`비잔틴 장군 딜레마` 해결…새 블록체인 열쇠 나왔다

[P N C]

`비잔틴 장군 딜레마` 해결…새 블록체인 열쇠 나왔다

"블록체인 3가지 고민(탈중앙화·안전성·확장성) 다 풀겠다"…당차게 선언한 스타트업 IOST

• 매일경제신문 : 2018.05.04 04:06:02

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■ 최대 VC 세콰이어캐피털 중국법인이 선택한 지미 정 블록체인 플랫폼 IOST CEO
 

3개 이상의 부대를 이끌고 비잔틴(동로마) 제국의 장군들이 적군의 성을 공격하기 위해 모였다. 비잔틴 군대의 총 전력은 성을 함락시키기에 충분하다.

문제는 총지휘권을 가진 리더와 나머지 장군들이 서로 떨어져 있어 반드시 전령을 통해서만 의사소통이 가능하다. 게다가 지휘관들 중에 배신자가 섞여 있어 이들의 배신 행위가 성공하면 작전이 실패할 수 있다.

전령이 도중에 죽거나 메시지가 위조될 수도 있다. 이 같은 가상 시나리오는 컴퓨터 공학의 유명한 난제인 `비잔틴 장군 문제`다. 2013년 컴퓨터공학계의 노벨상인 `튜링상` 수상자인 레슬리 램포트가 로버트 쇼스탁, 마셜 피스와 공저한 1982년 논문에서 최초로 언급했다.

◆ 안정적인 시스템을 구현하려면 `합의 알고리즘` 필요

1972년 등장한 `두 장군의 문제`를 3명 이상의 일반적인 컴퓨터 네트워크의 경우로 확장한 게 비잔틴 장군 문제다. 램포트가 비잔틴 장군 문제를 통해 답을 구하고 싶었던 주제는 `분산된 컴퓨터 네트워크`에서 일부분의 해킹·오류 발생 가능성에도 불구하고 신뢰할 만한 결과를 내는 시스템이었다.

비잔틴 장군 문제를 연구한 램포트가 내린 결론은 두 가지로 나뉜다. 모든 수신자가 메시지의 발송자를 알고, 메시지의 부재를 모두가 감지할 수 있고, 모든 메시지가 정확하게 전달되는 `구두 메시지`는 반드시 전체 인원의 3분의 2를 초과하는 충성스러운 장군이 있어야 네트워크의 신뢰성이 담보된다.

만약 수신자가 위조 불가능하고, 모두가 진짜 서명인지와 위조 시도 여부를 감지할 수 있는 `서명 메시지`를 보낸다면 배신자 수가 충성파의 절반을 넘지 않는 이상 어떠한 경우에도 비잔틴 장군의 딜레마를 해결할 수 있다. 서명 메시지의 경우 역대 발송자의 서명이 누적된다.

시스템 구성 요소 중 일부가 오류를 야기해도 전체로서는 정상 동작하는 시스템을 `장애 허용 시스템`이라고 말한다. `비잔틴 장애 허용`은 시스템의 올바른 동작을 위해 합의가 필요한 상황에서 합의에 도달하지 못해 발생하는 시스템상 오류(비잔틴 실패)를 막을 수 있는 `장애 허용 시스템`의 한 유형이다. 비잔틴 장애 허용 시스템은 보잉 777·787 항공기의 항법 시스템과 스페이스X의 `드래곤` 우주선 설계 등에도 응용됐다.
 

◆ 세계 최초의 공공 블록체인 구현한 비트코인…패러다임 변화 주역은 블록체인

2008년 `나카모토 사토시`란 미지의 인물이 분산된 개인 간(P2P) 네트워크에서 암호학적 증명에 기반해 신뢰받는 제3자(Trusted Third Party) 없이 직접 거래하게 해주는 디지털 화폐 시스템이란 아이디어를 던졌다. 이달 초 기준 시가총액 1500억달러에 달하는 비트코인은 그렇게 탄생했다. 과거 단명했던 가상화폐와 달리 비트코인은 블록체인 기술로 차별화해 살아남을 수 있었다. 비트코인에 담긴 블록체인 기술은 비잔틴 장군의 딜레마를 해결하고 P2P 네트워크에 참여한 각각의 클라이언트 간의 거래(트랜잭션·transaction)에 대한 보안성과 무결성을 보장하는 기술을 세계 최초로 구현한 사례다.

