월스트리트 애널리스트의 비트코인 소개:
- 돈의 차원
- 비트코인이 하는 일
- 비트코인이 작동하는 방식
- 비트코인의 화폐적 속성
비트코인의 역사
2008년 10월, 정부의 은행 시스템 구제 조치로 인한 세계 경제 불황 속에서, 사토시 나카모토라는 가명으로 비트코인: P2P 전자 현금 시스템이라는 제목의 백서가 발표되었다. 이 백서는 결합된 기술의 융합을 요약하여 최초의 성공적인 디지털 화폐 형태를 창출하였다. 이러한 기술들은 디지털 화폐를 만들기 위한 40년간의 시도와 실패의 결과물이다 — 아래는 약 100개의 실패한 시도의 목록이다:
페이팔도 그 목록에 포함되어 있다 — 그들의 원래 아이디어는 휴대 기기에서의 암호화된 결제였다. 그들은 이 아이디어를 실행할 수 없었고, 이를 포기함으로써 생존했다. 위의 표에 있는 많은 프로젝트들은 비슷한 이야기를 가지고 있으며, 비트코인과 같은 것을 만들려다 실패했다. 회고해보면 그들의 근본적인 문제는 처음부터 회사를 만들려고 했다는 것이다. 그러나 각 실패를 통해 지식이 축적되었고, 세상은 디지털 화폐에 한 걸음 더 가까워졌다.
디지털 화폐를 만들려는 많은 시도는 1990년대 인터넷의 성장과 함께 시작된 사이퍼펑크 운동에서 비롯되었다. 사이퍼펑크들은 방어 기술이 개발되지 않으면 인터넷이 정부 감시 장치가 될 것이라고 믿었다.
정부가 국가 방화벽을 구현하기 전, 소셜 미디어 웹사이트가 우리의 개인 데이터를 판매하기 전, NSA의 프리즘 프로그램 이전, 그리고 대형 기술 기업들이 정치적 운동을 체계적으로 검열하기 전, 사이퍼펑크들은 이 새로운 세상을 예견하며 작업하고 있었다. 그들은 암호학, 컴퓨터 과학, 오스트리아 경제학 및 자유주의 등 다양한 지식의 독특한 교차점 덕분에 이를 예측할 수 있었다.
암호학은 디지털 암호화를 가능하게 하여 인터넷에 대한 주권의 영향을 제거한다. 그러나 정부의 통제에서 자유로운 경제를 가지려면 자율적인 형태의 디지털 화폐도 필요하다. 디지털 화폐는 암호화된 온라인 경제가 가치를 자유롭게 전송하고 디지털 세계에서 자유롭게 조직할 수 있게 한다.
다음은 비트코인의 창출로 이어진 주요 사건의 요약이다:
- 공개 키 암호화: 1970년대에 시작되어 불안전한 통신 채널을 통해 공개 키를 사용할 수 있게 했다. 정부는 범죄자들이 이를 사용할 것이라는 이야기를 통해 이 새로운 기술을 통제하려 했다. 그들은 결국 이 전투에서 패배했고, 이 기술은 이제 인터넷 통신의 기본 보안의 일부가 되었다. 현대 기술의 많은 부분에서 암호화에 사용된다.
- 디지털 서명: 1989년 데이비드 차움에 의해 개발되어 디지캐시라는 회사를 설립하는 데 사용되었다. 이는 개인이 공개 키와 연결된 개인 키를 가지고 있다는 것을 증명하는 서명을 생성할 수 있게 하였으며, 개인 키를 공개하지 않고도 가능하게 했다. 그러나 차움의 회사는 제3자를 신뢰하지 않고 서명을 검증할 방법을 찾지 못했다.
