싶은 모든 독자에게 명쾌한 해답을 줄 것이다.

1장. 혼란의 시작 - 용어와 정의

1.1 분산 대 탈중앙화
1.1.1 일의 분산 대 일의 중복
1.1.2 동등 대 지배
1.2 디지털화의 효용 대 블록체인의 효용
1.2.1 블록체인을 잘못 이해한 사례
1.3 암호 화폐, 가상 화폐, 거래소 등
1.3.1 디지털 화폐 대 암호 화폐
1.3.2 암호 화폐 대 토큰
1.3.3 거래소 대 브로커, 중개소
1.4 디지털 자산
1.5 노드, 피어, 트랜잭션 등
1.6 트랜잭션

2장. 비트코인 블록체인의 기본 원리

2.1 사이퍼펑크
2.2 비트코인의 탄생 - 2009년 1월 3일
2.2.1 비트코인 최대 생산량 - 2,100만 비트코인
2.2.2 블록체인이라는 고유명사
2.3 블록체인의 기본 작동 원리
2.3.1 완전 노드와 단순 지급 검증 노드
2.3.1.1 완전 노드
2.3.1.2 단순 지급 검증 노드
2.3.2 블록체인의 작동 방식
2.3.2.1 브로드캐스팅을 통한 전달
2.3.2.2 리더 선출 - 누가 기록할 것인가?
2.3.2.3 신뢰의 부재 - 모든 노드의 검증
2.3.3 비동기화 시스템에서의 탈중앙화 합의
2.3.3.1 서로 다른 진실의 충돌
2.3.3.2 서로 다른 진실의 통일 - 탈중앙화 합의
2.3.3.3 거래의 안정성 - 확인
2.3.4 블록의 구조
2.3.4.1 블록 헤더
2.3.5 트랜잭션
2.3.5.1 UTXO
2.3.5.2 코인베이스 트랜잭션
2.3.6 이중 사용
2.3.7 스마트 컨트랙트
2.3.8 비트코인 지갑
2.3.8.1 계정 관리를 위한 개인키/공개키 생성 및 관리
2.3.8.2 비트코인 거래를 시스템에 제출
2.3.8.3 비트코인 잔액 관리

3장. 비트코인 블록체인 기반 기술

3.1 해시 함수와 비대칭 암호화 기법
3.1.1 SHA-256과 해시 퍼즐
3.1.2 머클트리
3.1.3 암호화 기법
3.1.3.1 비대칭 암호화 기법
3.1.3.1.1 개인키로 암호화 - 전자 서명
3.1.2.1.2 공개키로 암호화 - 비밀 보장 및 신원 증명
3.1.3 블록체인의 전자 서명과 비대칭 암호화
3.2 작업 증명과 지분 증명
3.2.1 작업 증명
3.2.1.1 비트코인의 작업 증명 - 해시 퍼즐
3.2.1.2 비트코인 해시 퍼즐
3.2.1.3 해시 퍼즐의 난이도
3.2.1.4 비트코인의 난이도 조절
3.2.1.5 연쇄 해시를 이용한 비가역성
3.2.2 지분 증명
3.2.2.1 잃을 것이 없는 딜레마
3.2.2.2 지분 증명의 안전성
3.3 하드포크와 소프트포크
3.3.1 과거에는 무효하던 규칙을 유효화 - 하드포크
3.3.2 과거에는 유효하던 규칙을 무효화 - 소프트포크
3.3.3 세그윗과 세그윗 2x
3.4 51% 공격
3.5 비잔틴 장군 문제와 블록체인
3.5.1 고장 - 중단 모델
3.5.2 비잔틴 장군 모델
3.6 블록체인과 보안
3.6.1 블록체인을 둘러싼 보안 환경
3.6.2 블록체인 - 내재적 안전성
3.6.3 비트코인 시스템 - 응용적 안정성
3.6.3.1 코어 소프트웨어 시스템의 안전성
3.6.3.2 기본 설계의 안전성
3.6.3.2.1 해시 퍼즐과 난이도 조절의 결함
3.6.3.2.2 인센티브 공학적 결함
3.6.4 비트코인 지갑 - 개별적 안전성
3.6.4.1 지갑 소프트웨어 자체의 문제
3.6.4.2 지갑 사용자의 문제
3.6.5 중개소 등 외부 환경 - 외재적 안전성

