블록체인 코스 #9: 분산원장 정의와 동작, 중앙집중형 비교

독자는 이 글을 통해 분산원장(DLT)의 개념과 작동 원리를 빠르게 파악하고, 중앙집중형 원장과의 차이를 실무적으로 설명할 수 있게 됩니다.

왜 ‘원장’을 다시 정의할까

• 원장은 거래·소유권·자산을 기록하는 데이터베이스입니다.
• 전통적 원장은 중앙기관이 기록을 독점하고 신뢰를 제공합니다.
• 블록체인은 이 신뢰를 네트워크 참여자 합의로 대체해 단일 장애를 줄입니다.

“디지털 타임스탬프 시스템”은 위변조 방지를 위한 출발점이었고, 비트코인은 이를 탈중앙 합의로 확장했습니다.

중앙집중형 원장의 한계

• 중앙화 신뢰: 기관의 권위·법적 담보에 의존합니다.
• 단일 장애점(SPOF): 서버 장애·침해 시 원장 지속성과 가용성이 흔들립니다.
• 투명성 제약: 기록에 대한 독자적 검증이 어렵고 사후 감사 비용이 큽니다.
• 효율성 편향: 빠른 처리의 이점이 있으나, 거버넌스와 감사를 희생하기 쉽습니다.

분산원장이란 무엇인가

• 정의: 중앙 서버 없이 다수 노드가 동일한 원장 사본을 보유·동기화하는 데이터베이스.
• 핵심 성질
  • 분산성: 데이터 복제와 배포로 단일 장애를 회피.
  • 변경 불가능성(불변성): 합의 후 기록은 역변조가 극도로 어려움.
  • 투명성: 검증 가능한 동일 뷰(일관성) 공유.
  • 탈중앙 거버넌스: 추가·수정은 사전 정의된 규칙과 합의로 결정.

DLT의 작동 방식 한눈에

1. 트랜잭션 생성: 사용자가 전송·기록 요청을 만들면 네트워크로 브로드캐스트됩니다.
2. 전파(가십): 노드 간 P2P로 메시지를 교환해 미검증 트랜잭션 풀을 구축합니다.
3. 검증과 합의: 규칙 준수(서명, 잔액, 논스 등) 확인 후 PoW, PoS, PBFT 등으로 순서를 결정합니다.
4. 기록과 확정성: 합의된 묶음이 원장에 추가되고, 체인 재구성 기준에 따라 확정성(finality) 을 획득합니다.
5. 노드 동기화: 라운드마다 최신 상태를 수렴해 모든 정직한 노드가 동일한 원장을 보게 합니다.

팁: 퍼블릭 체인의 확정성은 확률적일 수 있고(예: PoW), 허가형 BFT 계열은 결정적 확정성을 제공합니다.

종류와 활용 맥락

• 퍼블릭 분산원장: 누구나 참여·검증 가능(예: 비트코인, 이더리움). 검열 저항과 개방형 혁신에 적합.
• 프라이빗 분산원장: 단일 조직이 권한을 관리. 규제·감사·내부 프로세스에 맞춤.
• 컨소시엄 분산원장: 다수 기관이 공동 운영. 상호 신뢰 기반의 산업 표준화 시나리오에 유리.

중앙집중형 vs 분산원장 비교

특징	중앙집중형 원장	비트코인식 분산원장
관리 주체	단일 기관	무허가 네트워크
데이터 저장	중앙 서버	다수 노드 복제
변경	관리자 수정 가능	합의 후 불변에 수렴
신뢰 근거	법·평판·감사	암호학·합의 규칙
투명성	제한적	체계적 공개 검증
단일 장애	존재	구조적으로 억제
확장성	수직 확장 유리	합의 비용으로 제약

주의: “확장성”은 맥락 의존적입니다. 퍼블릭 체인은 탈중앙·검열저항을 보존하는 범위에서 확장 전략이 설계됩니다.

블록체인과 DLT의 관계

• DLT는 분산 저장·검증이라는 상위 개념입니다.
• 블록체인은 DLT의 한 구현으로, 데이터를 블록으로 묶어 체인으로 연결하는 자료구조+합의 조합입니다.
• 즉, 블록체인은 DLT에 체인형 타임스탬프와 누적 작업/지분을 추가해 보안과 순서 보장을 강화합니다.
• 체인형이 아닌 DAG 기반 등 비블록형 DLT도 존재합니다.

설계 체크리스트(실무 관점)

• 위협 모델: 합의 실패·지연·포크·검열 시 복구 전략은?
• 데이터 모델: 거래 모델(계정/UTXO), 메타데이터, 프라이버시 요구?
• 합의 선택: PoW/PoS/BFT의 보안 가정·최종성·네트워크 가용성.
• 거버넌스: 프로토콜 변경, 키 로테이션, 롤백 정책.
• 운영: 모니터링, 키 관리, 백업 및 스냅샷 절차.

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분산원장은 신뢰를 코드와 합의로 재구성해 기록의 무결성과 가용성을 높입니다. —구독하고 연재를 따라와 주세요!