- 디지털 희소성: 디지털 화폐는 컴퓨터의 비트에 불과하기 때문에 누군가가 이를 복사하는 것을 막을 방법은 무엇인가? 화폐는 기본적인 가치를 가지려면 희소해야 한다. 현실 세계에서 희소한 것은 수가 적거나 찾기 매우 어렵다. 아담 백은 1997년 해시캐시 제안에서 이 현실 세계의 문제를 계산 퍼즐로 재현했다. 컴퓨터는 수학에 능하지만, 어떤 수학 문제는 추측을 통해서만 해결할 수 있다. 충분히 큰 숫자를 사용하면 이러한 문제는 컴퓨터가 추측으로 해결하기 매우 어려워질 수 있다. 화폐의 생성을 이러한 어려운 수학 문제의 해결과 연결함으로써 디지털 화폐가 희소해졌다. 비트코인에서는 이 개념을 작업 증명 합의 알고리즘이라고 하며, 이는 컴퓨터(채굴자라고 함)가 새로운 비트코인을 생성하기 위해 계산적으로 요구되는 퍼즐을 해결해야 한다. 이는 비트코인을 생성하는 데 비용이 들게 하여 희소하게 만든다.
- 블록체인: 블록체인의 개념은 1991년 하버와 스토넷타의 논문으로 거슬러 올라간다. 사람들은 시간이 지남에 따라 서버에 문서의 다양한 버전을 전송하는 아이디어였다. 서버는 이전 문서에 해시 포인터, 타임스탬프 및 서버의 디지털 서명을 추가하여 실제로 서버가 이를 서명했음을 확인했다(즉, 검증했다). 이는 목록에서 가장 최근 버전이 이전 버전과 연결되도록 하여 모든 버전 간의 체인을 생성했다.
- 해시 포인터는 문서의 시간적 목록에서 이전 문서를 해시하는 해시 함수이다. 이러한 함수는 대규모 데이터베이스를 텍스트 문자열로 압축하여 저장하며, 데이터베이스의 어떤 부분에서든 단일 변경이 문자열에 반영된다. 각 문서가 이전 버전에 대한 해시 포인터를 포함하면, 그 계보에 대한 변경 사항이 현재 문서의 해시 포인터의 변경을 통해 명확하게 드러난다. 각 문서에 타임스탬프를 추가하면 시간적 목록이 생성되고, 디지털 서명을 사용하면 어떤 서버가 문서 업데이트를 서명했는지 증명할 수 있다. 이러한 모든 조치를 결합하여 정보의 검증된 체인을 생성하여 그 역사에 대한 어떤 변조도 즉시 드러나게 한다.
요약하자면, 디지털 서명은 신원을 디지털 방식으로 확인하는 검증 가능한 방법을 생성한다. 이 디지털 서명이 블록체인 데이터 구조에 통합되면, 시간적으로 연결된 불변의 데이터 기록이 생성된다. 이러한 기술들은 디지털 화폐에 고유한 문제를 해결하는 데 사용될 수 있다. 그러나 그 디지털 화폐의 공급은 희소해야 하며, 이 문제는 공급을 조절하기 위해 계산적으로 집약적인 퍼즐(해시 함수를 통해)을 사용하여 해결되었다.
그러나 이러한 발전 중 어느 것도 기록된 원장 간의 노드 간의 불일치를 해결할 방법을 찾지 못했다. 비트코인은 이러한 최종 도전을 해결했다. 아직 완전히 이해되지 않을 수 있지만, 곧 이해될 것이니 혼란스럽다면 계속 읽어보라.
비트코인은 디지털 서명, 블록체인 데이터 구조 및 계산 퍼즐을 활용하여 역사상 처음으로 분산형 디지털 화폐를 성공적으로 생성했다.
비트코인
사토시는 2007년 5월경 비트코인 코딩을 시작하고 2008년 5월 www.bitcoin.org를 등록했다고 한다. 2008년 10월 그는 비트코인 백서와 코드를 발표했다. 비트코인 네트워크는 2009년 초에 가동되었다. 첫 번째 거래는 할 핀니에게 전송되었고, 사이퍼펑크 커뮤니티는 비트코인을 P2P 거래에 사용하도록 장려하기 시작했다.
사이퍼펑크들의 선견지명은 놀랍고, 그들이 한 일은 용기가 필요했다. 그들의 인터넷 화폐 발명에 대한 탐구는 오스트리아 학파에 뿌리를 둔 경제학자들에게서 영감을 받았다.
