블록체인의 기본 개념을 제대로 알지 못하면 블록체인의 전반적인 가치나 잠재적인 영향력을 가늠할 수 없을뿐더러 블록체인이 창출하는 부가가치를 이해하기가 어렵다. 또한 (블록체인을 포함해서) 새로운 기술에 대한 개념적 이해가 부족하면 자극적이고 과장된 광고에 휩쓸려 비현실적이고 실현 불가능한 망상에 사로잡히기 쉬워 나중에 실망할 수도 있다. 따라서 이 책은 ‘블록체인의 기본 개념’에 집중한다.
<책 서문 발췌>

1. 소프트웨어 공학에서 변하지 않는 주요 개념들

1. 시스템을 보는 눈 장착하기

시스템을 계층과 측면으로 분리해 분석하기

시스템을 개념적으로 분리하기 위해 사용하는 구분 기준은 다음의 두 가지다.

응용계층 vs 구현계층
기능적 측면 vs 비기능적 측면

1. 응용계층 vs 구현계층

응용계층: 사용자의 요구사항
구현계층: 요구사항을 실현. 구성요소는 본질적으로 기술적이다. 응용계층에서 사용자의 필요사항을 만족시키기 위한 수단.

2. 기능적 측면 vs 비기능적 측면

기능적 측면: 시스템이 무엇을 하는가? 동사적 역할. e.g. 네트워크를 통한 데이터 전송, 음악 연주 등
비기능적 측면: 시스템이 무엇을 어떻게 하는가? 부사적 역할. e.g. 멋진 인터페이스, 실행속도가 빠른 소프트웨어
- 보안: 정확성을 포함하는 개념
- 무결성(integrity): 시스템이 의도한 대로 작동하는 것. 보안과 정확성 모두를 포함하는 개념

사용자는 응용계층의 기능적 측면을 중시한다.

응용계층의 기능적 측면은 사용자의 명확한 요구사항들이므로 시스템에서 가장 중요하게 부각된다. 반면 구현계층의 비기능적 요소는 시스템의 주요 요소가 아니라 아주 당연한 것으로 여겨진다. 그런데 비기능적 요소 중 무결성 같은 것은 눈에 보이지 않지만 매우 중요하다.

무결성의 주요 요소

데이터 무결성: 시스템에서 사용하고 유지 관리하는 데이터는 완전하고 정확하며 모순이 없다.
작동 무결성: 시스템은 의도한 대로 작동하며 논리적 오류가 없다.
보안: 시스템은 허가받은 사용자에게만 데이터 및 기능에 대한 접근 권한을 부여할 수 있다.

2. 큰 그림으로 바라보기

노드, 컴퓨터, 피어는 동일한 의미를 가질 때가 많지만 반드시 그렇지 않다. 구조에 따라 단일 컴퓨터가 복수의 노드 역할을 할 수 있고, 하나의 노드에 복수의 컴퓨터가 연결되어 있을 수도 있다.

피어:
- 전체 시스템 노드 중 나와 직접 연결된 노드. 이더리움에서 구분해서 사용한다.
- 일대일의 의미를 강조하거나 노드를 사용해 특정 행위를 하는 사람의 관점에서 피어라 부름.
노드: 보통의 책에서 전체 시스템 내의 한 요소임을 강조할 때 사용.
컴퓨터: 공유하는 자원 측면에 대해 기술할 때.

소프트웨어 아키텍처란 무엇이고 블록체인과 어떤 관계인가?

소프트웨어 시스템을 구현하는 방법은 여러가지가 있는데, 시스템 아키텍처는 필수적으로 결정해야 한다. 시스템 아키텍처는 구성요소를 구조화하고, 구성요소 간 관계를 설정하는 방식을 의미한다. 주로 사용되는 아키텍처는 중앙 통제 방식,분산방식이 있다.

중앙 통제 방식
- 구성요소들이 하나의 중앙요소에 연결되며, 중앙 요소를 가운데 두고 나머지 요소들이 둘러싸고 있는 구조.
- 모든 구성요소끼리 직접적으로 연결되지 않고 오직 중앙 요소와만 직접 연결되어 있다.
분산 방식
- 시스템을 통제하거나 조정하는 요소 없이 서로 연결된 네트워크 구조를 형성.
- 모든 구성 요소와 직접적으로 연결된 노드는 단 하나도 없지만 모든 노드는 간접적으로 서로 완전히 연결되어 있다.

