블록체인(Blockchain)의 트릴레마(Trilemma)

일반적으로 암호화폐 및 블록체인계에서는 서로간의 대치되는 성질의 것들이 존재한다. 그 중에 3가지의 속성이 서로간에 영향을 주어 결과적으로 트레이드 오프(Trade-Off)를 해야 되는 상황이 오는 것을 불가능의 삼각정리(Trilemma)라고 한다.

이 용어는 1672년의 영국의 목사 필립 헨리에 의해서였으며 나중에 1725년 아이작 왓츠에 의해 사용되었다. 트릴레마는 수많은 서비스 및 시스템에 퍼지고 있으며, 결과적으로 트릴레마를 최소화 시키거나 특정 서비스에 적당한 속성만을 사용하는 방안으로 해결을 하는 것을 목적에 두고 있다.

이미 빅데이터(Big Data)계에서도 속성은 다르지만 트릴레마를 겪고 있었으며, 이러한 것을 해결하기 위해서 수많은 노력을 했으나 결론은 상황에 따라서 적절한 시스템을 만드는 것이었다. 블록체인 역시 분산 DB의 일부라고 볼 수 있는 현재 비트코인의 문제점 역시 DB쪽에서 겪었던 빅데이터의 흐름과 유사하기 때문에 마찬가지로 동일한 상황에 직면하게 된 것이다.

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블록체인의 트릴레마

확장성

빅데이터가 등장하게 된 원인의 확장성은 블록체인 역시 가장 크게 겪은 문제점이었다. 비트코인의 확장성 문제로 하드포크된 비트코인 캐시라든지, 이더리움의 확장성 문제로부터 대두되어 수많은 플랫폼 코인들이 등장하게 된 것등을 보면 확실히 블록체인에서 그 무엇보다 가장 중요한 속성이 되어 버린 듯 하다.

확장성을 쉽게 생각하여, 얼마나 많은 서비스를 수용할 수 있는가이다. 더 쉽게 말하자면 얼마나 빠르게 처리를 할 수 있는가이다. 확장성을 결국엔 TPS(Transaction Per Second)로 직결이 된다. 시스템의 성능을 잘 알기 위해서 숫자만큼 좋은 것이 없으며 초당 처리 능력만큼 좋은 지표도 없다.

확장성은 처리속도라고 볼 수 있다

현재 가장 빠른 퍼블릭 암호화폐 메인넷이라 불리는 것은 이오스(EOS)이다. 이오스는 최근 6천 TPS를 돌파하며 많은 서비스에서 이미 실생활화 할 수 있는 플랫폼이 되어 버렸다. 그러나 토큰은 지금도 만들어지고 있고, 서비스의 과부하를 유도할 수 있는 토큰이 등장하여 이오스의 6천 TPS 이상가는 Dapp이 생긴다면 그 빠르다는 이오스마저도 비트코인이나 이더리움처럼 병목현상에 돌입할 지 모른다.

최근에 나온 코인들은 확장성의 이슈를 해결하기 위해서 나온 코인들이 많으며, 이러한 코인들을 일반적으로 3세대 코인이라고 불린다. 대표적으로 이오스, 트론, 에이다, 이오스트와 같은 코인들이 존재한다. 

안전성

데이터베이스계에서 관심이 많은 확장성처럼 블록체인이라는 원천적인 기술을 암호학계에서도 관심이 매우 많은 기술이다. 이미 암호화폐(Crypto Currency)라고 불리는 것처럼 암호화폐는 암호화되어 있어서 익명성과 함께 안전성을 가지고 있다.

비트코인과 이더리움의 무궁한 관심은 바로 PoW와 PoS로 이어지는 불가능한 해킹 영역이라는 점이다. 물론 이와 같은 마이닝 및 합의 알고리즘을 사용하고도 해킹을 당하는 코인들이 존재한다. 대표적으로 이더리움 클래식(ETC), 비트코인 골드(BTG)와 같은 코인들인데 이들이 해킹당한 이유는 알고리즘의 허점이라기 보다는 지금 너무 많은 코인들이 등장하고 있으며 이로 인해서 해시율 및 노드수의 부족으로 생겨버리는 해킹 위험일 뿐이다.

Anonymous도 해킹하지 못하는 것이 비트코인 노드들

비트코인이나 이더리움과 같이 관심이 많은 코인들은 이러한 위험에 거의 면역 수준으로 해킹을 하기 위해서는 엄청난 자금이 필요하기 때문에 사실상 일반적인 해커가 해킹을 하기 힘들다는 것과 함께 이정도의 규모를 해킹하기 위해서는 거대한 마이닝 풀이 필요하기 때문에 사실상 회사인 마이닝 풀에서 해킹을 한다는 것 자체가 말이 안되는 것이다.

이와 같이 안전성 측면으로 볼 때, 비트코인과 이더리움과 같이 메이저 코인이라 부를 수 있는 코인들은 안전성이 매우 높다라고 말을 할 수 있을 것이다.