1984년, 노벨 경제학상 수상자인 프리드리히 하이에크는 다음과 같이 말했다:
“우리가 정부의 손에서 그 것을 빼내기 전에는 좋은 화폐를 다시 가질 수 없을 것이라고 믿지 않는다. 즉, 우리는 정부의 손에서 폭력적으로 빼낼 수는 없고, 우리가 할 수 있는 것은 그들이 막을 수 없는 무언가를 교묘하게 도입하는 것이다.”
1999년 노벨 경제학상 수상자인 밀턴 프리드먼은 다음과 같이 말했다:
“인터넷은 정부의 역할을 줄이는 주요 세력이 될 것이라고 생각한다. 그러나 곧 개발될 것이지만, 신뢰할 수 있는 전자 현금, 즉 인터넷에서 A에서 B로 자금을 전송할 수 있는 방법이 부족하다. A는 B를 모르고 B는 A를 모른다.”
2008년 이 비전은 현실로 나아가는 여정을 시작했다. 사토시는 거인들의 어깨 위에 서서 분산형 디지털 화폐를 창조했다.
비트코인이 하는 일
비트코인이 하는 일은 그것이 왜 가치가 있는지와는 별개의 질문이다. 비트코인을 가치 있게 만드는 것은 그것을 사용하기로 결정한 사람들의 네트워크이다. 이 사람들이 왜 비트코인을 사용하기로 결정했는지를 이해하려면 비트코인이 어떻게 작동하는지를 이해해야 한다. 이는 도전적일 수 있으며, 비트코인의 기술은 대부분의 사람들에게 낯선 기술 개념의 융합이기 때문이다.
비트코인 프로토콜은 전 세계 누구에게나 희소한 돈을 보낼 수 있게 해준다. 이 능력은 간단하게 들리지만, 강력하다. 지금 당장 은행에 전화하여 다른 나라의 누군가에게 상당한 금액을 송금해 달라고 요청해 보라. 그렇게 하려고 다음 주를 보내고 정부에 의해 추적당하는 즐거움을 누려보라. 디지털 네트워크를 통해 몇 분 안에 대량의 가치를 이동할 수 있는 능력은 다른 곳에서는 존재하지 않는다.
페이팔이나 벤모, 캐시 앱은 어떨까?
이들은 모두 신뢰할 수 있는 제3자이며, 신뢰할 수 있는 제3자에게는 결과가 따른다.
- 그들의 규칙을 따라야 한다.
- 자신이 누구인지 알려야 한다.
- 그들이 정보를 안전하게 유지할 것이라고 신뢰해야 한다.
- 그들에게 자신의 돈에 대한 통제권을 줘야 한다.
내 마지막 진술에 “신뢰 없는”을 추가해 보자: 몇 분 안에 신뢰 없는 디지털 네트워크를 통해 대량의 가치를 이동할 수 있는 능력은 믿을 수 없을 만큼 강력하다. 이는 제3자를 신뢰할 필요가 없기 때문에 신뢰가 없다. 이는 제3자 중개인이 없는 분산형 네트워크이기 때문에 가능하며, 따라서 아무도 이를 통제할 수 없다; 이에 대해서는 나중에 더 설명하겠다.
2020년 4월, 11억 달러의 비트코인이 68센트의 비용으로 거래되었으며, 몇 분 만에 이루어졌다. 이는 거래자들이 누구의 규칙도 따르지 않고, 제3자에게 자신이 누구인지 말할 필요도 없으며, 아무에게도 정보를 신뢰할 필요도 없고, 아무에게도 통제권을 줄 필요도 없이 저렴하고 효율적으로 이루어졌다. 세계의 어떤 결제 시스템도 그 가격, 그 시간 내에 그만큼의 가치를 이동할 수 없다.
이것이 어떻게 가능한지 이해하려면 기술적으로 접근해야 한다. 나는 높은 수준으로 유지할 것이며, 더 깊은 설명은 내 책에서 확인할 수 있다.
단방향 계산
비트코인은 프로토콜 전반에 걸쳐 다양한 방식으로 해시 함수(해시라고도 함)를 사용한다. 가장 간단한 의미에서, 이는 단방향 계산을 생성할 수 있게 해준다 — A*B=C일 때, A 또는 B를 알지 못하면 A나 B를 찾을 수 없다(예: A와 C가 있을 때 B를 찾기 위해 나눌 수 없다).
