블록체인과 핀테크 비즈니스 - GitHub Pages · 2019-08-07 · 핀테크 연구소 수석...

㈜ 피노텍핀테크 연구소

수석연구원공학박사 고덕윤

[email protected]@finotek.co.kr

가상화폐 요소기술과 사업화 전략

이미지 출처: http://coindesk.com/

mailto:[email protected]


• 고덕윤 ([email protected])

• 피노텍 글로벌 프로젝트팀 팀장/피노텍 연구소 수셕 연구원

• 서울여자대학교 강사

• (전) 서강대학교 서강미래기술원 연구교수

• (전) 신한대학교 겸임교수

• (전) 새한정보시스템 소프트웨어 개발 및 운영

• 서강대학교 컴퓨터공학 박사

• 자세한 이력 : www.maniara.co.kr


http://www.maniara.co.kr/

1. 블록체인의 개요

2. 블록체인의 의의

3. 블록체인 비즈니스 사례

4. 블록체인의 비전

5. 블록체인의 도전

• 본 강의는 블록체인에 관한 지식이 없는 사람을 대상으로 합니다.• 다수의 컴퓨터공학 지식이 포함되어 있습니다. • 본 강의는 비트코인의 메커니즘을 통해 블록체인을 공부합니다.• 이미지 및 내용의 라이선스를 고려하지 않았으니, 외부 유출을 금합니다.

블록체인의 개요

이미지 출처: http://dhannoo.com/

비트코인 : 블록체인의 등장

새로운개념의화폐01

• 곡식은 1만년 전 부터 사용된 화폐의 원형• 약 5000년 전 부터 등장한 금은 상당기간 화폐로 사용• 종이화폐는 약 1000년 전 중국에서 처음 사용• 인터넷 기술이 발달하면서 전자화폐가 등장


실물화폐와비트코인02

발행 주체 중앙 은행 채굴 참여자

도입 기관 국가 개발자 그룹(사토시 나카모토)

가치 보증 국가 기관 및 은행 소프트웨어 알고리즘

화폐 소유 관리 실물 현금, 은행 잔액 기반 공개 장부, 거래 내역 기반

공급 결정권 국가 기관 및 은행 발생량 및 총량이 결정됨

발행/폐기/관리 등을중앙은행/정부 에서 관

장함

사전 정의된 알고리즘대로 발행 함.

중앙 통제 기관이 없음


과연비트코인은화폐로서의가치가있는가?03

Yes, I can

• 비트코인은 화폐의 가치로 인정 되는가?

• 비트코인은 위조가 불가능한가?• 내 소유권을 인정할 수 있는가?

출처 : coinmap.org

비트코인의 거래와 거래의 신뢰성 유지

비트코인은왜위조가불가능한가?04

50 BTC

Alice Bob

Alice 가 Bob에게50 BTC를 보냄

Alice 가 Bob에게50 BTC를 보냄Alice 가 Bob에게

50 BTC를 보냄

Alice 가 Bob에게50 BTC를 보냄

100 BTC

Bob Charlie

Bob은 잔액부족거래 불가

Bob은 잔액부족거래 불가Bob은 잔액부족

거래 불가

Bob은 잔액부족거래 불가


P2P 시스템을채용05

이미지 출처: http://www.vuze.com/

Client/Server 자원 공유 Peer-to-peer 자원 공유

Movie.avi 전송합니다.

Movie.avi 공유합니다.

104번째 패킷이 다릅니다.다른 노드에서 전송 바랍니다.

Movie.avi 전송합니다.


모든참여노드는모든거래내역정보를갖고있다.06

“너의 모든 거래 내역을 알고 있으니, 위조할 생각은 하지 말라구!”