4장. 이더리움 블록체인

4.1 이더리움과 계정
4.1.2 EOA - 기본 거래 계정
4.1.3 계약 계정과 EVM
4.1.4 개스
4.1.4.1 개스라는 메타 단위
4.1.5 이더리움의 블록 구조
4.1.5.1 엉클 블록
4.1.5.2 확장 머클트리 루트 데이터
4.1.5.3 블록의 개스 조절
4.1.5.4 로그 브룸
4.1.5.5 제로 지식 증명
4.2 이더리움 트리 구조
4.2.1 확장 머클 패트리샤 트리
4.3 이더리움 해시 퍼즐
4.3.1 해시 퍼즐의 계산
4.3.2 이더리움의 난이도 조절
4.4 이더리움과 스마트 컨트랙트
4.5 이더리움과 디앱
4.5.1 디앱과 정보 노출의 딜레마
4.5.1.2 인증 기반의 블록체인?
4.5.1.3 하이브리드 시스템?
4.6 샤딩과 지분 증명

5장. 하이퍼레저와 블록체인

5.1 하이퍼레저 패브릭
5.1.1 하이퍼레저 패브릭의 기본 작동 원리
5.1.2 패브릭 대 블록체인
5.2 변종 블록체인과 내부자 위협

6장. 블록체인 바로 알기

6.1 탈중앙화
6.1.1 중개인이 필요 없는 탈중앙화 플랫폼
6.1.2 탈중앙화의 비용
6.1.3 DAO와 탈중앙화의 허상
6.1.4 The DAO 사건 - 탈중앙화의 민낯
6.1.5 탈중앙화의 동의어는 통제 불능
6.1.5.1 거대 채굴업자들
6.1.5.2 암호 화폐 재단
6.1.5.3 중개소
6.2 ICO
6.3 블록체인은 보안 도구가 아니다
6.3.1 프라이버시 보호와 정보 보호
6.3.2 해시 함수와 보안
6.3.3 리스크와 보안
6.4 블록체인은 핀테크 도구가 아니다
6.4.1 오픈 플랫폼
6.4.2 금융 규제 개혁
6.4.3 개인 정보 활용 - 마이데이터
6.5 블록체인은 데이터베이스가 아니다
6.6 블록체인과 인센티브 공학
6.7 중앙화된 블록체인
6.8 블록체인의 3대 위협 요소
6.8.1 블록체인 데이터 크기
6.8.2 시스템의 독점
6.8.3 양자 컴퓨터
6.8.3.1 암호와 해시는 반드시 풀린다

7장. 블록체인과 상생 경제

7.1 토큰 이코노미의 부각
7.2 상생 경제와 블록체인
7.3 개념과 구현의 분리
7.3.1 블록체인과 빅데이터
7.3.2 일회용 블록체인
7.3.3 블록체인과 범용성
7.4 블록체인과 공포 마케팅
7.5 기술 대 콘텐츠
마무리하며