비트코인에서 공개 키는 C, A는 개인 키, B는 모두가 알고 있는 값이다.
- A = 개인 키: 당신이 선택한 임의의 숫자.
- B = 이 변수는 공개적이며 모두가 알고 있으며 절대 변하지 않는다(비트코인에서는 secp256k1이라고 하며, 링크에서 더 읽을 수 있다).
- C = 공개 키: 비트코인 주소로도 알려져 있다(하지만 둘 사이에는 약간의 차이가 있다).
단방향 계산은 이산 로그 문제라는 해결할 수 없는 수학 문제에 의존하기 때문에 작동한다. 간단히 말해, 이해할 수 없을 만큼 큰 소수의 필드에서 유한 필드 수학을 사용하면 해결책을 찾기 위해 나누는 것이 사실상 불가능하다. 현대 암호학의 많은 부분이 이 해결할 수 없는 문제에 기초하고 있다. 만약 이 문제가 해결된다면, 우리의 암호 시스템 대부분이 무너질 것이다. 컴퓨터는 이론적으로 반복을 통해 해결책을 추측할 만큼 빨라질 수 있다(예: 양자 컴퓨팅을 통해). 그러나 이는 매우 가능성이 낮다. 이를 설명하기 위해, 비트코인에서 사용되는 소수는 2256~ 또는 1077자리 길이이다. 우주의 원자 수는 약 1080이다. 1조 대의 컴퓨터가 1조 개의 계산을 매 1조 분의 1초마다 1조 년 동안 수행해도 1056개의 계산보다 적다.
비트코인 주소와 디지털 서명
해시 함수와 디지털 서명은 비트코인의 기초를 만드는 데 사용된다. 이들은 비트코인 주소를 생성할 수 있게 해준다. 주소는 사람들이 비트코인을 보내고 받을 수 있는 곳이며, 디지털 서명은 개인 키를 공개하지 않고도 주소를 잠금 해제할 수 있는 개인 키를 알고 있음을 공개적으로 증명할 수 있게 해준다. 이를 위해 비트코인은 타원 곡선 디지털 서명 알고리즘(ECDSA)을 사용하며, 아래는 이 모든 것이 어떻게 연결되는지를 설명한다.
높은 수준에서 ECDSA가 작동하는 방식은 다음과 같다:
- 개인 키가 임의의 숫자로 생성된다. 보안 목적을 위해 좋은 무작위성의 출처가 중요하다.
- 개인 키는 비트코인 타원 곡선의 표준 점에 곱해져 공개 키를 생성하며, 이는 개인 키를 공개하지 않고도 공유할 수 있다.
- 그 후 공개 키는 해시되어 비트코인 주소를 생성한다. 개인 키가 나쁜 무작위성의 출처를 사용했다면, 주소에 보안 문제가 있을 수 있다.
- ECDSA 알고리즘은 개인 키에서 디지털 서명을 생성한다. 이 서명과 비트코인 주소를 사용하여 이제 네트워크의 다른 사람들에게 비트코인을 보낼 수 있다.
- 비트코인을 보낼 때, 거래에 대해 듣는 네트워크의 모든 노드는 당신의 주소와 함께 서명을 검증하고 당신이 보내려는 비트코인보다 적어도 그만큼의 비트코인을 가지고 있는지 확인한다. 서명 검증이 실패하거나 당신이 소유한 비트코인의 양이 부족하면, 거래는 네트워크에서 삭제된다.
거래 메커니즘
비트코인에서 모든 거래는 입력과 출력을 가진다. 비트코인을 보낼 때 입력은 당신의 주소에 있는 양이며, 출력은 다른 주소로 보내는 양이다.
카니예 웨스트가 마이크 타이슨에게 비트코인 1개를 보낸다고 가정해 보자:
비트코인은 주소에 존재하며, 이는 향후 거래의 잠재적 입력과 출력이다. 비트코인 참가자들은 각 주소에 존재하는 모든 비트코인의 목록인 사용되지 않은 거래 출력(UTXO)을 유지한다. 이 목록은 네트워크 참가자들이 카니예가 마이크에게 보낸 비트코인 1개를 확인하는 데 참조하는 것이다. 거래 후 카니예의 주소는 비트코인 1개가 줄어들고 마이크의 주소는 비트코인 1개가 늘어난다. 이제 마이크는 UTXO의 업데이트된 목록에서 확인할 수 있는 비트코인 1개를 사용할 수 있다.