블록체인 노드

비트코인의 부인방지

블록체인의참여자가갖는최소한의조건07

“지갑 개설”

• 개인키 생성:256비트의 무작위 숫자 생성 약 1077 ; k

• 공개키 생성:개인키 * G(생성 포인트), 개인키로 전환 불가여러 개의 공개키 생성 가능 ; K

• 비트코인 주소 생성:RIPEMD160(SHA256(공개키))+Checksum여러 개의 공개키 생성 가능 ; A

k K A개인키 공개키 비트코인 주소


PKI 메커니즘08

“Bob에게1BTC 송금”

T : Alice to Bob ; 1BTC

평문 암호문

k 개인키

K 공개키

xxxxxxxxx

암호화 (Alice 의 개인키)

복호화 (Alice 의 공개키)


평문 암호문

k 공개키

K 개인키


비트코인에서쓰이는 PKI 메커니즘09

xxxxxxxxx : K

복호화 (Alice 의 공개키)



Alice

“Alice 의 공개키로 해독이 되는걸 보니,Alice 의 개인키로 암호화 된 것이 맞군.

즉, Alice 가 보낸 것이 정확하군”

블록체인 노드

블록체인에서 블록의 의미

블록의단위10


Alice

“Charlie에게1BTC 송금”

Bob

저도 거래 있어요!!

저도요

저도요

[현재 블록]거래 1 : Alice to Bob : 1BTC거래 2 : Bob to Charlie : 1BTC거래 3 : ………..거래 4 : ………..

……

(약 10분 간의 거래 내역)

[이전 블록]과거 거래 1과거 거래 2

……

수집

수집

수집


해시코드알고리즘11

Hashalgorithm

입력값 출력값 (256byte)

Hashalgorithm

위조된 입력값 다른 출력값

(SHA-256)

출력값 Somealgorithm

입력값

“원본 값의 해시코드를 추출하니, 저장된 해시코드와 동일하군, 내용이 위조되지 않았어!”

블록체인 노드


블록의구성12

(그림 출처 : Jeffrey Joo-Han Song, Bitcoin & Blockchain)

• 이전 블록의 해시코드

• 전체 트랜잭션의 해시코드 : Merkle Root

• 블록 생성 시간

• 문제 난이도

• 문제 정답


머클트리13

• HA= SHA256(SHA256(Transaction A))• HAB= SHA256(SHA256(HA:HB))• HABCD= SHA256(SHA256(HAB:HCD))

“앞으로 거래 내용에대한 위 변조는

절대 불가능하오”

블록체인 노드

비트코인 마이닝 : 블록의 생성 권한 얻기

실생활의사례14

“문제 ! : 다음 도어락의 비밀번호를 알아내시오”


Proof of Work15

"Hello, world!0" => 1312af178c253f84028d480a6adc1e25e81caa44c749ec81976192e2ec934c64

"Hello, world!1" => e9afc424b79e4f6ab42d99c81156d3a17228d6e1eef4139be78e948a9332a7d8

"Hello, world!2" => ae37343a357a8297591625e7134cbea22f5928be8ca2a32aa475cf05fd4266b7 ...

"Hello, world!4248" => 6e110d98b388e77e9c6f042ac6b497cec46660deef75a55ebc7cfdf65cc0b965

"Hello, world!4249" => c004190b822f1669cac8dc37e761cb73652e7832fb814565702245cf26ebb9e6

"Hello, world!4250" => 0000c3af42fc31103f1fdc0151fa747ff87349a4714df7cc52ea464e12dcd4e9

“어려운 문제 ! : 해시 코드를 0000 으로 시작하는 추가 숫자를 찾으시오!”

(“더 어려운 문제 ! : 해시 코드를 00000 으로 시작하는 추가 숫자를 찾으시오!”)

“가장 빨리 문제를 찾는 자에게 상품을 주겠소!”

꼼수 없이 열심히 일했구나(Proof of work). 상을 주마

WORK AND CHECK, No other Way!!


비트코인의작업검증16

Previous block0000004e0b

Merkle Root000000a149

Timestamp2015-01-30 10:10:00

Difficulty1180923

Nonce?

문제 : 다음 헤더로 해시코드를 추출하면, 0000001 보다 작아야 합니다.Nonce 란에 적합한 숫자를 넣으시오.