부록 1. 비트코인 블록의 구조
부록 2. 해시 퍼즐 개념 설명
부록 3. 비트코인 주소
부록 4. 트랜잭션 스크립트

2019년 1월 3일은 비트코인이 등장한 지 정확히 10년째 되는 날이다. 블록체인과 암호 화폐는 전대미문의 광풍을 불러일으켰으며, 지금도 여전히 뜨거운 논쟁의 중심에 서있다.
그동안 사람들은 블록체인을 통해 어떤 효용을 얻고자 했으며, 그것은 과연 얼마나 성공적이었을까? 이 책은 블록체인의 의미와 실체를 집중적으로 분석하고, 그 미래에 대해 설명한다. 이는 전작인 [비트코인과 블록체인, 탐욕이 삼켜버린 기술](에이콘출판, 2018)이 주로 블록체인의 작동 원리를 '쉽고 친절하게' 설명해주는 데 집중했던 것과는 많이 구분된다. 이 책은 '쉽고 친절한 작동 원리의 설명'보다는 '실체와 효용'을 자세히 설명하는 데 집중했으며, 이를 위해 비트코인 블록체인은 물론 이더리움과 하이퍼레저의 작동 원리도 함께 설명한다.
인류는 연금술이라는 환상을 좇아 수백 년을 투자했다. 대다수의 사람이 끝내 인류가 연금술에 실패했고 다른 금속을 금으로 바꾸지 못했다고 알고 있지만, 사실 현대의 과학은 푸른 납을 금으로 만드는 데 성공했다. 1980년 미국의 화학자 글렌 시보그(Glenn Theodore Seaborg)는 입자 가속기를 동원해 83개의 양성자를 가진 비스무트에서 4개의 양성자를 제거하는 데 성공한다. 인류가 비스무트를 변형해 원자 번호 79번인 금을 만들어내는 데 성공한 것이고, 마침내 연금술에 성공한 쾌거를 이룬 것처럼 보이는 순간이었다. 그러나 입자 가속기까지 동원해 천문학적인 비용을 들인 그의 연금술에 의해 제조된 금은 극소량인데다 방사능 범벅이었다. 이는 학문적 호기심의 관점에서는 연금술의 성공이라 주장할 수 있지만, 결코 연금술의 성공으로 평가할 수는 없다. 연금술의 목적은 단순히 '금을 만드는 것'이 아니라 '금보다 싼 비용으로 금을 만드는 것'이기 때문이다.
21세기에도 비슷한 데자뷰가 일어나고 있다. '신뢰받는 제삼자가 필요 없는 거래 플랫폼을 통해 불필요한 수수료를 완전히 제거한 이상적인 플랫폼', '탈중앙화된 독립적이고 투명한 조직을 구축해주는 플랫폼', '일체의 권력 기관을 배제한 독립된 화폐 시스템' 등과 같이 근사한 문구들은 모두 블록체인을 설명할 때 빠짐없이 등장하던 것들이었다. 그러나 중개인을 없애고 수수료를 제거할 것이라 기대했던 블록체인은 그동안 불필요했던 새로운 형태의 중개인을 양산했고, 이들 새로운 중개인들은 천문학적 금액을 챙겼다. 이는 기존 수수료의 수천 배를 쉽게 넘어선다. 2017년 한 해 동안, 비트코인 채굴업자들은 채 1억 건도 되지 않는 트랜잭션을 처리하면서 당시 시세로 16조 원이 넘는 보상금을 챙겼다. 이를 최고 시세로 환산하면 22조 원에 육박하며, 이는 2017년 국내 모든 은행의 당기 순이익을 합친 금액인 12조 8,000억 원을 가볍게 뛰어넘는 액수다. 비트코인 채굴업자가 1년 동안 처리한 1억 건은 우리나라 금융 결제원 처리량의 고작 3일치에 해당하며, 연간 처리량의 0.9%에 불과한 미미한 건수에 불과하다. 한편, 또 다른 10조 원은 암호 화폐 중개소들이 수수료 명목으로 챙겼다. 암호 화폐 중개소는 암호 화폐 광풍의 최대 수혜자기도 하다. 탈중앙화는 그저 얻어지는 것이 아니다. 블록체인을 사용한 탈중앙화에는 천문학적인 비용이 소요된다. 단순 산술로 어림했을 때, 2017년 우리나라 금융 결제원을 비트코인 블록체인으로 대체했다면 한해 운영비로 최소 3,000조 원 이상 사용했을 것이며, 이는 우리나라 GDP의 두 배 가까이 되는 어마어마한 액수다.
한편, '탈중앙화된 독립적이고 투명한 조직의 구축 플랫폼'을 내세웠던 블록체인은 암호 화폐 재단, 채굴업자, 중개소에 종속되면서 빠르게 중앙화돼갔고, 이제는 '탈중앙화'라는 말이 무색해질 정도로 변질됐다. '독립적인 화폐'를 내세웠던 암호 화폐는 선채굴(pre-minig)을 악용한 암호 화폐 재단이나 채굴업자 등 극소수가 발행량의 대부분을 장악한 후 전 세계 중개소를 통해 일반인들을 선동, 호도하며 내다팔아 막대한 수익을 얻었다. 이 과정에서 시세 조종이나 가장 매매가 난무하며 극심한 혼란을 일으켰고, 이러한 혼란은 지금도 여전히 지속되고 있다. EOS의 경우, 1% 미만의 주소가 전체 발행량의 85% 이상을 장악하고 있다는 것은 잘 알려진 사실이다.
2016년 IBM은 2019년까지 전 세계 주요 은행의 65%가 블록체인을 사용할 것이라 전망했으며, CEO인 기니 로메티(Ginni Romety)는 블록체인을 빨리 도입하지 않는 기업은 향후 큰 타격을 받을 것이라는 경고성 발언을 동원해 공포 마케팅을 펼치기도 했다. 2015년 12월에 리눅스 재단을 중심으로 하이퍼레저를 갓 출범시킨 시점이었으므로 IBM의 입장에서는 나름대로 당찬 포부를 펼칠만 했다. 그리고 이제 2019년이 밝았다. 그러나 실험적인 프로젝트를 제외하면 블록체인은 어디에도 보이지 않는다.
도대체 블록체인은 어디에 있는 것일까? 블록체인의 효용은 과연 무엇이며, 그 미래는 어떻게 될 것인가? 이 책은 이제 여기에 대한 답을 한다.
전작인 [비트코인과 블록체인, 탐욕이 삼켜버린 기술]에서는 블록체인에 대한 기술적 평가나 의미에 대해서는 분량을 크게 할애하지 않았고, 다양한 의견을 소개하는 등 단순 사실 설명에만 주력했다. 그러나 이 책은 블록체인의 효용과 실체를 객관적으로 평가하고 설명하는 것을 주목적으로 하고 있다. 따라서 완전한 이해를 위해서는 블록체인에 대해 최소한의 지식이나 최소한의 전산 지식이 필요하다. 블록체인을 처음으로 접한다거나 원리를 먼저 쉽게 배우고 싶다면, 이 책보다는 전작인 [비트코인과 블록체인, 탐욕이 삼켜버린 기술]을 읽어보길 권한다
('지은이의 말' 중에서)

