블록체인 해설서 (비트코인, 이더리움 그리고 하이퍼레저)

이병욱

㈜크라스랩대표이사이자서울과학종합대학원디지털금융MBA주임교수를맡고있다.한국과학기술원KAIST전산학과계산이론연구실에서학위를취득했으며공학을전공한금융전문가로,세계최초의핸드헬드-PC(Handheld-PC)개발에참여해한글윈도우CE1.0과2.0을미국마이크로소프트본사에서공동개발했다.1999년에는국내최초전보험사보험료실시간비교서비스를제공하는㈜보험넷을창업해업계에큰반향을불러일으켰다.이후삼성생명을비롯한생명보험사및손해보험사에서CMO(마케팅총괄상무),CSMO(영업및마케팅총괄전무)등을역임하면서혁신적인상품과서비스를개발,총괄했다.세계최초로파생상품인ELS를기초자산으로한변액보험을개발해단일보험상품으로5천억원이상판매되는돌풍을일으켰고,매일분산투자하는일분산투자(dailyAveraging)변액보험을세계최초로개발해상품판매독점권을획득했다.최근에는머신러닝기반의금융분석과블록체인에관련된다양한활동을하고있으며,과학기술정보통신부우정사업본부정보센터의네트워크&블록체인자문위원을맡고있다.저서로는『비트코인과블록체인,가상자산의실체2/e』(에이콘,2020)이있다.

지은이소개
감사의글
들어가며

1장.혼란의시작-용어와정의

1.1분산대탈중앙화
1.1.1일의분산대일의중복
1.1.2동등대지배
1.2디지털화의효용대블록체인의효용
1.2.1블록체인을잘못이해한사례
1.3암호화폐,가상화폐,거래소등
1.3.1디지털화폐대암호화폐
1.3.2암호화폐대토큰
1.3.3거래소대브로커,중개소
1.4디지털자산
1.5노드,피어,트랜잭션등
1.6트랜잭션

2장.비트코인블록체인의기본원리

2.1사이퍼펑크
2.2비트코인의탄생-2009년1월3일
2.2.1비트코인최대생산량-2,100만비트코인
2.2.2블록체인이라는고유명사
2.3블록체인의기본작동원리
2.3.1완전노드와단순지급검증노드
2.3.1.1완전노드
2.3.1.2단순지급검증노드
2.3.2블록체인의작동방식
2.3.2.1브로드캐스팅을통한전달
2.3.2.2리더선출-누가기록할것인가?
2.3.2.3신뢰의부재-모든노드의검증
2.3.3비동기화시스템에서의탈중앙화합의
2.3.3.1서로다른진실의충돌
2.3.3.2서로다른진실의통일-탈중앙화합의
2.3.3.3거래의안정성-확인
2.3.4블록의구조
2.3.4.1블록헤더
2.3.5트랜잭션
2.3.5.1UTXO
2.3.5.2코인베이스트랜잭션
2.3.6이중사용
2.3.7스마트컨트랙트
2.3.8비트코인지갑
2.3.8.1계정관리를위한개인키/공개키생성및관리
2.3.8.2비트코인거래를시스템에제출
2.3.8.3비트코인잔액관리