작업증명의대가17

블록체인 노드

찾았어! 내가 nonce를 가장 먼저 찾았다고.!채굴 인센티브 : 25BTC

각 트랜잭션의 수수료 : x BTC


채굴을위한노력18

20174,562 PH/sec in June (30x growth)

비트코인 마이닝 : 블록의 생성 권한 얻기19

• 높아지는 전력량.• 초당 150~900MW• 350MW 기준 미국 가정 28만호의 소모량• 매년 50억 달러의 전력 비용

• 소양강 댐• 대한민국 근대화의 상징• 연간 전력 생산량 : 353GW• 비트코인 네트워크 15분 유지 (300MW 기준)

비트코인 마이닝 : 블록의 생성 권한 얻기20

• 채굴 집중화집중화 도 : 0.33 (0: 완전 분권, 1: 중앙화)

2016년 중순 마이닝 풀 2017년 중순 마이닝 풀

비트코인의 불법 거래 방지

이중지불의사례21

Alice Bob

50 BTCBob! 내가 돈을 보냈으니,

물건을 보내도록 해

Alice

Bob알았어. 확인했어. 물건 보냈어.

Bob이 물건을 보냈으니기록을 위조하자.

나에게 보낸 것으로 바꾸어야지.

Alice Alice

50 BTC

이제 뒤의 거래를 진짜인것 처럼…

1분 뒤

0x5123; 50BTC; Alice to Bob

0x5123; 50BTC; Alice to Alice


블록체인의 Longest Block First22

Fork!!

마이닝 노드

난 먼저 받은 쪽에 붙인다.

1승인4승인

6승인

이 거래 이후에는신뢰가 가능합니다.

Fork!!

11:34

11:35

마이닝 노드

난 가장 긴 쪽에 붙인다


불법거래의성공을위한조건 : 51% 공격23

Alice to Bob 50BTC Alice to Alice 50BTC

…

Alice to Bob 50BTC

…

Alice to Alice 50BTC

해당 금액 소유권 없음, 처리 불가

저 블록 완성이요

A 노드 B 노드

저 다음 블록 완성이요

…

Alice 노드

Alice to Bob 50BTC…

C 노드

저 다음 블록 완성이요

……

6승인까지 남들보다 더 빨리!!…

……

…

블록체인의 분기 처리

정상상태24

이미지 출처: 블록체인과 금융의 혁신


블록이동시에발생25


블록체인의 분기 처리26



분기발생27



각노드에서긴블록또는먼저생긴블록에작업증명수행28


스마트 계약 : 블록체인의 진화

이더리움의등장29

난 이더리움 서비스를 통해네트워크상에서 스마트 계약을

가능하게 했다.

스마트 계약의 시작

• 특정 계약을 스스로 수립, 검증, 이행 하기 위한 컴퓨터 프로토콜

• 계약의 보안을 높이기 위한 방안

• 계약 비용을 감소하기 위한 방안

• 1994년 Nick Szabo 가 처음으로 smart contract 라는 단어를 사용

• Nick said Smart contract is for:

• minimize malicious, accidental exceptions

• minimize the need for trusted intermediaries

• lowering fraud loss,

• lower transaction, arbitrations and

• enforcement cost

시작은미약했다.30

스마트 계약의 한계

미약한시작의이유31

어려움의 극복 방안

블록체인은스마트계약근원적문제의해결책이었다.32

블록체인에 스마트 계약 데이터를 기록하겠다.• 계약 기록• 계약 내용• 계약 코드• 이행 이력• 이행 결과

비탈릭 부테린 (당시 21세, 러시아)

해킹 하려면 해보시지!


이더리움의스마트계약의적용사례33

이 돈은 프랑스와 스페인의 축구 경기에서 프랑스가 이기면, Alice 에게 가고, 스페인이 이기면 Bob에게 갑니다.

이 돈은 레스토랑에서는 지불이 가능하나, 호프집에서는 지불이 불가능 합니다.

이 돈은 매 달 1일 Charlie 에게1/5 씩 다섯 달 동안 송금됩니다.

즉 이 돈은 특정 검증된 프로그램에 따라 지불됩니다.


블록체인 2.034


스마트계약의활용예35

xx 육군 훈련소“강한 군인 육성”

지금부터 자대 배치를 시작한다.자대 배치는 완전 랜덤 알고리즘을 사용한다.

믿고 수긍하도록 한다.

랜덤 알고리즘 확실합니까?믿기 어렵습니다.증명해 주십시오


스마트계약과블록체인36

이더리움 스마트 계약에 등록되어있다.가서 직접 확인해보도록,주소는 0x1dk259 이다.