한국과학기술원(KAIST) 전산학과 계산이론 연구실에서 학사 및 석사 학위를 취득했다. 공학을 전공한 금융 전문가로서 '최초'라는 수식어가 따라다닌다.
LG전자 연구원 시절 미국 마이크로소프트 본사에서 세계 최초의 핸드헬드-PC(Handheld-PC) 개발에 참여하며 최초의 한글 Windows CE 1.0과 2.0을 공동 개발했다. 1999년에는 국내 최초로 전 보험사 자동차 보험료의 실시간 비교 서비스를 제공하는 ㈜보험넷을 창업해 업계에 큰 반향을 불러일으켰다. 이후, 삼성생명을 비롯한 생명 보험사와 손해 보험사에서 마케팅과 영업 분야의 팀장, CMO(마케팅 총괄 상무), CSMO(영업 및 마케팅 총괄 전무)로서 혁신적인 상품과 서비스를 개발하고 총괄했다.
세계 최초로 파생 상품 ELS를 기초자산으로 하는 변액 보험을 개발해 단일 보험 상품으로 5,000억 원 이상 판매되는 돌풍을 일으켰고, 국내 최초의 사용자 맞춤형 정기보험 상품을 개발했으며, 매일 분산 투자하는 일 분산 투자(daily averaging) 변액 보험을 세계 최초로 개발해 상품 판매 독점권을 획득했다. 최근에는 머신 러닝 기반의 인공지능 금융 분석과 블록체인에 관심을 갖고 다양한 활동을 하고 있다.

[이 책에서 다루는 내용]

이 책은 블록체인 기술이라는 것이 도대체 무엇인지, 미래에는 어떠할 것인지 그 실체를 명확히 알려주는 해설서이다. 이를 위해 블록체인이 만들어지게 된 역사적 배경은 물론 그 작동 원리를 상세히 설명해 준다. 이를 통해 진정한 효용이 무엇인지 알려준다. 수많은 블록체인들 중 가장 대표적인 비트코인, 이더리움 그리고 하이퍼레저의 작동 원리를 각각 설명하고 비교하며, 이들이 과연 어떤 효용을 가지고 있는 것인지, 미래에는 어떨 것인지 명쾌한 해답을 던져 준다.

[이 책의 대상 독자]

불필요한 수학적 기호나 전산 용어는 최대한 자제했지만, 블록체인에 대해 최소한의 지식을 갖춘 독자에 좀 더 초점을 맞췄다. 그러나 블록체인에 대한 배경 지식이 없더라도 최소한의 전산 관련 지식을 갖추고 있다면, 무난히 이해할 수 있을 것이다. 이 책은 특히 현업에서 블록체인의 도입을 검토하고 있는 담당자나 그동안 블록체인의 실체나 실질적인 효용에 대한 명확한 가이드라인에 목말라했던 사람들에게 적합하다.