분산 시스템의 장점

계산 능력이 뛰어나다.
1. 서로 연결된 모든 컴퓨터의 계산 능력이 합쳐져 발현되기 때문에 단일 컴퓨터보다 더 강력한 계산 능력을 가진다.
비용이 절감된다.
1. 여러 대의 컴퓨터로 구성되므로 초기 구성 비용은 슈퍼 컴퓨터보다 많지만 유지 운영 비용은 훨씬 적다. 또 슈퍼 컴퓨터와 달리 개별 컴퓨터가 교체 될 때 전체 시스템에 별 영향을 끼치지 않는다.
더 안정적이다.
1. 시스템을 구성하는 개별 컴퓨터가 고장나면 나머지 구성요소들이 그 일을 대신하기 때문에 전체 네트워크는 문제없이 잘 작동한다.
자연스럽게 확장된다.
1. 앞서 계산 능력은 연결된 모든 컴퓨터의 계산 능력을 합친 것이라 했으므로, 시스템에 컴퓨터를 추가하면 손쉽게 전체 계산 능력을 높일 수 있다.

분산 시스템의 단점

조정 오버헤드가 발생한다.
1. 중앙 통제 방식과 달리 중앙 요소가 존재하지 않기 때문에 구성요소들 스스로 조정을 해야하는데 이 조정이 쉽지 않아 많은 자원이 소모되는 오버헤드가 발생한다.
통신 오버헤드가 발생한다.
1. 조정을 위해서 통신이 필수적이고, 이 통신을 위해 계산 능력의 일부가 통신 프로토콜 지원 및 메시지 송수신 및 처리에 소모된다.
네트워크 의존도가 높다.
1. 컴퓨터들은 네트워크를 통해 통신하는데, 모든 네트워크는 자체적인 결함과 장애 가능성이 내재되어 있기 때문에 통신과 조정에 영향을 끼친다. 그리고 네트워크가 없으면 각 구성요소 간의 협력이 불가하기 때문에 네트워크 의존도가 높다.
프로그램이 복잡해진다.
1. 앞서 말한 단점들을 해결하기 위해 중앙 통제 방식에서는 필요없는 조정, 통신, 네트워크 이용에 관련된 추가적인 문제 해결 등이 필요하다.
보안에 신경써야 한다.
1. 네트워크를 통한 통신은 계산 작업 시 데이터의 전송과 공유가 꼭 필요하다. 그러나 이런 행위로 인해 악의를 가진 개체가 정보에 접근하여 악용하는 보안문제가 발생할 수 있다.

사용자가 많아질수록 더 강력해지는 분산 P2P 시스템

Peer to Peer 네트워크 또는 P2P 네트워크. 분산 네트워크의 특수한 형태

개별 컴퓨터(노드)로 구성된 시스템으로 중앙 노드의 조정 없이 네트워크의 모든 구성원이 서로에게 계산 자원을 제공한다. 네트워크의 각 노드는 시스템 내에서 동등한 권리와 역할을 가지고, 모두가 자원의 공급자인 동시에 소비자이다. 사용자들의 컴퓨터를 분산 시스템을 구성하는 노드로 만든다는 아이디어를 배경으로 다양한 분야에 응용이 가능하다.

중앙 통제와 분산 시스템의 장점만 모은 혼합 시스템

중앙 통제 시스템과 분산 시스템은 정반대의 구조를 가지고 있는데, 이 각각의 강점만 결합한 혼합 시스템이 있다.

분산 시스템 내의 중앙 통제
분산 시스템 내부에 중앙 통제 요소를 구축한 아키텍처로 겉보기에 분산 시스템을 이루는 것처럼 보이지만 모든 노드는 중앙의 큰 원에 직접 연결되어 있다.
중앙 통제 시스템 내의 분산 시스템
겉보기에 주변 노드가 모드 중앙의 큰 원에 직접 연결되어 있는 중앙 통제 시스템처럼 보이는데, 중앙의 큰 원 내부를 들여다보면 분산 시스템으로 구성되어 있다. 심지어 주변 구성요소들은 중앙 요소가 분산 시스템으로 이루어져 있는지 모를 수도 있다.

분산 시스템인지 구분하는 방법

전체 시스템을 동시에 종료할 수 있는 단일 구성요소가 있는지 찾는다. 이런 요소가 있다면 분산 시스템이 아니다.

큰 그림으로 본 블록체인의 목적

소프트웨어 시스템 디자인에서 아키텍처의 선정은 시스템 구현 관점에서 목적 달성을 위한 수단이기 때문에 분산 방식 또는 중앙 통제 방식 중 어떤 것으로도 구현할 수 있다. 다만 어떤 아키텍처를 선택하느냐에 따라 시스템이 기능적, 비기능적 측면을 달성하는 방법에 영향을 미친다. 특히 무결성에 대해서 두 가지 아키텍처가 매우 다른 방식으로 접근하기 때문에 이런 점에서 블록 체인이 중요하다. 블록체인은 분산 시스템이 무결성을 확보하게 해주는 도구이며, 분산 시스템의 무결성을 구현하고 유지하는 것이 바로 블록체인의 목적이다.즉 구현계층의 비기능적 측면을 성취하게 해주는 도구이다.