블록체인 데이터 구조
비트코인은 사람들이 거래를 생성할 수 있게 하며, 거래가 다른 노드의 검증을 통과하면 블록으로 집계된다. 이러한 블록은 연결되어 블록체인을 형성한다. 블록체인은 변경할 수 없는 원장으로 사용된다.
각 블록은 노드 간의 블록 검증을 쉽게 하기 위한 정보를 포함하는 블록 헤더를 가진다.
- 모든 거래는 트리(머클 트리)로 형성된 후 결합되고 해시되어 하나의 해시인 머클 루트가 남는다.
- 이전 블록 해시는 이전 블록의 블록 헤더의 해시이다.
- 나머지 카테고리는 채굴에 사용되며, 이는 나중에 논의될 것이다.
이 데이터 구조는 모든 것을 연결하여 컴퓨터가 비트코인 원장의 역사가 서로 일관된지 빠르게 검증할 수 있게 한다.
따라서 모든 거래는 블록 내에서 트리 구조를 통해 연결되며, 이전 블록 해시는 모든 블록을 연결하여 블록체인을 형성한다. 아래에서 모든 필드를 포함하는 블록 헤더를 볼 수 있으며, 여기에는 블록의 크기와 모든 거래가 포함된다.
이전 블록의 어떤 변경도 현재 블록에 즉시 반영되며, 이전 블록 해시가 변경되기 때문이다. 이 구조는 참가자들이 비트코인 거래의 동일한 역사에서 작업하고 있음을 빠르게 이해할 수 있도록 구현되었다. 이는 나쁜 행위자로부터 보호하는 버전 관리 방법이다. 이 모든 것을 완전히 설명하려면 비트코인 네트워크에 대한 이해가 필요하며, 이는 다음 에세이에서 다룰 것이다.
마지막으로, 메모리 풀을 이해하는 것이 중요하다. 거래 생성과 블록체인에 최종 기록되는 사이에는 기간이 있다. 이 기간 동안 거래는 해당 거래를 들은 모든 참가자에 의해 각자의 메모리 풀에 보관된다. 이는 채굴자가 거래를 블록체인에 게시하는 계산 퍼즐을 해결할 때까지 기다리는 대기실과 같다. 메모리 풀은 각 네트워크 참가자마다 다를 수 있다. 다음 블록을 찾은 채굴자의 메모리 풀이 블록체인에 삽입될 것이며, 이 채굴자가 포함하지 않은 거래는 다음 블록에 포함되기 위해 기다려야 한다.
이제 우리는 블록체인의 구조를 이해했다. 블록체인에 대한 이 요약은 비트코인 네트워크를 이해하지 않고는 불완전하다. 모든 사람이 거래에 대해 어떻게 알게 되는가? 모든 사람이 동일한 거래에 동의하는가? 그렇지 않다면, 블록체인의 여러 버전을 참조할 때 수천 명의 다양한 참가자 간의 합의는 어떻게 이루어지는가? 다음 에세이에서 설명할 것이다.
참고 문헌
- 비트코인 정복하기, 안드레아스 안토노풀로스, https://github.com/bitcoinbook/bitcoinbook
에릭 야크스는 사모펀드 산업에서 왔으며, CFA 자격증을 보유한 비트코인 평민이자 제7의 자산: 비트코인과 화폐 혁명의 저자이다 — 돈, 은행 및 비트코인에 대한 포괄적이고 기술적인 자료이다. 그는 금융 서비스를 통해 비트코인 생태계를 활성화하는 데 열정을 가지고 있으며, 비슷한 관심이 있다면 그에게 DM을 보내라 @ericyakes.
이 글은 에릭 야크스의 게스트 포스트이다. 표현된 의견은 전적으로 그들의 것이며 BTC Inc 또는 비트코인 매거진의 의견을 반드시 반영하지는 않는다.