그리고 훈련병 각각의 배치 알고리즘실행 결과도 모두 블록체인에 저장되어 있다.

……

0x1dk256 Smart Contract Created def:allocateSoldier(): …

……

0x1dk256 Smart Contract Runinput : 이병헌

output : 1사단

0x1dk256 Smart Contract Runinput : 강동원output : 2사단

……


스마트계약의실행37

나 블록 생성0xdk256 실행 결과 : aa

블록수신0xdk256 실행 결과 정확함

블록에 추가하겠음

블록수신0xdk256 실행 결과 정확함

블록에 추가하겠음블록수신

0xdk256 실행 결과 정확함블록에 추가하겠음

이제 믿습니다.!

스마트 계약의 작동 원리38

컴파일 트랜잭션생성

배포

스마트 계약 생성 과정

스마트 계약 실행 과정

트랜잭션생성

실행

스마트 계약 코드 바이트 코드 블록체인 블록 블록체인 네트워크

사용자 주소 매개 변수 블록체인 블록 블록체인 네트워크함수 주소

스마트 계약 활용 예제

실제구현도그렇게어렵지않습니다.39

알트 코인

Ether

NH Coin

Buy coin Sell coin

contract KWCoin {mapping (address => uint) public balances;

uint KW_PER_WEI = 50000000000000000;function buyCoin() {}function sellCoin(uint amount){}function showMyCoin() returns(uint amount){}

}

에스크로 서비스

contract EscrowPurchase {enum ItemState {CREATED, LOCKED, SENT, COMPLETED}uint public price;address public seller;address public buyer;ItemState public state;function registerItem(uint amount) {}function buyItem(){}function sendItem(){}function receiveItem(){}

}

이더리움의 성과

스마트계약은아직도진화중40

• 2016년 9월 8일 기준• 121,441 개의 스마트 계약 배포• 8,515,496 ETH 거래 중• 약 1100억원 규모• http://dapps.ethercasts.com/

블록체인의 의의

이미지 출처: cointelegraph.com


제 3의정보혁명41

1975년 PC의 등장 1993년 인터넷의 등장 2009년 블록체인의 등장

정보의 소유와 생산 정보의 공유 정보의 신뢰성 확보

다양한 지식에대한 갈망

정보의 홍수


분권형컴퓨팅네트워크의사례42

이미지 출처: keydifferences.com


Blockchain Revolution 의저자 Alex Tapscott이말하길43

“블록체인은 차세대 인터넷 기술이다.”

