Block Chain 기술 동향
(1) 기술 동향 리스트업 소개
‘Web 3.0’에 대한 전 세계적인 관심이 가속화되고 있다. ‘탈중앙화’를 표방하는 Web 3.0은 일찍부터 4차 산업혁명 시대를 이끌 최신 기술이자 개인 맞춤형 차세대 인터넷 환경으로 불리며, 실리콘밸리를 비롯한 전 세계 IT업계가 주목하는 가장 핫한 관심사로 떠올랐다. 그렇다 보니 DAO(Decentralized Autonomous Organization, 탈중앙화 자율조직), 암호화폐, 비트코인, NFT(대체불가능토큰), De-Fi(탈중앙화금융), DApp(탈중앙화앱), DEX(탈중앙화 거래소) 등 낯선 용어들도 언론을 통해 심심찮게 접하게 된다.
COVID-19의 가장 뜨거운 감자가 되었던 ‘메타버스’와 ‘NFT’도 Web 3.0 환경에 적합한 기술로 언급되고 있다. 물론 일부 Web 3.0에 대한 회의적인 견해도 존재하나 Web 3.0이 차세대 인터넷이라는 것에는 많은 전문가들이 인정하는 분위기다. 그에 따라 본 리포트에서는 다가올 Web 3.0 시대를 맞아, Web 3.0의 개념과 특징을 살펴보고, 웹 3.0 환경을 구현할 ‘모듈러 블록체인’과 ‘영지식 증명’에 대해 살펴보고자 한다.
(KT-'웹 3.0(Web 3.0)'의 특징과 과제, '탈중앙화'를 꿈꾸는 미래형 인터넷 내용 참고)
(2) 기술 키워드 선정 이유
위와 같은 Blockchain 기술 동향을 바탕으로 선정하게 된 세 가지 키워드는 ‘Web 3.0’, ‘모듈러 블록체인’, ‘영지식 증명’이다. 모듈러 블록체인은 기존의 모놀리식 블록체인의 한계점을 해결할 수 있는 기술이다. 모듈러 블록체인의 개발이 성공하면, 블록체인 기술의 성능과 효율성이 제고됨으로써 새롭게 열릴 Web 3.0 시대의 기반을 만들어줄 수 있다. 발전한 기술을 통한 생산성 혁명은 더 많은 사람들이 Web 3.0에 참여할 수 있는 환경을 마련할 수 있을 것이다. 또한 이 생산성 혁명을 이뤄낼 수 있게 하는 하는 과정에 영지식 증명이 활용된다.
따라서 이 세 가지 키워드는 연계되어 있는 개념이며, 키워드에 대한 학습을 통해 블록체인 기술 최신 트렌드에 관한 전반적인 이해를 함양할 수 있다고 판단하였다.
Block Chain 기술 소개
Web 3.0
Web 3.0 기술 요약
Web 3.0은 플랫폼에 종속되는 기존의 웹 이용에서 벗어난 지능화 및 탈중앙화된 차세대 웹으로, 개인의 데이터에 대한 주권이 사용자에게 주어져 독립적이며 개인 맞춤형 서비스 제공이 가능하다.
Web 3.0은 ‘시맨틱 웹(Semantic Web)’으로도 불린다. 시맨틱 웹은 컴퓨터가 웹페이지에 담긴 내용을 이해하고 개인 맞춤형 정보를 제공하는 지능형 웹 기술로 일종의 ‘인공지능(AI) 웹’이다. 인공지능이 적용된 웹 3.0은 이용자가 원하는 맞춤형 정보도 선별하거나, 또는 이용자 데이터를 기반으로 맞춤형 정보를 재생산할 수 있다. 즉, 웹 3.0은 인공지능(AI)과 블록체인을 기반으로 맞춤형 정보를 제공하는 초개인화된(Hyper-personalized) 인터넷 환경을 뜻한다. Web 3.0에서는 새로운 데이터 규칙을 저장하는 ‘프로토콜’이 중요한 개념으로 등장하는데, ‘프로토콜’은 Web 3.0의 핵심 경제 주체로 웹 2.0의 ‘플랫폼’과 비교되는 개념으로 이해할 수 있다.