블록체인은 `블록`에 거래 데이터 덩어리를 일정 시간마다 생성하고 이를 시계열 사슬(체인)로 연결해 데이터를 보관하는 데이터베이스(DB) 기술의 일종이다. 과거 거래 데이터를 수정하려면 과거부터 최근까지 모든 블록을 고쳐야 하기 때문에, 그리고 악의적인 데이터 조작을 하려고 해도 분산 네트워크의 과반수를 차지하는 정상 클라이언트(노드)가 절반 이상이 동의하지 않기 때문에, 또한 그들의 연산능력을 현실적으로 이길 수 없기 때문에 신뢰를 부여하는 안전한 기술로 평가받는다.

최근에는 블록이나 체인이 없는 시스템까지 제안되면서 블록체인 기술을 보다 넓은 의미의 `분산 원장 기술(Distributed Ledger Technology)`로 표현하는 경우도 많다. 분산 원장 시스템에서 네트워크 내 참가자들이 공유하는 장부를 한꺼번에 변경하는 형태로 거래 데이터가 처리된다. 각 블록은 이전 블록의 거래 데이터를 암호화한 해시를 담고 있고 해시코드를 사용해 거래 진위를 판별할 수 있다. 기존 중앙 집중화된 클라이언트-서버 시스템에 비해 데이터센터와 DB 유지 관리 비용을 절감할 수 있는 이유다.

글로벌 시장 조사 전문 기관 `그랜드 뷰 리서치(Grand View Research)`의 블록체인 시장 분석 보고서에 따르면 블록체인 연관 시장 규모는 2015년 기준 509만달러에서 2024년께 75억9200만달러 규모로 빠르게 성장할 전망이다. 컨설팅 회사 맥킨지도 블록체인 기술을 금융시스템에 적용하면 고객 DB 관리와 보안 등 비용 절감 효과가 연간 23조원에 달할 것으로 추산했다.

◆ 블록체인의 잠재력은 탈중앙화 앱(Decentralized App)·스마트 계약에서 결실 볼 것

블록체인이 비트코인을 넘어선 혁신으로 평가받는 이유는 단지 디지털 자산을 넘어 비즈니스 논리를 스마트 계약으로 프로그래밍해 일상의 거래 문제를 해결하고, 애플리케이션 생태계를 바꿔 나가고 있기 때문이다.

2015년 등장한 이더리움 블록체인은 `블록체인 2.0`이란 새로운 비전을 제시했다. 이더리움 네트워크는 탈중앙화된 앱(디앱·Decentralized Apps)이 블록체인 네트워크상에서 운영되게 하는 동시에 스마트 계약을 가능하게 만든다. 자체 편집 스크립트 언어를 지원하는 비트코인과 달리 `튜링 완전한 프로그래밍 언어`를 통해 모든 형태의 앱과 거래를 구현할 수 있다. 개발자들은 이더리움 네트워크를 활용해 새 블록체인이나 가상화폐를 만들지 않고도 앱을 서비스할 수 있다. 이때 가상화폐 `이더(Ether)`는 디앱 운영을 위한 지불 수단으로 쓰인다.
 

매일경제 비즈타임스는 블록체인 네트워크의 새로운 합의 알고리즘의 가능성을 제시한 신생 기업 IOST(Internet Of Service Token)를 이끄는 지미 정 설립자 겸 최고경영자(CEO)와 서면 인터뷰를 진행했다. 싱가포르에 본사를 둔 블록체인 플랫폼 벤처 IOST는 현재 바이낸스, 후오비, OKex, 이더피넥스(Ethfinex) 등에 코인을 상장해 국내에서도 거래가 가능한 업체다.

