[전망2019/기술/ⓛ]샤딩, 플라즈마...다양한 실험속 과제 던져준 2018년
[전망2019/기술/ⓛ]샤딩, 플라즈마...다양한 실험속 과제 던져준 2018년
  • 박현제 서강대학교 교수
  • 승인 2018.12.13 16:02
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박현제 서강대 교수, 블록체인 기술 2018년 결산 및 2019 전망(상)

 

2019년은 인터넷에 패킷이 전송된 지 50년이 되는 해다. 세계에서 먼저, 또 최고 수준의 인터넷을 가꾸어 선진국의 입지를 다진 우리는, 이제 지난 반세기의 경험을 발판으로 삼아 앞으로의 입지를 강화해야 한다2019년은 또한 2의 인터넷’, ‘가치의 인터넷이라 불리는 블록체인 시대를 연 비트코인 메인넷이 공개되어 최초의 블록이 만들어진지 만 10년이 되는 해이기도 하다. 여러모로 인터넷에서는 세계사적으로 의미가 큰 해다.  2018년  블록체인 기술의 성과와 2019년을 이끌 기술 이슈들을 짚어본다.

2019은 인터넷 50년, 비트코인 10년이 되는 의미 있는 해다

 

2018년을 돌아보면 블록체인 분야는 롤러코스터를 탄 해였다. 1월 초 2,500만 원 이상을 호가하던 비트코인의 가격은 12월에는 400만원 밑으로 급락, 20178월 수준으로 후퇴했다. 이는 블록체인 업계의 다사다난한 2018년을 잘 보여주는 사례라고 할 수 있다. 가트너는 이를 가리켜 블록체인 기술이 환멸의 계곡에 막 진입했다고 평가하고 있다. 환멸의 계곡 시기는 블록체인 기술을 바탕으로 한 실험과 현실세계에 대한 접목이 기대에 부응하지 못함에 따라 신기술에 대한 관심이 줄어드는 단계를 의미한다.

 

2018년은 제3세대 블록체인 기술을 기반으로 한 플랫폼의 메인넷이 잇따라 발표되면서 블록체인 플랫폼간 경쟁이 본격화하기 시작한 해다. 세계적으로 100여개의 블록체인 플랫폼이 발표돼 1, 2세대 플랫폼인 비트코인과 이더리움의 단점에 대한 해결책을 제시하면서 다양한 산업 응용분야에 적용할 플랫폼을 지향하고 있다.

다양한 플랫폼 기술의 등장으로 생태계 구축이 새로운 화두로 부상했다.

 

다양한 플랫폼 기술의 등장에 따라 DApp과 사업 모델을 중심으로 하는, 생태계 구축을 중요시 하기 시작했다는 점도 중요한 변화라고 볼 수 있다.

블록체인이 블록체인 기술의 개념검증(PoC) 단계에서 벗어나 실제 사업 적용 사례가 생기기 시작했다. 캡제미니연구소와 가트너 등이 조사한 바에 따르면, 전체 기업 중 약 3%만이 블록체인을 실제 업무 환경에 적용하고 있다. 이처럼 아직 사업화는 미미한 수준이지만 국내외 금융기관이 금융서비스 일부에 암호화폐 및 블록체인 기술을 적용하기 시작했고 기업들 역시 물류와 공급망 관리에 블록체인 상용서비스를 점차 도입하고 있어, 2018년을 블록체인의 산업응용 서비스의 원년이라고 평할 수 있을 것이다.

4차 산업혁명과 다양한 기술의 융합
4차 산업혁명과 다양한 기술의 융합

 

가트너는 2019년을 지배할 신기술 10선에 3년 연속 블록체인을 포함시켰다. 이미 블록체인 기술이 세상에 선을 보인지 10년이 흘렀지만, 아직도 주요 기술들은 향후 5년에서 10년이 흘러야 완숙해질 수 있을 것이라고 예측하면서, 현재의 미숙한 블록체인 기술에 대한 성급한 판단을 자제하라고 말하고 있다.