정보의 인터넷The Internet of Information

가치의 인터넷The Internet of Value

블록체인의 성과

우리는왜블록체인에관심을가져야하는가44

24+개 국가에서블록체인에 투자 중

3년간 2500+개의특허 등록

90+개의 회사에서블록체인 협의체에 참여

90+개의 중앙은행에서국제 규모의 블록체인에 관심이 있음

3년간 14억 달러 규모의투자 유치

80%의 은행에서 2017년블록체인 프로젝트를 계획 중

이미지 출처: World finance forum, 2016

블록체인의 성과

주요나라의국가정책동향45

주요 국가 주요 현황

미국- 2015년 9월 미국 나스닥은 비상장 주식을 거래하기 위한 플랫폼인 링크(Linq)에 블록체인 기술을 적용함

- 2016년 6월 미국은 공공분야에서 블록체인 기반의 헬스케어 연구를 추진한다고 발표함

일본

- 2016년 8월 일본 은행은 블록체인을 금융 서비스의 대안이라는 견해를 발표하고, 블록체인 기반의 외환 시스

템을 준비 중

- 2020년 동경 올림픽에서 디지털 화폐 기반의 올림픽 코인을 운영할 계획 중

호주- 2016년 호주는 블록체인을 국가 미래 기반 기술로 선정, 정부차원에서 블록체인 전용 연구 센터를 설립하고 금

융과 비금융 산업을 망라한 다양한 산업에 적용 시범 사업을 진행 예정

에스토니아

- 2016년 3월 에스토니아는 e-government system 프로젝트의 일환으로 국가 차원의 블록체인 망을 구성하여

주민 관리, 건강 기록, 금융 기록, 전자 선거 서비스를 제공하고 이를 토대로 나토 사이버 방어 사령부, 유럽 연합

IT 서비스 본부 등을 유치한다고 발표함

중국- 2016년 6월 중국 31개의 금융회사는 R3 CEV의 대응 전략으로 블록체인 연합체를 구성하고 증권시장이나 자

본 시장에 우선 적용할 것을 발표

블록체인 말,말.46

• 무인 자동차로부터 기계 학습, 공공 서비스 블록체인 등 차세대 기술혁명 (중략) - Hillary Clinton, 미대선후보• 2027년이면전세계총생산의 10%가블록체인의기술로저장될것 - 다보스포럼• 블록체인은 플랫폼 혁명의 중심 – 가트너• 블록체인은 미래를 바꿀 놀라운 기술 – 국제 연합• 블록체인을 자율 주행 자동차, 나노센서, 차세대 배터리와 함께 떠오르는 10대 기술로 선정 – 세계 경제 포럼• 블록체인의 파생 시장은 일본에서만 67조엔에 이를 것으로 전망 – 일본 경제 산업성