Web 3.0 상세 설명
Web의 진화 과정
Web의 진화 과정을 크게 Web 1.0, Web 2.0, Web 3.0으로 구분하면, Web 1.0은 초기 월드와이드웹(World Wide Web)이 등장한 시기의 버전으로 정보가 한 방향으로 흐르는 일방적이고 단순한 구조의 웹을 가리킨다. Web 1.0에서 발전하여 참여와 공유의 양방향 상호작용이 가능해진 것이 Web 2.0이다. Web 3.0은 앞으로 등장할 가장 최신의 차세대 버전 웹으로, 기존의 대형 플랫폼 중심에서 벗어나 탈중앙화 및 지능화된 웹을 의미한다.
출처: 매일경제
Web 3.0의 차별성
지금까지의 Web은 중앙 집중 방식으로 구축되어 특정 사업자의 시장 우월적 지위를 활용한 개인 데이터 독점과 오남용, 보안 취약점 노출, 불공정 거래, 후발 사업자 진입 제한 등의 다양한 문제점이 있다. 특히 플랫폼 기업들의 시장 우월적 지위를 활용한 데이터 독점이 가속화되어 플랫폼 중심의 광고 및 서비스 수익을 플랫폼 사업자가 독점할 수 있는 수익 분배 구조를 가지고 있다.
반면 Web 3.0은 블록체인 등 분산화 기술을 이용하여 서비스 참여자들이 수익을 공유하는 새로운 형태의 웹 동작 모델로, 사용자들이 데이터, 개인정보 등을 플랫폼에 종속되지 않고 개인이 소유 및 보호하는 탈중앙화웹(decentralized Web) 형태다. 이는 개인정보를 포함한 개인 이용자 데이터가 특정 사업자(플랫폼 사업자)가 제공하는 중앙 집중형 서버에 저장되는 것이 아니라 개인의 온라인 데이터 저장소나 클라우드 서비스 등에 저장되어 개인이 직접 소유하고 관리한다는 것을 의미한다. Web 3.0은 디앱(DApp)이라는 어플리케이션 블록체인 기술을 접목해 데이터를 관리하고, 트래픽이 몰려 사이트에 광고가 붙으면 회사가 아닌 이용자들이 수익을 가져갈 수 있다.
즉, 과거 웹 이용자들이 특정 거대 플랫폼 기업에 의존할 수 밖에 없었던 상황과 달리, 웹 이용자들의 데이터와 개인정보 등에 대한 데이터 주권(Data Sovereignty)을 회복해서 사용자에게 부여하는 형태의 웹이라고 할 수 있다.
Web 3.0의 주요 기술
웹 3.0 주요 기술로는 시멘틱 웹(Semantic Web), 블록체인(Block Chain), 메타버스(Metaverse) 등이 있다. 시멘틱 웹은 웹페이지의 정보를 개인 맞춤형으로 제공하고, 웹페이지 간에 정보의 제공과 연계를 실시간 지능화 시켜주는 기술로, 자연어를 이해하고 능동적으로 맞춤형 정보를 제공하는 지능적인 웹의 구현을 가능하게 한다. 시맨틱 웹이 실현되면 컴퓨터가 자동으로 정보를 처리할 수 있어 정보시스템의 생산성과 효율성이 극대화된다. 컴퓨터가 사람을 대신해 스스로 정보를 이해하고 가공해 새로운 정보를 만들어낼 수 있으며, 스스로 전자상거래를 할 수 있고, 기업의 시스템 통합(SI), 지능형 로봇 시스템, 의료 정보화 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.
분산화의 대표적인 기술인 블록체인은 사용자들이 데이터의 거래내역을 중앙 집중적인 플랫폼에 종속되지 않고 개인이 직접 소유하고 관리할 수 있도록 지원해 주는 기술이다. 향후 웹에 참여한 사용자들이 블록체인 기반의 데이터를 공유하고 활용하게 된다면 웹에 대한 탈중앙화의 구현도 가능하게 된다.