 

성능과 속도의 향상, 분산합의, 어떤 토끼를 잡을까

3세대 블록체인 플랫폼이 가장 먼저 해결하려는 이슈는 성능의 향상이다. 성능에서 제일 강조하는 문제는 초당 24,000개의 트랜잭션을 처리할 수 있다는 비자 시스템에 필적할 만한 트랜잭션 처리 속도(TPS)를 달성하는 블록체인 플랫폼을 개발하는 것이다. 최근에 등장한 3세대 플랫폼들은 10TPS 정도에 불과한 이더리움의 성능을 크게 개선하고 있다.

올해 메인넷을 발표한 EOS나 프라이빗 블록체인인 하이퍼레저 패브릭이 제3자의 다양한 조건의 실험에서 이더리움의 100배인 1,000TPS를 달성한 것으로 보고되고 있다. 물론 일부 플랫폼이 10TPS 혹은 100TPS가 가능하다고 백서를 통해 발표하고 있으나 실제 성능에는 다양한 요소들이 결합한다는 점을 감안하면 아직 현실세계에서 검증된 바는 없다. 성능문제는 다양한 기술이 개발되면서 수년 내에 해결될 전망이다.

 

또다른 중요한 성능요소는 트랜잭션 처리시간 즉 실시간에 근접하게 트랜잭션을 처리할 수 있느냐 하는 것이다. 이더리움이나 비트코인이 트랜잭션을 확정하는 데 수 분에서 수 시간 걸리는 데 비해, 많은 3세대 플랫폼은 트랜잭션을 1분 이내에 확정한다.

이같은 처리속도는 오히려 신용카드보다 빠르다고 할 수 있지만 자동차와 스마트 팩토리처럼 고속으로 실시간 데이터를 주고받는 사물인터넷(IoT) 환경에서는 수백 밀리초(ms)이내에서 통신을 해야 하므로, 현재의 처리 속도로는 업무에 적용할 수가 없다. 분산 환경에서 처리를 하는 블록체인의 특성상, 수십 ms 이내에 처리할 수 있는 기술은 아직 개발되지 않아, 준 실시간 처리에 초점을 맞추어 기술을 개발하고 있다.

 

비트코인이나 이더리움 같은 단선적인 일차원의 체인에 의해 유지되는 시스템은 규모가 늘어나도 처리할 수 있는 성능은 고정된다. 또 전체가 경쟁하고 합의하는 작업증명(PoW) 방식으로는 성능이 저하될 수밖에 없다. 그래서 3세대 블록체인들은 다차원의 연결 기술을 활용한다.

 

이더리움 2.0의 성능 개선 방향(출처: 박재현, 코어 이더리움 프로그래밍)
이더리움 2.0의 성능 개선 방향(출처: 박재현, 코어 이더리움 프로그래밍)

 

한 개의 체인을 유지하는 것이 아니고 구간을 나누어(파티션) 병렬처리가 가능하도록 하는 기술(이더리움2.0에서는 샤딩이라고 부른다)을 적용하는 것. 트랜잭션 종류에 따라 체인을 구분해 처리하면 그만큼 성능이 향상될 수 있다. 계층별로 트랜잭션을 나누어 구성, 다계층 체인을 만들 수도 있다. 다만 이 경우 파티션을 통해 나누면 참여하는 노드의 수가 줄어들므로 51% 공격 가능성이 높아져, 이를 해결할 수 있는 관리의 문제가 새로이 부각된다.

 

또 다른 방식은 오프체인이라고 해서 처리의 일부과정을 블록체인 외부에서 수행하고 그 시작과 결과만을 메인체인에 등록해 동기화하는 방식(이더리움2.0에서 적용하는 오프체인은 플라즈마라는 방식을 사용할 예정)이다. 일반 시스템을 사용하므로 다른 노드들이 보증해 주는 합의 기능이 생략되어 오버헤드는 크게 줄어들지만, 오프체인에서 발생하는 문제에 대해서는 블록체인이 파악할 수 없다.