IOST는 세계 최대 벤처캐피털(VC)인 세쿼이아캐피털의 중국지사 `세쿼이아 캐피털 차이나(Sequoia capital China)`와 중국 내 최대 엔젤펀드인 젠 펀드(Zhen fund), 중국 최대 가상화폐 거래소 후오비(Huobi) 등 다수의 주요 기관에서 지난해와 올해 수천억 원 규모의 투자를 유치하기도 했다. 정 CEO는 중국 블록체인 산업의 핵심 인재로 손꼽히는 인물로, 미국의 스타트업 액셀러레이터 `500 스타트업스`의 멤버이기도 하다.

그는 올해 3월 중국 인민일보가 주최한 블록체인 포럼(Spring Blockchain Technology Forum)에서 메인 연사를 맡았을 정도로 업계에 미치는 영향력이 지대하다. 비즈타임스는 정 CEO에게 IOST가 해결하려는 문제와 함께 블록체인 산업의 발전 방향에 관해 물었다. 이하는 그와의 일문일답.

― IOST는 그간 한국 시장에 많은 관심을 기울여왔다. 앞으로도 경영진과 기술진이 한국을 자주 방문할 것으로 보인다.어떤 활동을 할 계획인가.

▷IOST는 올해 초부터 한국과 일본 진출을 위해 관련 조직을 정비하고 있었다. 우리가 한국에 진출하는 이유는 간단하다. 인구 대비 훌륭한 정보기술(IT) 인프라스트럭처가 있고 가상화폐 열풍도 강하게 불었다. 많은 청년이 블록체인 개발자를 꿈꾸고, 관련 생태계가 형성될 수 있는 기반이 닦이고 있다. 한국에서 IOST의 인지도를 높이고, 좋은 인재를 모으고, 협력 업체를 찾는다면 IOST 생태계 구축에 큰 도움이 될 것이다.

우리는 이미 VC를 대상으로 자금 조달(ICO·가상화폐 공개)도 끝난 회사다. 한국에서 별다른 자금 조달을 할 필요가 없다. 우리가 무슨 목표와 계획을 갖고 있는지 한국 블록체인 산업 관계자들에게 알려주는 게 진출의 주된 목적이다. 앞으로 한국에서 IOST 기반 분산형 앱 프로젝트를 발굴하고 투자하는 방안도 장기적으로 고려하고 있다.

― 비트코인이 채택한 합의 알고리즘은 작업증명(PoW) 방식을 채택했지만, 채굴·보유·거래 구조의 편중, 신뢰성 저하 문제, 발행량과 보상의 반감기, 국가별 규제 도입, 블록 크기 문제와 분기(포킹·forking), 투기적 버블 등 여러 과제와 문제점을 안고 있다. 탈중앙화된 네트워크면서 안전하고, 동시에 다양한 분산 애플리케이션으로 확장 가능한 블록체인을 구현할 수는 없을까.

▷확장성(Scalability), 안전성(Security), 탈중앙화(Decentralization)의 3가지는 모든 블록체인 네트워크가 원하는 특성이지만 현실에서 이 3가지를 모두 달성하는 것은 어렵다. 이 부분은 이미 이더리움 창립자 비탈릭 부테린이 `확장성 트릴레마`라고 부른 적이 있다. 확장성은 거래 처리 속도와 연결되고, 안전성은 해킹으로부터 안전할 것, 탈중앙화는 특정 운영 주체 없이도 블록체인 네트워크가 운영될 수 있다는 점을 뜻한다.

기존의 디앱(분산형 앱)은 그것이 기반한 비트코인 블록체인 혹은 이더리움 블록체인의 거래 속도가 느린 탓에 사용자가 조금만 몰려도 시스템 자체가 다운되는 문제가 흔히 발생했다. 가령 고양이 육성 게임인 `크립토 키티`가 인기를 끌자 그 기반 시스템인 이더리움 네트워크가 사실상 마비돼 버린 일이 좋은 사례다.

