블록체인의 본질과 동작 원리 - 비트코인의 복잡한 수식에 함몰되지 말고 그 본질 및 철학을 바라보기 - (2022-09-26)

1. 고려대학교정보보호대학원
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1
블록체인의 본질과 동작 원리
- 비트코인의 복잡한 수식에 함몰되지 말고 그 본질 및 철학을 바라보기 -
2022-09-26

2. 고려대학교정보보호대학원
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 탈중앙화 : 이용자들이 서비스 운영에 참여 & 의견 충돌시
합의(인터넷 투표) 메커니즘을 통해 중재
 투명성 및 불변성 : 정보의 공개
 보상 (또는 채굴) : 이익의 공유
블록체인의 본질
2
블록체인을 적용한다는 것
= 중앙운영기관을 협동조합화 한다는 것 ⇒ “프로토콜 경제”

3. 고려대학교정보보호대학원
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비트코인의 탄생
3

4. 고려대학교정보보호대학원
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비트코인(Bitcoin)의 탄생
4

5. 고려대학교정보보호대학원
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5
전자화폐(Electronic Cash)의 기원
전자화폐 = 인터넷상의 현금

6. 고려대학교정보보호대학원
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왜 전자화폐(Electronic Cash)는 만들기가 어려운가?
6
+
Anonymity
Double-Spending

7. 고려대학교정보보호대학원
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eCash (1982)
7
전자화폐 이용자 A
상점 X
1. 전자화폐 발행
4. 장부에 해당 전자화폐가 사용된
기록이 있는지 여부를 확인
2. 지불
A→X: 1477
1477
3. 전자화폐
검증요구
6. 상품/서비스
5. 유효성 (신규사용
or 중복사용) 통보
1477
("Ancestor of Bitcoin and other cryptos, what is eCash?", May 1, 2020)

8. 고려대학교정보보호대학원
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A→X:
1477
(David Chaum, "Blind Signatures for Untraceable Payments", Crypto 1982)
8
전자화폐 이용자 A
상점 X
1. 전자화폐 발행
2. 지불
1477
3. 전자화폐
검증요구
6. 상품/서비스
5. 유효성 (신규사용
or 중복사용) 통보
1477
4. 블록체인에 해당 비트코인이
사용된 기록이 있는지 여부를 확인
Bitcoin (2008)

9. 고려대학교정보보호대학원
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9
전자화폐에는 블록체인이 꼭 필요하다?

10. 고려대학교정보보호대학원
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10
블록체인(Blockchain)의 기원

11. 고려대학교정보보호대학원
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11
블록체인의 작동 원리

12. 고려대학교정보보호대학원
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12
B→Y:1234
C→Z:1423
A→X:1477
B→Y:1234
C→Z:1423
A→X:1477
B→Y:1234
C→Z:1423
비잔틴 오류 (Byzantine Faults, 1982)
블록체인의 작동 원리

13. 고려대학교정보보호대학원
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13
블록체인의 작동 원리
Block (1MB)
Chain
Hash Hash Hash Hash
직전 블록의 요약정보(해쉬값)를
담고 있음 ⇒ 불변성 제공

14. 고려대학교정보보호대학원
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14
상점 Z
‘중복 사용’
‘중복사용’
‘중복사용’
1477
(Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" 2008)
비트코인 이용자 A
채굴자(Miner) / 노드(Node)

15. 고려대학교정보보호대학원
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15

16. 고려대학교정보보호대학원
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 Full Node : 처음부터 지금까지의 블록체인 기록을 모두
가지고 있는 컴퓨터 혹은 사람
 Miner : Full Node중 채굴을 하는 노드로, 새로운 블록을 생성하고
검증하는 역할을 담당
 Light Node : 전체 블록체인을 갖고 있지는 않으나, 필요시
Full Node의 기록을 공유 받아 Miner의 새로운 블록을 확인할
수는 있는 노드
수많은 블록들을 어떻게 보관할까?
16

17. 고려대학교정보보호대학원
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①+②+③의 조합에 따른 다양한 형태의 블록체인
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18. 고려대학교정보보호대학원
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블록체인의 진화, ‘블록체인 혁명’
18
세대 특징
블록체인에
저장 및 공동
관리되는 정보
사례
1세대 금융업(Bank)의 협동조합화 금융정보
탈중앙형 전자화폐,
비트코인
⇒ DeFi
2세대
인터넷 플랫폼 기업(Server)의
협동조합화
프로그램 코드
플랫폼형 전자화폐,
이더리움(스마트컨트랙트
& dApp)
⇒ DAO
3세대
국가 신원·등기업(Ownership)의
협동조합화
소유권 정보
DID(신분증)
⇒ NFT(등기권리증)

19. 고려대학교정보보호대학원
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이더리움과 스마트 컨트랙트
19

20. 고려대학교정보보호대학원
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20
Ethereum (2013)

21. 고려대학교정보보호대학원
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21
Ethereum (2013)
97
+ 100
+ 96
÷ 3
국영수평균계산(97,100,96)
1:
2:
3:
4:

22. 고려대학교정보보호대학원
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22
Ethereum (2013)
⇒

23. 고려대학교정보보호대학원
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23
Ethereum (2013)
↓

24. 고려대학교정보보호대학원
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24
입력
197 293 97.7
출력
상태
293÷3은
내가 계산!
Ethereum (2013) – 탈중앙화 및 투명성