3장.비트코인블록체인기반기술

3.1해시함수와비대칭암호화기법
3.1.1SHA-256과해시퍼즐
3.1.2머클트리
3.1.3암호화기법
3.1.3.1비대칭암호화기법
3.1.3.1.1개인키로암호화-전자서명
3.1.2.1.2공개키로암호화-비밀보장및신원증명
3.1.3블록체인의전자서명과비대칭암호화
3.2작업증명과지분증명
3.2.1작업증명
3.2.1.1비트코인의작업증명-해시퍼즐
3.2.1.2비트코인해시퍼즐
3.2.1.3해시퍼즐의난이도
3.2.1.4비트코인의난이도조절
3.2.1.5연쇄해시를이용한비가역성
3.2.2지분증명
3.2.2.1잃을것이없는딜레마
3.2.2.2지분증명의안전성
3.3하드포크와소프트포크
3.3.1과거에는무효하던규칙을유효화-하드포크
3.3.2과거에는유효하던규칙을무효화-소프트포크
3.3.3세그윗과세그윗2x
3.451%공격
3.5비잔틴장군문제와블록체인
3.5.1고장-중단모델
3.5.2비잔틴장군모델
3.6블록체인과보안
3.6.1블록체인을둘러싼보안환경
3.6.2블록체인-내재적안전성
3.6.3비트코인시스템-응용적안정성
3.6.3.1코어소프트웨어시스템의안전성
3.6.3.2기본설계의안전성
3.6.3.2.1해시퍼즐과난이도조절의결함
3.6.3.2.2인센티브공학적결함
3.6.4비트코인지갑-개별적안전성
3.6.4.1지갑소프트웨어자체의문제
3.6.4.2지갑사용자의문제
3.6.5중개소등외부환경-외재적안전성

4장.이더리움블록체인

4.1이더리움과계정
4.1.2EOA-기본거래계정
4.1.3계약계정과EVM
4.1.4개스
4.1.4.1개스라는메타단위
4.1.5이더리움의블록구조
4.1.5.1엉클블록
4.1.5.2확장머클트리루트데이터
4.1.5.3블록의개스조절
4.1.5.4로그브룸
4.1.5.5제로지식증명
4.2이더리움트리구조
4.2.1확장머클패트리샤트리
4.3이더리움해시퍼즐
4.3.1해시퍼즐의계산
4.3.2이더리움의난이도조절
4.4이더리움과스마트컨트랙트
4.5이더리움과디앱
4.5.1디앱과정보노출의딜레마
4.5.1.2인증기반의블록체인?
4.5.1.3하이브리드시스템?
4.6샤딩과지분증명

5장.하이퍼레저와블록체인

5.1하이퍼레저패브릭
5.1.1하이퍼레저패브릭의기본작동원리
5.1.2패브릭대블록체인
5.2변종블록체인과내부자위협

6장.블록체인바로알기

6.1탈중앙화
6.1.1중개인이필요없는탈중앙화플랫폼
6.1.2탈중앙화의비용
6.1.3DAO와탈중앙화의허상
6.1.4TheDAO사건-탈중앙화의민낯
6.1.5탈중앙화의동의어는통제불능
6.1.5.1거대채굴업자들
6.1.5.2암호화폐재단
6.1.5.3중개소
6.2ICO
6.3블록체인은보안도구가아니다
6.3.1프라이버시보호와정보보호
6.3.2해시함수와보안
6.3.3리스크와보안
6.4블록체인은핀테크도구가아니다
6.4.1오픈플랫폼
6.4.2금융규제개혁
6.4.3개인정보활용-마이데이터
6.5블록체인은데이터베이스가아니다
6.6블록체인과인센티브공학
6.7중앙화된블록체인
6.8블록체인의3대위협요소
6.8.1블록체인데이터크기
6.8.2시스템의독점
6.8.3양자컴퓨터
6.8.3.1암호와해시는반드시풀린다

7장.블록체인과상생경제

7.1토큰이코노미의부각
7.2상생경제와블록체인
7.3개념과구현의분리
7.3.1블록체인과빅데이터
7.3.2일회용블록체인
7.3.3블록체인과범용성
7.4블록체인과공포마케팅
7.5기술대콘텐츠
마무리하며