또한 현실 세계와 가상 세계를 넘나드는 메타버스는 디지털 융합을 구현하기 위한 다양한 기술을 제공하는데, 이러한 메타버스 기반 기술이 웹 3.0에 적용되면 현실과 가상을 넘나드는 서비스를 가능하게 한다.
Web 3.0의 운영구조와 서비스
Web 3.0 내 탈중앙화 자율 조직인 DAO (Decentralized Autonomous Organization)는 별도의 경영자나 최고 관리자 없이 지분을 가진 사람들끼리 투표로 조직을 운영한다. 웹 3.0에서는 탈중앙화 자율 조직이 서비스를 운영함으로써, 특정 기업이 독단적으로 서비스 운영 규정이나 수익의 배분을 임의로 결정할 수 없도록 하는 것이 일반적 사용 형태다.
웹 3.0을 활용한 서비스는 Web 3.0 브라우저(e.g. Brave), 탈중앙 클라우드 스토리지(e.g storj, IFPS 등), 탈중앙 SNS(e.g Steemit, Akasha 등), 탈중앙 신원 증명(e.g. 마이키핀, 이니셜, 옴니원, 마이아이디), 탈중앙 금융(DeFi) 등이 있다.
웹 3.0 코인 종류로는 파일코인, 코스모스, 시아코인, 하이브, 골랩, 스토리지, 베이직어텐션토큰, 알고랜드, 솔라나, 헤데라, 무사마, 랠리 등이 존재한다.
모듈러 블록체인
모듈러 블록체인 기술 요약
하나의 메인넷에서 모든 기능을 처리하던 기존의 ‘Monolithic blockchain’과 달리, Modular blockchain은 레이어를 구분하여 각 레이어 내 단일 기능을 수행함으로써 처리 속도를 제고하고, 기존에 있던 확장성 문제를 해결할 수 있게 해주는 열쇠이다.
모듈러 블록체인 상세 설명
모듈러 블록체인이 등장하게 된 이유는 블록체인의 ‘트릴레마’ 때문이다. 블록체인의 트릴레마는 탈중앙화, 확장성, 보안성이라는 세 가지 요소를 모두 충족시키는 것이 불가능하다는 점에서 오는 고충이다. 세 요소가 trade-off 관계에 있기 때문이다. 그간 이 트릴레마를 해결하고자 하는 시도가 이어져 왔고, 모듈러 블록체인은 트릴레마를 해결할 방식으로 제안되고 있는 개념 중 하나이다.
모듈러 블록체인은 기존의 모놀리식 블록체인(monolithic blockchain)과 대비되는 개념이다. 모놀리식 블록체인은 기존 메인넷에서 트랜잭션을 포함한 모든 기능을 단독으로 처리하는 블록체인이기 때문에, 세 가지 테마 중 ‘확장성’에 한계가 있었다. 블록체인의 ‘실행’과 ‘합의’까지 모든 기능이 하나의 노드에서 일어나야만 했기 때문이다. 반면, 모듈러 블록체인은 트랜잭션 실행, 보안, 데이터 가용성 작업 등을 각각 다른 레이어 내에서 처리하는 방식을 사용한다. 마치 자동차 제조업에서 노동자들이 분업을 실시하는 것과 비슷한 개념이다.
블록체인이 처음 개발되었을 때부터 레이어의 구분을 염두에 두고 개발된 것은 아니지만, 모듈러 블록체인은 이러한 분업을 수행하기 위해 레이어를 다음과 같이 4개로 구분하고 있다.
실행 레이어 (Execution Layer): 사용자가 트랜잭션에 서명을 하거나 스마트 컨트랙트를 배포하거나 자산을 보내는 등 블록체인과 상호작용하고, 그 상호작용이 수행되는 레이어.