25. 고려대학교정보보호대학원
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25
Gas
Smart Contract & dApp
현상금(Gas)
붙은 프로그램
97
+ 100
+ 96
÷ 3
국영수평균계산(97,100,96)
1:
2:
3:
4:
다양한 디바이스 지원
⇒ EVM
Ethereum (2013) – 불변성 및 보상
DApp
Smart
Contract

26. 고려대학교정보보호대학원
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26
Ethereum (2013) – 블록체인 투명성의 부작용 방지
97
+ 100
+ 96
÷ 3
국영수평균계산(97,100,96)
1:
2:
3:
4:
Zero-Knowledge
Proof
개인(비밀)정보보호

27. 고려대학교정보보호대학원
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함부로 중단되거나 변경되지 않는 앱. 아이템이 영원히 남는 앱.
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28. 고려대학교정보보호대학원
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28
DAO(Decentralized Autonomous Organization)
전통적 조직 다오(DAO)
수직적 구조 조직구조 수평적 구조
법
(조직 내규)
의사결정규약
코드
(스마트 컨트랙트)
중앙집권
간접민주주의
의사결정구조
분산형 거버넌스
직접민주주의
기성화폐 거래방식 암호화폐, NFT

29. 고려대학교정보보호대학원
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29

30. 고려대학교정보보호대학원
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30
스테이블 코인(Stable Coin)

31. 고려대학교정보보호대학원
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31
레이어2(L2)란?

32. 고려대학교정보보호대학원
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둘 사이 의견 충돌시 해결 방안은? 그것도 중앙 신뢰기관의 도움없이…
- Zero-Knowledge Validity Proofs
- Interactive DepositSlashing Fraud Proofs
레이어2(L2)란?

33. 고려대학교정보보호대학원
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대체불가능토큰, NFT
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34. 고려대학교정보보호대학원
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NFT (등기권리증)
블록체인에 저장
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35. 고려대학교정보보호대학원
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Anatomy of NFT
Gas Fee 발생 원인

36. 고려대학교정보보호대학원
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NFT의 다양한 응용
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37. 고려대학교정보보호대학원
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암호화폐 (및 NFT) 해킹
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38. 고려대학교정보보호대학원
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암호화폐(또는 NFT) 매매란?
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39. 고려대학교정보보호대학원
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39

40. 고려대학교정보보호대학원
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전자지갑
: 전자지갑 주소

41. 고려대학교정보보호대학원
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암호화폐 거래소(CEX vs. DEX)
CEX(Centralized Exchange) DEX(Decentralized Exchange)
→
입출금

42. 고려대학교정보보호대학원
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IEO(Initial Exchange Offering) vs. ICO
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구분 ICO IEO
판매처 발행인의 웹사이트 거래소의 플랫폼
판매 당사자 프로젝트의 개발자(발행인) 거래소
스마트 컨트랙트 관리자 스타트업(발행인) 거래소
AML/KYC 발행인 거래소
마케팅 비용 많음 상대적으로 적음
심사 절차 없음 거래소 자체 심사설차
상장(Listing) 자동 상장 X 일반적으로 IEO 후 상장

43. 고려대학교정보보호대학원
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블록체인과 Web3.0
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44. 고려대학교정보보호대학원
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44
Read Only Read, Write Read, Write, Own

45. 고려대학교정보보호대학원
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블록체인은 단순 화폐의 혁명이 아닌 거버넌스의 혁명!
거버넌스: 정책 결정에 있어 정부(회사) 주도의 통제와 관리에서 벗어나 다
양한 이해당사자가 주체적인 행위자로 협의와 합의 과정을 통하여 정책을
결정하고 집행해 나가는 사회적 통치 시스템 - Jon Pierre & B. Guy Peters -
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46. 고려대학교정보보호대학원
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46

47. 고려대학교정보보호대학원
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47

48. 고려대학교정보보호대학원
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블록체인이 당면한 주요 문제들
48
부록

49. 고려대학교정보보호대학원
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49
탈중앙화(Decentralization) 문제

50. 고려대학교정보보호대학원
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확장성(Scalability) 문제
50

51. 고려대학교정보보호대학원
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PoW 에너지 낭비 문제
51

52. 고려대학교정보보호대학원
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개인정보보호 문제
52

53. 고려대학교정보보호대학원
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거래소 해킹 및 투명성
53

54. 고려대학교정보보호대학원
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54
표준화의 어려움 : 하드 포크

55. 고려대학교정보보호대학원
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PoW(Proof of Work) vs. PoS(Proof of Work)
55
부록

56. 고려대학교정보보호대학원
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56
(Crypto 1992)

57. 고려대학교정보보호대학원
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Block 78A…
previous block:
#497…
hash of transactions:
txn a78… ‖ signature
txn ffe… ‖ signature
txn 111… ‖ signature
txn 223… ‖ signature
…
random nonce (guess):
6138B
Block 087…
previous block:
#78A…
hash of transactions:
txn 839… ‖ signature
txn a76… ‖ signature
txn 91c… ‖ signature
txn 383… ‖ signature
…
random nonce (guess):
3004…
Hash output of
previous block
Proof of Work
depends on D leading zero bits
[Computationally Difficult Problem (Finding Partial SHA256 Hash Collisions)]

58. 고려대학교정보보호대학원
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(Source: Banksalad)
지분증명(PoS)이란? : Miner → Investor
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59. 고려대학교정보보호대학원
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블록체인의 본질과 동작 원리
- 비트코인의 복잡한 수식에 함몰되지 말고 그 본질 및 철학을 바라보기 -
2022-09-26