블록체인 비즈니스 사례

이미지 출처: cbinsights

블록체인 비즈니스 사례 : 문서 무결성 검증

거래문서무결성을지키기위한노력47

공증도장을 이용한 보안 특수용지를 이용한 보안 특수 패턴을 이용한 보안


아이디어의시작48


비트코인네트워크를이용한문서무결성검증방안49

비트코인 네트워크거래문서

문서 저장 서버

저장

Alice-> Bob / 0.0001 BTC

비트코인 트랜잭션 생성

문서 ID/ 문서의 해쉬값데이터 저장

공간

거래정보

트랜잭션


무결성검증방법50

위변조 발생비트코인 네트워크

문서 해쉬코드 생성

12345ABE

Doc ID : OO

비트코인 네트워크 검색

12345ABD

Doc ID : OO

검증 수행

위변조 검출

블록체인 비즈니스 사례 : 은행간 거래 기록

기존방식과의차이51

기존방식 블록체인 방식

청산소

• 청산소에 기반한 중앙화된 관리• 수수료 발생• 공격 대상이 됨

• 블록체인에 기반한 탈 중앙화된 관리• 별도의 수수료가 발생하지 않음• 공격에 의해 해킹이 불가능함

블록체인 비즈니스 사례 : 은행간 거래 기록

R3 의사례52

블록체인 비즈니스 사례 : 공용 사설 블록체인

우리들만의블록체인53

Public Private

Participant Anyone Authorized

Data Access Any participant Permissioned read and write

Throughput Slower Faster

Block Gen./Val. Proof of work, Proof of stake Agreed method

Asset Native Any

블록체인 비즈니스 사례 : 사설 블록체인

다양한산업에적용가능한블록체인개발및연합그룹54

블록체인이 가져올 정치적 변화

투명한공공/정치/행정서비스55

블록체인이 가져올 경제적 변화

가상기업 : DAO의사례56

블록체인이 가져올 사회적 변화

생활금융57

블록체인이 가져올 사회적 변화

건강정보58

블록체인이 가져올 문화적 변화

문화콘텐츠유통59

블록체인 비즈니스의 가능성

무디스의보고서에따르면60

블록체인의 비전과 도전

이미지 출처: simpleeconomist.com

블록체인의 비전

4차산업혁명의기반기술61

인공지능 빅데이터

주력 기술을 응용한 산업

무인자동차 3D프린터 가상현실 지능형드론 지능형로봇 사물인터넷

기반 데이터의신뢰도 확보

보안성 강화

4차 산업혁명 주력 산업

4차 산업혁명 주력 기술 블록체인 기술


블록체인기술발전로드맵62

2017 ~ 2022

고성능 분산장부 기술

고 기능성스마트 계약

기술

비 금융 산업에블록체인기술 적용

금융 산업에블록체인 기술

적용

스마트 계약을 이용한 IoT 기술

블록체인을활용한

인공지능 기술

스마트 블록체인오픈 플랫폼

제품라인 공학기반

융합형 블록체인

실시간 적응형블록체인

블록체인 노드 경량화 기술

모바일 블록체인인프라

스마트 계약기반 IoT 플랫폼

실시간 블록체인기술

블록체인서비스 기술

블록체인플랫폼 기술

블록체인인프라 기술

4차 산업혁명을위한

블록체인 기술


블록체인의과거와미래63

Blockchain 1.0 Blockchain 2.0 Blockchain 3.0

핵심 기술 • 분산 원장• 공용(public) 블록체인

• 스마트 계약• 사설(private) 블록체인

• 모바일 블록체인 인프라• 지능형 블록체인 플랫폼• 확장형 블록체인 서비스

기술 내용 • P2P(Peer-to-peer) 네트워크를 기반으로 실시간으로 원장 공유

• 작업 증명(PoW)등 데이터 검증을 위한 합의 알고리즘

• 공개키 기반 인프라(PKI) 보안 및 본인 인증

• 송금, 결제 등 전자 화폐

• 블록체인에 연산 기술을 탑재하여스마트 계약 연산을 실행

• 블록체인 참여 및 접근을 제어하여신속한 정산 처리를 보임

• 블록체인 노드를 경량화 하여 모바일기기를 통해 노드를 구성하여 높은 신뢰도를 확보

• 사물 인터넷 등의 다양한 4차 산업에적용 가능한 플랫폼 개발

적용 가능 산업 • 디지털 화폐 • 금융 거래• 자산 관리• 의료/건강관리• 공공 서비스

• 사물 인터넷• 자율 주행 자동차• 기타 4차 산업

보유 업체 Bitcoin, Ripple, Coinplug, Stella Ethereum, R3 CEV, IBM, Microsoft, Coinplug


블록체인의시장전망64

Blockchain Market SizeGlobal : 14, Local : 1 (Tri. Won)





• 2023년 블록체인 시장 예상• Global : 933 조원• Local : 70 조원

• 2023년 블록체인 파생 시장• Global : 1경 2600조• Local : 223조원

일본 무역 경제 산업부 자료 기반으로 산정

이미지 출처 : 일본 무역 경제 산업부, Survey on Blockchain Technologies and Related Services

블록체인의 도전

• Bitcoin vs. Visa• Throughput : 7tps to 5,000tps

• Latency : 10 min. to 2 sec.

• Size and bandwidth : 50 GB to 214PB/y

• Security : 51% attack

• Wasted resource : $15 million/d

• Usability : developer-friendly API

• Versioning, hard forks, multiple chains

전문가가언급한블록체인의근본적과제65

블록체인에 닥칠 보안 문제들

한학회에서발표된자료66

비밀키 추론 문제

• 2016,“Algebraic approaches for the Elliptic Curve Discrete Logarithmproblem over prime fields”

• 몇 분 안에 비밀키 추론이 가능하다.

한논문으로시작된우려67

양자 컴퓨터(Quantum computer)에 의한 문제

• 양자 컴퓨터란?• 양자 비트(x,y,z)는 우리가 아는 비트(0,1)가 아니다

• 300개의 양자 비트로 우주의 모든 원소의 가능한 상태 표현이 가능

• 2011년, 캐나다의 D-Wave Systems에서 세계최초의 상용화 양자컴퓨터인D-Wave One을 내놓음

• 비밀키가 단 몇 분만에 추출될 수 있음

• 엄청나게 빠른 작업 증명 문제 해결

엄청나게빠른녀석이온다.68

프라이버시의 문제

• 자료의 무결성과 프라이버시의 상충적 문제

• “익명성 문제가 해결되지 않는 한, 은행에서 결코 블록체인을 적용하지 않을 것이다.”• 대안1) 링 서명(Ring signature)

• 여러 개의 공개키를 그룹에 배포함

• 자신의 개인키로 데이터를 서명

• 그룹 중 누군가가 서명을 했지만, 정확히 누구인지 알 수 없음

• 대안2) 영 지식 증명(Zero knowledge proofs)• 특정 그룹이 다른 그룹의 데이터를 증명해줌

누가데이터를보냈는지난알수있다.69

그 외의 도전

• AML vs. Privacy

• Less node, Less trust

• Trust vs. Validation delay

• Adaptive Blockchain

• Blockchain Product Line

• Light-weight Blockchain Node

• Business based consensus algorithm

그외의풀어야할과제들70

• 감사합니다.

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