정착 레이어 (Settlement Layer): 트랜잭션 수행에 대한 검증 레이어.
합의 레이어 (Consensus Layer): 트랜잭션의 순서를 정하는 레이어. (’정렬’하고 블록을 생성하는 과정)
데이터 가용성 레이어 (Data Availability Layer): Data Availability Problem 을 극복해낼 수 있도록 데이터의 가용성을 보장하는 레이어.
모듈러 블록체인은 이 4가지 레이어로 블록체인의 기능을 구분하고, 단일적으로 수행하는 것이 아니라 각각의 레이어에 맞는 블록체인을 개발하여 구동하므로 탈중앙성, 보안성, 확장성을 모두 충족시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기존에 발생했던 트릴레마의 원인이 하나의 메인 체인에서 모든 작업을 수행하였기 때문인데, 모듈러 블록체인은 분업을 통해 각 레이어 내의 처리 속도를 좀더 높일 수 있다는 장점이 있기 때문에 그 문제를 해결할 수 있다는 원리이다.
이 모듈러 블록체인 기술에서 가장 중요한 것은, 단순한 트랜잭션을 빠르게 처리하고 확장성을 높여주는 레이어2 솔루션의 역할이다. 레이어 2 블록체인은 사실상 모듈러 블록체인과 같은 의미로, 메인넷인 Layer1에서 트랜잭션을 처리하지 않고 별도의 블록체인 시스템인 Layer2에서 트랜잭션을 처리 후 메인넷에서 트랜잭션 결과에 대한 합의와 기록만 담당한다는 뜻이다. 속도 증가를 통해 모놀리식 블록체인의 고민이었던 확장성도 높이면서, 메인넷에 트랜잭션 결과를 기록하기 때문에 보안성도 기존처럼 확보가 가능하다.
모듈러 블록체인은, 업무의 분업화를 통해서 블록체인의 확장성과 효율성을 증진시키면서도, 탈중앙성을 훼손하지 않으려는 노력이다. 하지만 탈중앙성과 효율성을 이룬다고 대중화가 이루어진다는 말은 아니다. 누군가는 계속해서 중앙화되어있는 서비스를 이용할 수도 있다. 사람의 취향과 선호는 다 다르기 때문이다. 하지만 확실한 것은 블록체인의 성능이 더 좋아지고 생산성이 향상될수록 유저들이 블록체인을 사용하는 데에 방해요소가 줄어들게 된다는 것이다. 또 기존의 서비스들이 더 원활하게 블록체인 서비스와 이질감 없이 결합하여 대중들이 간접적으로 웹3 생태계에 참여하게 될 수도 있을 것이다. 분업이 노동의 패러다임을 바꾸면서 인류 생산성의 혁명을 일으켰듯, 모듈러 블록체인은 웹3에서의 패러다임 전환이 될 수 있을지가 업계의 관심사가 되고 있다.
영지식 증명
영지식 증명 기술 요약
영지식 증명은 반복과정을 통해 비밀번호를 공개하지 않고도 비밀번호를 안다는 사실을 검증할 수 있는 증명을 의미한다. 영지식 증명을 통해서는 검증자와 증명자만을 사실을 확신할 수 있으며 증명을 관찰하는 제 3자는 증명자가 정말로 해당 내용을 알고 있는지에 대한 정보를 확신할 수 없다는 특징이 있다. 이러한 특징으로 인해 영지식 증명은 정보를 ‘소유’할 수 있게 하는 WEB 3.0에서 정보가 생산 및 유통되는 과정 전반의 안정성에 있어 막대한 영향을 끼칠 것으로 예상된다.
영지식 증명 상세 설명
영지식 증명은 다자간의 비대면 통신 프로토콜에서 정보보호 기능을 제공하기 위해 적용하는 암호 프로토콜 중 매우 중요하고, 구현하기 까다로운 고급 암호 프로토콜의 한 종류로 취급된다.
