블록체인

Blockchain

많은 노드가 P2P 네트워크로 연결되어 사용자의 트랜잭션을 처리하는 시스템으로서, 트랜잭션에 대한 기록을 순차적으로 저장하는 일종의 분산 원장 시스템

특징

한 번 기록된 내용은 변경이 거의 불가능함
원장은 덧붙이기만 하는(append-only) 구조라 거래 기록을 덮어쓰거나 지우지 않는다. 거래를 바로잡거나 취소하려면 이전 거래를 고치는 새 거래를 추가하며, 원래 거래는 이력으로 남는다^[1]
모든 블록은 각 사용자가 독립적으로 검증할 수 있어, 처음 블록부터 차례로 검증하면 누구나 현재 상태에 합의할 수 있다. 거래의 진위는 전자서명(공개키 암호)으로, 블록 사이의 연결은 해시로 보장한다^[1]
모든 노드가 동일한 트랜잭션에 대한 처리 기록을 가지도록 하여야 함

기술적 특성

특성	뜻
탈중앙화(분산성)	중앙 관리자 없이 P2P 네트워크의 여러 노드가 원장을 나눠 가지고 합의로 운영한다
투명성	참여자가 거래 기록을 열람하고 검증할 수 있다
불변성(무결성)	해시로 이어진 블록은 한번 기록되면 고치기 어렵다
가용성	노드 하나가 멈춰도 다른 노드의 원장으로 서비스가 이어진다

중앙화는 블록체인의 특성이 아니다. 중앙 기관 없이 신뢰를 만드는 것이 블록체인의 목적이다
기밀성도 기본 특성이 아니다. 원장이 공유되므로 민감한 값은 따로 암호화한다(아래 '노드와 공개 범위')
암호 화폐뿐 아니라 주식·채권 같은 증권 거래, 부동산 등기·거래, 공급망 이력, 디지털 신원 등에 적용할 수 있다. 기업용 허가형 플랫폼으로는 하이퍼레저 패브릭이 있다

블록 구조

블록은 블록 헤더와 블록 데이터(본문)로 나뉜다. 구현마다 필드는 다르지만 흔히 쓰는 구성은 다음과 같다.^[1]

블록 헤더 - 블록 번호(높이), 이전 블록 헤더의 해시, 블록 데이터를 대표하는 해시(대개 머클 트리의 루트 해시), 타임스탬프, 블록 크기, 논스
블록 데이터 - 검증된 거래 목록과 기타 데이터

비트코인의 헤더는 80바이트로 고정되어 있고 버전, 이전 블록 헤더 해시, 머클 루트 해시, 시각, 난이도 목표(nBits), 논스를 담는다. 머클 루트는 블록에 든 모든 거래의 해시로 만들어지므로 거래 하나를 바꾸면 헤더가 바뀐다.^[2] 즉 헤더에는 거래 원본이 아니라 거래들의 해시 요약(머클 루트)만 들어가고, 거래 원본은 블록 본문에 있다.

노드와 공개 범위

풀 노드 - 블록체인 전체를 저장하고 모든 거래를 검증한다. 새 블록을 만드는 풀 노드를 발행 노드(채굴자)라 한다
경량 노드 - 블록체인 사본을 저장·유지하지 않고 거래를 풀 노드에 넘긴다^[1]
비허가형(퍼블릭) 블록체인은 누구나 읽고 쓸 수 있다.^[1] 원장이 모두에게 보이므로 무결성과 투명성은 주지만 기밀성은 주지 않는다. 민감한 값은 따로 암호화하거나 해시만 올리고 원본은 체인 밖에 둔다

IoT 에 적용할 때

기기 인증·접근 제어 규칙을 스마트 계약으로 여러 노드에 분산하면 중앙 인증 서버 하나에 모든 것이 달린 단일 장애점 문제를 줄일 수 있다^[3]
저전력·저용량 IoT 기기는 전체 원장을 저장·검증하는 풀 노드를 감당하기 어렵다. 보통 경량 노드나 게이트웨이가 대신 참여한다. 합의 과정 때문에 지연과 에너지 소모는 오히려 늘어난다
기기 고유 신원의 뿌리는 칩의 물리적 특성에서 나오는 PUF 같은 하드웨어 장치가 맡는다. 합의 알고리즘은 원장의 일치를 정할 뿐 하드웨어 복제를 막지 못한다