3. P2P 시스템의 엄청난 잠재력

P2P 시스템이 세상을 어떻게 바꿀 것인가?

P2P 시스템이 음악산업을 어떻게 변화시켰는지를 보면서 블록체인과 어떤 관계가 있는지 살펴본다. 전통적인 음악산업은 음악가와 스튜디오가 계약을 맺고, 스튜디오가 음악가의 노래를 녹음해서 다양한 유통채널을 통해 판매하는 구조로 운영되어 왔다. 스튜디오가 사실상 음악가와 음악을 청취하고자 하는 사람들 사이의 중개자역할을 한 것이다. 중개자로서 스튜디오는 음반제작 전반에 관한 독점적 지식을 가지고 있었는데 2000년대 이후 음악의 디지털화, 개인 PC 보급 확대, 인터넷의 등장 등이 스튜디오를 더이상 필요하지 않게 만들었다. 즉 스튜디오가 가지고 있던 독점적인 지식인 제작, 마케팅, 판매를 스튜디오를 거치지 않고도 가능하게 된 것이다. 특히 냅스터라는 소프트웨어의 등장은 P2P 접근방식으로 MP3 파일을 공유하는 방식으로 음악을 소비하게 해주었기 때문에 스튜디오의 효용성이 더욱 떨어지게 되었다. 냅스터의 사례처럼 중개자 역할을 개인간의 상호작용으로 대체한다.는 아이디어를 기반으로 P2P 시스템이 음악 산업이 생태계 전쳬를 뒤흔든 것이다.

그런데 이런 P2P 시스템은 앞으로도 무형의 상품이나 디지털화된 상품 또는 서비스를 중개하는 역할을 주업으로 하는 산업에 큰 영향을 미치게 될 것이고, 결국은 이런 산업의 생태계도 P2P로 대체될 가능성이 높다. 금융업이 대표적인 예라고 할 수 있다. 대부분의 돈과 자산은 물리적인 지폐나 동전으로 거래되기 보다는 금융회사의 중앙 정보 기술 시스템에 저장되어 있고, 은행은 소비하는 사람들과 회사 사이의 중개자 역할을 주로 수행한다. 다만 간단한 거래 하나에도 상당수 많은 중개자가 관여하고 있어서 오랜 처리 시간과 많은 거래 비용을 필요로 하는 상황이다. 만약 P2P 거래 시스템을 사용한다면 훨씬 적은 시간과 비용을 들여 거래를 진행할 수 있다. 현재 은행의 중앙 통제 시스템에 비해 P2P 시스템은 중개자를 통해 간접적으로 상호작용하지 않고 거래 당사자끼리 직접 상호작용하기 때문에 처리 시간과 비용이 줄어든다.

P2P 시스템과 블록체인은 어떤 관련이 있나?

P2P 시스템의 정의

여러 노드(개별 컴퓨터)들로 구성된 분산 소프트웨어 시스템. 한 노드의 자원을 다른 노드들이 직접 사용할 수 있다는 특징이 있다.

P2P 시스템에 참여하면 사용자의 컴퓨터는 시스템의 노드로 전환되고, 모든 노드에게는 동등한 권리와 역할이 주어진다. 즉 시스템의 모든 노드는 동일한 기능과 책임을 가지고, 모든 사용자의 컴퓨터는 자원의 공급자인 동시에 소비자가 된다.

P2P 시스템의 아키텍처

P2P 시스템의 구조는 분산 컴퓨터 시스템

개별 노드로 구성된 컴퓨터들은 서로 자원을 공유한다. 순수 분산 P2P 시스템은 중앙에서 통제하거나 조정하는 어떤 요소도 없다. 따라서 모든 노드는 동일한 과제를 수행하고, 자원과 서비스의 생산자인 동시에 소비자 역할을 한다. 물론 중앙 통제 요소를 가지는 P2P 시스템도 존재한다. 이 시스템은 중앙 통제와 분산 시스템이 장점만을 뽑아 만들어진 것으로 중앙 노드를 이용해 노드 간 상호작용을 중개하고, 피어 노드가 제공하는 서비스 목록들을 유지 관리하고 노드를 검색하고 식별한다.

P2P 시스템과 블록체인의 연관성

블록체인은 분산 시스템에서 무결성을 확보하고 유지하는 도구이다. 즉 순수 분산 P2P 시스템은 무결성의 확보와 유지를 위해 블록체인을 사용한다.

이러한 P2P 시스템과 블록체인의 연관성 때문에 블록체인이 중요한 요소가 된 것이고, 무결성을 유지하고 확보하기 위한 도구라는 점보다 더욱 중요한 점은 탈중개화이다. 블록체인은 단지 탈중개화를 위한 도구일 뿐이다.

References
[블록체인 무엇인가?] 다니엘 드레셔 지음