초당 거래처리 속도(TPS·Transaction Per Second)가 비트코인은 4건, 이더리움은 15~20건에 불과하다. 반면 비자카드의 전산시스템은 2만~3만건, 페이스북은 5만건 정도로 추정된다. IOST는 이미 시범 네트워크상에서 8000건의 TPS를 구현하는 데 성공했고 올해 안에 10만건대 TPS를 달성할 계획이다. 이 정도 수준이면 페이스북 같은 앱을 수십억 명 사용자를 대상으로 서비스하는 일이 가능해진다.

― IOST는 합의 알고리즘으로 `신뢰성증명(PoB·Proof of Believability)`을 새로 고안했다. 이 합의 알고리즘은 어떤 원리로 작동하는가.

▷IOST의 합의 알고리즘인 PoB는 일종의 랜덤화된 지분증명(PoS·Proof of Stake) 합의 알고리즘이라고 표현할 수 있을 것 같다. 우리는 신뢰성의 척도를 단지 한 노드가 보유한 IOS 토큰 잔액 크기뿐 아니라 △`Servi` 토큰 잔액 △공정하고 투명한 피드백 시스템(FTFS)에서 기록된 사용자 리뷰 △이용자 행태 등을 종합해 노드 신뢰성의 척도로 삼는다. IOST 네트워크는 더 많은 IOS 토큰을 가질수록, 더 좋은 리뷰를 받을수록, 더 높은 Servi 토큰을 쌓을수록 블록을 형성하고 그에 따른 보상을 얻을 확률이 높아진다. IOST 생태계에서 특히 새로 도입한 Servi 토큰은 네트워크 참가자들이 IOST 생태계와 커뮤니티의 지속 가능한 발전에 기여하도록 하기 위해 설계된 비금전적·비교환 토큰이다. 일단 본인이 획득한 Servi는 타인과 교환할 수 없고, Servi를 쌓아 블록 검증자로 선정되면 Servi 잔액은 자동으로 제거된다. Servi는 IOST 커뮤니티에 서비스를 제공하거나, 이를 기반으로 제3자에게 서비스를 제공하고 이에 대한 평가를 받는 등 기여도에 따라 자동으로 이용자 계정에 생성돼 적립되는 우수 활동 회원 사은 포인트 같은 지표다.

― IOST의 PoB 알고리즘은 기존 `PoW`나 `PoS`, `위임된 지분증명(DPoS·Delegated Proof of Stake)` 등에 비해 어떤 장점을 갖는가.

▷PoB는 블록체인 생태계에 활발히 참여한 사람, 예를 들면 디앱을 개발했거나 적극 사용한 사람, 기반 가상화폐로 실제 결제를 한 사람 등을 우선 블록 검증자로 지정한다. 블록 검증자는 블록을 생성한 뒤 그 대가로 IOS 토큰을 받는다. 공정성을 강화하고 해킹을 방지하기 위해 생태계에 활발히 참여한 사람들 중 일부를 랜덤 방식으로 복수 추첨해 블록 생성 권한을 부여한다. 블록 검증 및 생성과 그에 따른 보상을 고성능 컴퓨팅 파워에 부여하는 PoW, 보유 자산 크기에 주는 PoS 등에 비해 신뢰성을 어느 정도 확보한 사용자를 검증자로 지정한다는 점에서 건강한 생태계 조성에 매우 유익할 것이라 전망한다.

최근 스팀(Steem)과 비트셰어(Bitshare) 등 다양한 디앱을 선보인 위임된 DPoS 알고리즘을 대표하는 EOS(이오스)는 확장성은 뛰어나지만 안전성과 탈중앙화라는 측면에서는 아쉬운 부분이 있다. EOS 네트워크는 블록체인의 속도를 끌어올리기 위해 모든 거래의 검증자를 소수의 증인(witness)으로 한정했다는 점이 특징이다. PoW처럼 전력 낭비가 심하지 않고 PoS 방식에 비해 검증 속도가 빠르다는 게 장점이다. 소수의 검증자가 검증하면 유효한 거래로 인정받기 때문이다.

