본문 바로가기
블록체인/이론

Java를 이용한 블록체인 [이론]

by upswp 2021. 3. 14.

SSAFY 4기 박상우

블록체인

  • 중앙집권 방식이 아닌 분산 방식으로 진행

  • 모든 거래 정보를 특정 제 3 기관이 아닌 거래를 하는 개인(Peer)이 감독 및 소유 및 배포

    대표적인 블록체인 사용 범위
    1. 비트코인
      • P2P (Peer to Peer) : Server - Client 중앙 집중 관리 방식이 아닌 상호 연결된 노드들이 자원을 공유하는 형태
      • 분산원장 : 분산 DB 환경

        • 노드에 자료를 분산

        • 특징
          • 누구나 장부를 만들 수 있다.
          • 누구나 장부를 볼 수 있다.
        • 문제점
          • 해당 장부를 믿을 수 있는가?
          • 2개의 장부가 다르면 누굴 믿을 것인가?
      • 합의 알고리즘 : 채굴을 통한 합의 알고리즘 진행

        • 공개되있는 데이터를 각각의 노드 모두가 업데이트를 진행할 수 있다. 그렇다면 누가 그 업데이트를 주관할 것인가 라는 문제점이 발생한다.

        • POW(Proof Of Work) - 비트코인 채굴 형태
          • 해시파워(그래픽카드) 에 의한 합의
          • 전기세
        • POS(Proof Of Stake)
          • 보유지분에 의한 합의
        • POA(Proof Of Authority) - IBM이 대표적인 방식
          • 관리자에 의한 합의
          • 하이퍼레져
      • 개인키 공개키 시스템
        • 개인키
          • 예) 통장의 비밀번호
          • 코인의 소유권 입증
        • 공개키
          • 예 ) 통장의 공개적인 계좌번호
          • 코인 주소
    2. 이더리움
      • Smart Contract

블록체인의 장점 / 단점

장점

  • 제 3 개입이 필요가 없음 (분산화 된 네트워크)
  • 해킹 안전 (암호화 / Hash)
  • 거래 투명 (블록체인에 기록, 언제나 누구나 열람)
  • 비용절감 (시스템 유지 보수 , 보안)
    • 메인 서버를 가져다놓고 보안하는 부분이 없어지기 때문에 비용 절감 효과

단점

  • P2P 방식 속도 저하
  • 신속한 대응 불가 / 기술속도 (향후 5 - 10년정도 이후 정착가능 예상)
    • 잘못된 송금이 이뤄질 경우 대응이 힘듬.

향후 예상

  • 현재는 중앙 집중 형태로 복사본이 움직인다면, 블록체인을 통해서 미래에는 원본을 통해 움직이는 형태가 될것이다.

블록체인의 구조

  • Hash를 통해서 다음 블록을 가리키도록 한다.
  • 각각의 형태가 이전 블록의 Hash값을 가지고 있고 해당 블록의 고유 Hash값을 나타낸다.

SHA256 Hash

  • SHA 256 은 서명이라 생각하면 된다.
  • 해당 해시값이 해당 블록을 나타내는 증명하는 서명의 역할을 하게 된다.
  • Secure Hash Algorithms 256 - 2의 256승을 나타냄
  • 쇄도 효과(avalanche effect) - 어떤 암호 알고리즘이 입력값에 미세한 변화를 줄 경우 출력값에 상당한 변화가 일어나는 성질을 의미

  • Key 값을 넣으면 Hash Function에 의해서 hash값이 지정된다.
  • 간혹 hash값이 중복되더라도 동일한 hash값 위치에 저장공간을 마련하여 중복을 피한다.

개인키 공개키

  • 본인의 개인키를 이용하여 암호화를 진행
  • 암호화를 진행한 수신자에게 전송
  • 수신자는 송신자의 공개키를 가지고 암호화된 데이터를 열 수 있음

  • 개인키 - 256 비트 -> 32 바이트 -> 16진수로 표기하여 64자리 문자열로 나타남
  • 공개키 - 타원을 중심으로 개인키 건너편에 공개키가 있다는 타원 곡선 알고리즘을 통하여 암호 알고리즘이 진행된다.

  • message : a->b 1000 이라는 메세지를 적는다.
  • 해당 메세지를 Private Key를 이용하여 Sign을 진행한다.
  • Sign이 진행되면 Message Signature가 생성된다

  • 이후 Verify 증명 단계에서 를 이용하여 Public Key를 이용해서 받아온 Message를 온전히 잘 받아왔는지 확인한다.
  • 만약 받아온 message를 임의로 수정을 할 경우 증명이 불가능 한 상황을 확인 할 수 있다.

위의 상황을 도표화 하면 위와 같이 나타난다.

  • 1번째 소유자의 개인키가 서명을 통해서 전자서명을 진행하고
  • 1번째 소유자의 공개키를 이용하여 검증을 한다.

Transaction

  • 트랜잭션이란, 데이터베이스의 상태를 변화시키기 위해서 수행하는 작업의 단위를 뜻한다.
    • 예) 은행
      1. ATM기에 카드를 넣는다.
      2. 어떤 거래를 할지 선택을 한다.
      3. 비밀번호를 눌러 인증을 받는다.
      4. 거래를 완료한다.
    • 이 경우 전체의 거래 과정을 트랜잭션이라 볼 수 있다. 만약 하나의 과정에서 문제가 생기면 원복을 시키며 해당 문제를 인식하고 초기화로 돌려보내는 과정이 이뤄지는 일련의 과정 또한 트랜잭션의 조건이라 할 수 있다.

 

  • Transaction에서 In / Out put이 있다는게 중요하다.
  • 이 Input / Output을 이용하여 Transcation에서 작업이 이뤄진다.

  • genesisTransaction : 최초의 트랜잭션은 IN이 없더라도 Out으로 최초 시작을 할 수 있다.
  • UTXO (unspent transaction output) : 소비되지 않은 거래 출력값
    • 일반적으로 은행에는 고객의 계좌잔고가 존재하며 비트코인에는 자신의 주소에 잔고가 존재 안함.
    • 소비되지 않는 거래 출력값만 존재한다.
  • Transaction 기능
    • Spent
      • UnSpent : 미사용 트랜잭션
      • Spent : 사용 트랜잭션
    • Confrimed : OutPut이 이뤄지게 된다면 블록에 저장이 되어야 한다.
      • Unconfirmed : 블록에 미 저장
        • 블록이 저장이 안될경우 롤백을 처리
      • Confirmed : 블록에 저장된 상태
        • 올바르게 output이 되었을 경우

블록체인 구조

LinkedList

  • 자료구조 관점

Hash

  • SHA256 암호화, Digital Signature 관점
  • Key값이 Hash를 통해 암호화를 이뤄짐.

티스토리툴바