위 그림과 같은 과정을 여러번 반복하여 ‘찰리(증명자)’가 비밀번호가 무엇인지 ‘스미스(검증자)’에게 이야기하지 않아도 ‘찰리(증명자)’가 비밀번호를 알고 있다는 사실을 ‘스미스(검증자)’가 신뢰할 수 있게 만드는 증명이 영지식 증명이다.
따라서, 영지식 증명은 3가지 조건을 충족시킬 때 성립되는데 첫째, 증명자가 검증자의 요구를 지속적으로 성공한다면 검증이 완전하다고 할 수 있어야 한다. 둘째, 증명자가 반복작업 동안 검증자를 완벽하게 속일 수 있는 확률은 0에 수렴해야 한다. 셋째, 검증자는 증명자가 비밀번호를 알고 있다는 사실을 납득하여도 비밀번호가 무엇인지는 알 수 없어야 한다. 최소한의 정보만 알릴 수 있다는 이러한 특징들로 인해 영지식 증명은 현재 개인정보보호를 중요시하는 프라이버시 코인에 주로 활용되고 있다. 영지식증명을 활용한 프라이버시 코인의 거래내역 자체는 누구에게나 공개된 블록체인에 게시되지만, 거래 상대자의 신원과 거래 금액은 암호화 되기 때문에 기밀성이 유지될 수 있기 때문이다. 즉, 영지식증명 기술의 활용은 거래 금액을 드러내지 않음과 동시에 거래 당사자들이 서로의 신원을 확인하지 않고도 디지털 자산을 교환할 수 있게 해주는 ‘거래의 익명화’를 실현 가능케 한다.
영지식증명을 활용한 암호화가 상용화될 수 있다면 보안성을 확보함과 동시에 롤업과 함께 활용하여 데이터 처리 및 공유 방식을 혁신해, 확장성까지 확보할 수 있을 것으로 기대되며 궁극적으로 ‘블록체인 트릴레마’를 극복 가능 할 것으로 전망된다.
웹 3.0의 어플리케이션은 종종 트렌잭션, 신원확인 및 데이터 공유를 포함하는데, 이 모든 것은 높은 수준의 개인정보 보호를 필요로 한다. 영지식증명 시스템은 이에 대해 기본 데이터를 밝히지 않고 트렌잭션이나 계산의 정확성을 입증할 수 있는 기밀성, 개인정보를 노출시키지 않고 신원의 진위를 확인할 수 있게 하는 신원보호, 데이터 노출 없이 개인 데이터에 대한 계산을 수행할 수 있는 데이터 개인정보보호를 구현 가능케 하기 때문에 웹 3.0 인프라의 핵심 기술로 평가받고 있다.
하지만 현재 영지식증명을 상용화하는 데에는 몇가지 허들이 존재한다. 1)먼저, 영지식 증명 시스템 자체가 구현하기 매우 까다로운 기술이며 매우 엄격한 수학적 증명을 요구하기 때문에 시스템이 복잡해질 수 있고, 시스템 설정이 조금만 바뀌어도 영지식 증명이 유지되지 못할 가능성이 크다는 점이다. 2) 또한, 영지식증명을 효율적으로 활용하기 위해서는 초기 시스템 환경 설정 단계에서 중앙 신뢰기관이 필요하기 때문에 궁극적인 ‘블록체인 트릴레마’ 극복이 정말로 가능한가에 대한 의문점이 존재한다. 3) 마지막으로 영지식 증명 시스템 자체가 계산 집약적이기 때문에 잠재적인 성능 병목 현상을 초래할 수 있다는 우려가 존재한다.
영지식증명의 종류
(a) 대화형 영지식 증명
-증명자와 검증자 간의 반복된 상호작용이 필요한 방식
-검증자가 도전을 제시하고, 증명자가 그에 대한 답을 제공함
(b) 비대화형 영지식 증명
-한번의 증명만으로 사실임을 증명할 수 있게 하는 방식
-연산이 복잡하지만 사용자에게 보다 편리한 경험을 제공할 수 있음