 

새로운 트랜잭션을 검증받기 위해, 이전의 트랜잭션을 검증하도록 해 노드의 참여가 확대될수록 트랜잭션 처리가 더욱 빨라지도록 설계한 DAG(방향성 비순환 그래프)도 주목받고 있다. 이 기술은 탱글 플랫폼에서 소개된 이후 제3세대 플랫폼들이 자주 채용하는 블록체인 기술의 한 지류를 형성하고 있다.

탱글의 DAG 기반 플랫폼 노드 구조
탱글의 DAG 기반 플랫폼 노드 구조

 

PoW처럼 모든 노드가 참여하는 합의방식은 규모가 커질수록 성능이 떨어진다. 이더리움 2.0이 사용할 지분증명(PoS) 혹은 EOS, 비트쉐어 등이 사용하는 위임지분증명(DPoS, 20여명의 대표자에게 합의를 위임하는 방식) 등 성능을 높일 새로운 합의 방식들이 개발되고 있지만 위임자끼리의 담합 등 시스템의 안정성을 훼손시킬 위험이 있다.

하이퍼레저 같은 사설 플랫폼은 사전에 정의한 자들만 노드를 운영하도록 함으로써 분산성 대신에 안정성을 극대화하는 방식을 택했다. 현재까지는 규모의 경제를 획득한-PoW 방식을 채택하고 있는-비트코인과 이더리움만이 안정성을 인정받고 있어 , 3세대 플랫폼에 대해서는 아직 더 검증이 필요한 상황이다.

성능과 분산성, 안정성과 거버넌스는 동시에 달성하기 어려워, 어느 한쪽을 강조하면 다른 쪽은 양보해야 하는 관계이므로, 시스템의 철학에 따라 플랫폼의 특성이 달라질 수 있다. 인터넷은 완전 분산 시스템에서 규모의 문제를 해결하기 위해 도메인네임 시스템을 채택했다. 이를 통해 완전 분산을 포기하고 계층화에 의한 과점 구조 기반의 거버넌스로 전환한 것이다. 이 인터넷이 블록체인 기술과 만나 어떻게 상호 영향을 주게 될지 기대되는 관찰 포인트다.

 

대용량 저장소 문제도 블록체인이 해결해야 할 또 다른 도전이다. 비트코인은 암호화폐 거래를 위한 원장정보만 관리하며, 이더리움은 이진법으로 처리된 스마트계약 정보와 텍스트 기반의 상태 정보만 보관한다.

그래서 비트코인은 운영한 지 10년이나 됐지만 전체 원장크기가 약 190GB에 불과하다. 오디오, 비디오 같은 멀티미디어 데이터는 해쉬 정보(암호화 된 식별정보)만 블록에 기록하고, 실 데이터는 오프체인 방식으로 외부에 보관한다. 마치 초기의 멀티미디어 데이터베이스에서 데이터베이스에는 파일 포인트 정보만 보관했던 것과 같은 모양이다.

해쉬 값을 보관하므로 멀티미디어 정보를 바꾸거나 조작하는 것은 거의 불가능할 수 있지만, 멀티미디어 파일을 파괴하는 것에 대해서는 대책이 없다. 최근의 증거자료들을 확보하지 못해 미궁에 빠지곤 하는 상황 때문에 사회 이슈가 되곤 하는데 현재 오프체인 기반의 블록체인 기술은 이러한 문제를 해결할 수가 없다.

 

*더비체인이 2019년 블록체인 전망을 담은 '2019 블록체인 대전망 보고서'를 발간했습니다. 내려받기는 아래 링크에서 하실 수 있습니다.

http://www.thebchain.co.kr/image/Thebchain%202019%20Blockchain%20Report.zip

 

박현제 서강대 교수
박현제 서강대 교수

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