그러나 DPoS는 무엇보다 검증 주체가 소수의 증인에 불과해 이들이 결국 블록체인 네트워크에서 지배력을 행사할 가능성이 높다. 최근 EOS의 증인 사전선거 후보들을 보면 출마한 참가자들은 세계 최대 채굴기 업체 비트메인(Bitmain) 등 기존 가상화폐계의 `큰손`들이다. 이는 탈중앙화를 외치며 출발한 블록체인이 다시금 DPoS 아래에서 `부익부 빈익빈`의 악순환에 빠지는 모양새다. 세계 각지에 데이터센터를 분산시킨 마이크로소프트나 아마존의 클라우드 네트워크와 비슷하다.

고작 21명의 증인만 검증에 참여한다는 점도 보안성 측면에서 걱정된다. PoW와 PoS가 전 세계를 대상으로 동시에 공격해야 하기에 사실상 해킹이 불가능했지만 DPoS 체제를 해킹하려면 십여 명의 증인만 공격하면 된다. 한편 이더리움은 탈중앙화에 특화됐지만 거래 속도가 낮아 확장성이 떨어진다는 평가를 듣는다. 우리는 이미 탈중앙화와 안전성을 충분히 확보했다는 판단하에 확장성에 집중할 것이다.

― IOST는 아직 정식 서비스 네트워크를 출시하지 않은 상황이다. IOST의 궁극적 목표와 함께 어떻게 참가자들의 신뢰를 얻을 계획인지 답해달라.

▷IOST의 비전은 안전하고 확장 가능한 서비스 자동화 생태계를 구현하는 것이다. IOST 블록체인은 누구나 쉽게 IOST 네트워크에 기반한 독자 디앱을 개발할 수 있고 이용자들도 자유롭게 사용할 수 있게 하는 것이다. 이 자체로 과거에는 실현할 수 없었던 혁신적인 비즈니스 모델이다. 이 때문에 강력하고 활기찬 IOST 커뮤니티를 완성하는 것은 성공적인 블록체인 인프라 구축에 있어 가장 중요한 요소다. 우리는 단기 이익을 위해 시장에 IOST를 팔지 않을 것이다. 이를 위해 우리는 IOST 전체 토큰 공급량(210억개)의 35%(73억5000만개)를 코인 에스크로에 예치해 둘 것이다. 이는 IOST 메인 네트워크가 출범할 때까지 인출하지 않을 방침이다. 에스크로에 잠가둔 자금의 사용처에 대한 내용은 메인 네트워크 출시 이후 발표할 예정이다.

■ He is…
`500 스타트업스` 뽑힌 中 블록체인 핵심인재
 

지미 정(Jimmy Zhong)은 IOST 공동창업자이자 최고경영자(CEO)다. 미국 에머리대 수학·컴퓨터공학과를 우수한 성적(마그나 쿰 라우데)으로 졸업했다. 대학 시절부터 여러 사업을 시도하고 성공을 거두며 창업에서 두각을 나타냈다. 2009년 `아리스토 리그(Aristo League)`라는 학생 대상 여행사를 차렸고, 2011년에는 `파인드(Find)`라는 대학 수업 필기 교환 플랫폼을 개발해 꽤 큰 금액에 매각하기도 했다. 2013년 `스터디풀` 창업은 전환점이 됐다.

`500 스타트업스(startups)`가 집중적으로 육성할 대상으로 지정할 만큼 혁신성과 사업성에서 높은 평가를 받았다. 500 스타트업스는 구글과 페이팔이 공동으로 후원하는 세계 최고 수준의 액셀러레이터다. 2017년에는 블록체인업체 IOST를 설립해 전 세계의 주목을 받았다. 올해 초 중국 인민일보에서 주최한 블록체인포럼 주요 연사로 나설 만큼 손꼽히는 인재로 중국에서도 인정받았다.