[이 책의 구성]

1장, '혼란의 시작 - 용어의 정의'에서는 여러 용어를 정의함으로써 정보 전달에 있어서의 혼란을 최소화한다. 특히 블록체인의 효용과 많이 혼동하는 '디지털화의 효용'을 시작으로 '디지털 자산', '탈중앙화' 등에 대해 명쾌하게 설명한다.
2장, '디지털화의 효용 대 블록체인의 효용'에서는 비트코인 블록체인의 기본 원리를 설명한다. 비트코인이 탄생한 배경인 '사이퍼펑크'와 프라이버시 보호에 대해 자세히 알아보는 것으로 시작해 리더 선발과 전체 노드의 검증, 동의 및 합의를 거치는 블록 생성 과정 사이클에 대해 자세히 설명한다.
3장, '비트코인 블록체인 기반 기술'에서는 블록체인의 기반 기술이 되는 해시 함수와 비대칭 암호화 기술, 전자 서명, 작업 증명과 지분 증명, 해시 퍼즐과 난이도 조절, 하드포크와 소프트포크 등에 대해 자세히 알아본다.
4장, '이더리움 블록체인'에서는 이더리움에 대한 설명으로 비트코인 주소와는 다른 이더리움의 계정이란 것이 어떤 것인지 알아보고, 계약 계정과 EVM, 개스, 머클 패트리샤 트리, 이더리움의 해시 퍼즐과 난이도 조절, 이더리움의 스마트 계약 등에 대해서도 상세히 알아본다.
5장, '하이퍼레저와 블록체인'에서는 하이퍼레저의 원리와 구성에 대해 알아보고, 하이퍼레저 패브릭의 기본 작동 원리와 개념을 설명한 후 하이퍼레저를 블록체인이라 부를 수 있는지에 대해 생각해본다.
6장, '블록체인 바로 알기'에서는 블록체인의 진정한 효용에 대해 종합적으로 분석해본다. 탈중앙화의 개념과 함께 보안 도구나 핀테크 도구로 오해받는 블록체인의 진정한 효용이 무엇인지에 대해서도 자세히 설명한다.
7장, '블록체인과 상생 경제'에서는 블록체인을 단순히 네트워크를 구성하는 소프트웨어 기술로서가 아니라 상생 경제의 플랫폼이라는 관점에서 그 무궁무진한 가능성에 대해 설명한다. 개념과 구현을 분리한다는 것이 무엇인지, 그럴 경우 만들 수 있는 네 가지 조합, 또 미래의 기업 경쟁력의 핵심은 적절한 데이터를 효율적으로 확보하는 데 있으며 이를 위해 블록체인의 기술이 아닌 개념이 어떻게 활용될 수 있는지 설명한다. 그 밖에 블록체인의 기술과 콘텐트적 측면이 어떻게 다른지에 대해서도 자세히 설명한다.

[지은이의 말]

2019년 1월 3일은 비트코인이 등장한 지 정확히 10년째 되는 날이다. 블록체인과 암호 화폐는 전대미문의 광풍을 불러일으켰으며, 지금도 여전히 뜨거운 논쟁의 중심에 서있다. 그 동안 사람들은 블록체인을 통해 어떤 효용을 얻고자 했으며, 그것은 과연 얼마나 성공적이었을까? 이 책은 블록체인의 의미와 실체를 집중적으로 분석하고, 그 미래에 대해 설명한다. 이는 전작인 『비트코인과 블록체인, 탐욕이 삼켜버린 기술』(에이콘출판, 2018)이 주로 블록체인의 작동 원리를 '쉽고 친절하게' 설명해주는 데 집중했던 것과는 완전히 구분된다. 이 책은 '쉽고 친절한 작동 원리의 설명'보다는 '실체와 효용'을 자세히 설명하는 데 집중했으며, 이를 위해 비트코인 블록체인은 물론 이더리움과 하이퍼레저의 작동 원리도 함께 설명한다.

2016년, IBM은 2019년까지 전 세계 주요 은행의 65%가 블록체인을 사용할 것이라 전망했으며, CEO인 기니 로메티(Ginni Romety)는 블록체인을 빨리 도입하지 않는 기업은 향후 큰 타격을 받을 것이라는 경고성 발언을 동원해 공포 마케팅을 펼치기도 했다. 2015년 12월에 리눅스 재단을 중심으로 하이퍼레저를 갓 출범시킨 시점이었으므로 IBM의 입장에서는 나름대로 당찬 포부를 펼칠만 했다. 그리고 이제 2019년이 밝았다. 그러나 실험적인 프로젝트를 제외하면 블록체인은 어디에도 보이지 않는다. 도대체 블록체인은 어디에 있는 것일까? 블록체인의 효용은 과연 무엇이며, 그 미래는 어떻게 될 것인가? 이 책은 이제 여기에 대한 답을 한다.