레이어 구성

네트워킹 레이어(Networking Layer): 트랜잭션을 전파하는 역할하는 레이어
컨센서스 레이어(Consensus Layer): 검증 노드들이 다음에 처리할 트랜잭션 목록에 동의하도록 만드는 레이어
어플리케이션 레이어(Application Layer): 검증 노드들이 합의한 트랜잭션에 따라 상태를 업데이트하는 레이어

구분

허가/비허가형으로 나누기도 하고, 프라이빗/퍼블릭으로 나누기도 한다. 동일한 구분이다.

비허가형 블록체인

Permissionless Blockchain

블록체인에 참여하는 노드의 참여가 제한되지 않음
대부분 작업 증명(PoW) 기반의 합의 알고리즘 사용

허가형 블록체인

Permissioned Blockchain

a.k.a. 프라이빗(Private) 블록체인, 컨소시엄(Consortium) 블록체인

블록체인 노드를 일정 부분 신뢰할 수 있음
참여하는 노드가 제한되므로 그 점을 활용할 수 있는 알고리즘의 적용이 가능
블록을 생성할 수 있는 자격을 가진 노드를 미리 정하여 놓고, 그 노드들로 구성된 위원회(Committee)를 구성하여 그 위원회에서 멤버들 간 합의를 통해 하나의 합의된 블록을 생성하고, 이를 다른 노드들에게 전파하는 방식을 사용
대표적인 알고리즘 : PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant)

퍼블릭과 프라이빗 비교

구분	퍼블릭 블록체인	프라이빗 블록체인
참여	누구나	허가받은 기관·노드
투명성	거래 기록이 모두에게 공개된다	참여자에게만 공개된다
합의	작업 증명 등 경쟁형, 블록 발행이 느리다	PBFT 등 위원회형, 빠르다
확장성·속도	노드가 많고 합의가 무거워 거래 속도가 느리고 확장이 어렵다	상대적으로 빠르다

NIST 는 많은 비허가형 블록체인의 거래가 블록 발행 시간(수 초에서 수 분) 때문에 다른 IT 시스템만큼 빨리 처리되지 않는다고 지적한다^[1]

블록체인 보안

키 관리: 키 도난 및 분실, 취약한 키 생성
참여자 권한 관리: 개인정보 침해, 권한 오남용
거래검증 및 합의: 함의 가로 채기, 사이드체인 내 비정상 거래 발생
블록체인 SW 보안: 블록체인 SW 취약점, 스마트 컨트랙트 취약점
서비스 보안: 분산 서비스 거부 공격, 가용성 저하, 비정상 거래 탐지 불가, 상호운용성 미제공

블록체인 합의

블록체인 포크

각주

↑ ^1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 ^1.4 ^1.5 「Blockchain Technology Overview」(NISTIR 8202), NIST, https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2018/NIST.IR.8202.pdf, 확인일: 2026-11-04.
↑ 「Block Chain - Bitcoin Developer Reference」, Bitcoin Project, https://developer.bitcoin.org/reference/block_chain.html, 확인일: 2026-11-04.
↑ Konstantinos Christidis, Michael Devetsikiotis, 「Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things」, IEEE Access 4, 2016, https://doi.org/10.1109/ACCESS.2016.2566339, 확인일: 2026-11-04.

참고 문헌

블록체인과 합의 알고리즘, ETRI
주간기술동향 vol.1912(2019.9.4) - 분산원장기술 시스템을 위한 보안기능 요구사항(박근덕 교수)

[nistir8202-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 ^1.3 ^1.4 ^1.5 「Blockchain Technology Overview」(NISTIR 8202), NIST, https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2018/NIST.IR.8202.pdf, 확인일: 2026-11-04.

[btcref-2] 「Block Chain - Bitcoin Developer Reference」, Bitcoin Project, https://developer.bitcoin.org/reference/block_chain.html, 확인일: 2026-11-04.

[christidis-3] Konstantinos Christidis, Michael Devetsikiotis, 「Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things」, IEEE Access 4, 2016, https://doi.org/10.1109/ACCESS.2016.2566339, 확인일: 2026-11-04.

[1]

[2]

[3]