부록1.비트코인블록의구조
부록2.해시퍼즐개념설명
부록3.비트코인주소
부록4.트랜잭션스크립트

참고문헌
찾아보기

[작가의말이어서]
도대체블록체인은어디에있는것일까?블록체인의효용은과연무엇이며,그미래는어떻게될것인가?이책은이제여기에대한답을한다.
전작인『비트코인과블록체인,탐욕이삼켜버린기술』에서는블록체인에대한기술적평가나의미에대해서는분량을크게할애하지않았고,다양한의견을소개하는등단순사실설명에만주력했다.그러나이책은블록체인의효용과실체를객관적으로평가하고설명하는것을주목적으로하고있다.따라서완전한이해를위해서는블록체인에대해최소한의지식이나최소한의전산지식이필요하다.블록체인을처음으로접한다거나원리를먼저쉽게배우고싶다면,이책보다는전작인『비트코인과블록체인,탐욕이삼켜버린기술』을읽어보길권한다

★이책에서다루는내용★
이책은블록체인기술이라는것이도대체무엇인지,미래에는어떠할것인지그실체를명확히알려주는해설서이다.이를위해블록체인이만들어지게된역사적배경은물론그작동원리를상세히설명해준다.이를통해진정한효용이무엇인지알려준다.수많은블록체인들중가장대표적인비트코인,이더리움그리고하이퍼레저의작동원리를각각설명하고비교하며,이들이과연어떤효용을가지고있는것인지,미래에는어떨것인지명쾌한해답을던져준다.

★이책의대상독자★
불필요한수학적기호나전산용어는최대한자제했지만,블록체인에대해최소한의지식을갖춘독자에좀더초점을맞췄다.그러나블록체인에대한배경지식이없더라도최소한의전산관련지식을갖추고있다면,무난히이해할수있을것이다.이책은특히현업에서블록체인의도입을검토하고있는담당자나그동안블록체인의실체나실질적인효용에대한명확한가이드라인에목말라했던사람들에게적합하다.

★이책의구성★
1장,‘혼란의시작-용어의정의’에서는여러용어를정의함으로써정보전달에있어서의혼란을최소화한다.특히블록체인의효용과많이혼동하는‘디지털화의효용’을시작으로‘디지털자산’,‘탈중앙화’등에대해명쾌하게설명한다.
2장,‘디지털화의효용대블록체인의효용’에서는비트코인블록체인의기본원리를설명한다.비트코인이탄생한배경인‘사이퍼펑크’와프라이버시보호에대해자세히알아보는것으로시작해리더선발과전체노드의검증,동의및합의를거치는블록생성과정사이클에대해자세히설명한다.
3장,‘비트코인블록체인기반기술’에서는블록체인의기반기술이되는해시함수와비대칭암호화기술,전자서명,작업증명과지분증명,해시퍼즐과난이도조절,하드포크와소프트포크등에대해자세히알아본다.
4장,‘이더리움블록체인’에서는이더리움에대한설명으로비트코인주소와는다른이더리움의계정이란것이어떤것인지알아보고,계약계정과EVM,개스,머클패트리샤트리,이더리움의해시퍼즐과난이도조절,이더리움의스마트계약등에대해서도상세히알아본다.
5장,‘하이퍼레저와블록체인’에서는하이퍼레저의원리와구성에대해알아보고,하이퍼레저패브릭의기본작동원리와개념을설명한후하이퍼레저를블록체인이라부를수있는지에대해생각해본다.
6장,‘블록체인바로알기’에서는블록체인의진정한효용에대해종합적으로분석해본다.탈중앙화의개념과함께보안도구나핀테크도구로오해받는블록체인의진정한효용이무엇인지에대해서도자세히설명한다.
7장,‘블록체인과상생경제’에서는블록체인을단순히네트워크를구성하는소프트웨어기술로서가아니라상생경제의플랫폼이라는관점에서그무궁무진한가능성에대해설명한다.개념과구현을분리한다는것이무엇인지,그럴경우만들수있는네가지조합,또미래의기업경쟁력의핵심은적절한데이터를효율적으로확보하는데있으며이를위해블록체인의기술이아닌개념이어떻게활용될수있는지설명한다.그밖에블록체인의기술과콘텐트적측면이어떻게다른지에대해서도자세히설명한다.