탈중앙화

탈중앙화는 위 2가지의 영역보다 말이 많은 영역이라 할 수 있다. 비트코인의 태생은 중앙집권적인 법정화폐(특히 달러)를 탈피하기 위해서 나타난 탈중앙화 캐시 시스템이다. 이더리움 역시 현재 중앙 집권적인 인터넷 회사들(페이스북, 아마존 등)들에서 벗어나기 위해서 수많은 Dapp들을 만들게 한 장본인이다.

즉 탈중앙화는 안전성과 상당히 유사하다. 탈중앙화가 높다는 것은 참여자 수가 많다는 의미이고, 이로 인해서 안전성까지 겸비할 수 있는 것이다. 반대로 참여자 수가 높으면 확장성이 떨어질 수 있다. 이는 쉽게 생각할 때 직접 민주주의보다 간접 민주주의가 빠르다는 것과 같다.

우리가 현재 대통령을 선거할 때 전국민이 참여하며, 이 모두 개표를 해야 알 수 있다. 만약에 국회의원들로만 선거를 했으면 이렇게 오래 걸릴까? 국회의원들이 투표를 한다면 아마도 순식간에 모여서 그 자리에서 개표를 하나하나 하여 선거가 마무리 될 것이다.

다만 이렇게 국회의원들로 선거를 하게 되면, 부정부패로 인해서 투표의 결과가 바뀔 수 있는 위험이 존재할 것이다. 이처럼 탈중앙화와 확장성을 서로간에 상충하기가 불가능한 영역이라는 말로 이해하면 된다.

이러한 문제를 극복하려는 블록체인들...

수많은 암호화폐들은 이러한 문제를 "어쩔 수 없지!!"라는 말로 무책임하게 넘어가지 않고 있다. 이더리움과 비트코인은 단 하나 확장성만 극복하면 된다. 이들은 큰 축인 탈중앙화와 안전성을 베이스로 두고 확장성을 높히려는 작업을 하는데 이것이 라이트닝 네트워크(비트코인 계열) 혹은 라이덴 네트워크(이더리움)이다.

별도의 오프체인인 채널을 열어서 블록체인을 검증한 후, 최종적으로 결과만 블록체인에 기록을 하며 제 3자의 고래 및 거래소 혹은 회사등을 이용하여 수많은 사람들을 연결하여 이러한 문제를 극복하려 한다.

라이트닝 네트워크에는 이미 비트코인 뿐만 아니라 라이트코인 역시 참여하고 있으며, 비트코인의 DNA를 반을 보유하고 있는 퀀텀 역시 라이트닝 네트워크에 참여하고 있다. 사실상 비트코인과 DNA가 같으면 라이트닝 네트워크를 사용하는데 큰 지장이 없기 때문에 라이트닝 네트워크가 활발해지면, 비트코인의 확장성이 많이 개선될 것이다.

그러나 이러한 오프체인 시스템은 중앙화라고 비난을 받는다. 우선 블록체인 기술이 아니며 제3자의 세력이 필요하기 때문에 확장성 진영에서 이러한 시스템을 공격하고 있다. 특히 최근에는 로저버와 찰리 리가 내기를 건 것이 대표적일 것이다.

탈중앙화 반대 진영인 확장성 진영은 본인들은 이미 트릴레마를 모두 극복했다 라는 말을 한다. 대표적으로 이오스와 같은 시스템은 검증 노드가 21개에 불가하기 때문에 11개의 검증 노드만 무너트리면 해킹을 당할 위험은 충분히 존재한다고 말하지만, 이러한 검증 노드들은 일반적인 개인이 아니라 회사 규모의 거대한 검증 노드이며 전세계적으로 존재하기 때문에 사실상 해킹을 하는 것이 물리적으로 불가능에 가깝다.

서버 자체가 프라이빗 영역이라 봐도 무방하기에 해커가 온라인에서 해킹을 하는 것이 불가능하고, 노드가 적으니 APT 공격을 하면 먹힐거라 생각하지만 마찬가지로 전세계에 퍼진 노드를 APT 공격한다는 것은 영화에서나 나올법한 일이다.

하나의 노드를 APT로 공격할 순 있지만, 여러대의 노드를 동시다발적으로 APT 공격하는 것은 힘들기 때문에 해킹에 매우 단단하다 말을 할 수 있을 것이다. 다만 탈중앙화는 다른 문제인데 검증 노드가 소수이기 때문에 많은 사람들이 비난하고 있으나, 검증 노드를 선거할 수 있는 권한이 있기 때문에 어느정도는 탈중앙화라고 볼 수 있다. 

현재는 3가지를 어느정도 충족한 D(Delegate, 위임)의 의지(DPoS) 를 가진 암호화폐들(EOS, TRON 등)이 3세대 암호화폐의 주축을 이루고 있고, 기존에 코인으로 전환을 하기 힘들었던 토큰들이 DPoS와 유사한 개념으로 메인넷을 런칭하고 있는 상태이다.

중요한 것은 불가능의 영역이라는 점

중요한 것은 이 3가지를 모두 충족하는 것은 불가능의 영역이라는 점이다. 쉽게 생각했을 때 우리가 1인분당 만원짜리 돼지고기집에 갔는데 너무 맛있고, 고객에 대한 응대도 좋았다고 해보자. 그러면 가격, 서비스, 맛 3가지를 모두 잡은것이 아닌가?라고 생각할 수 있지만 우리가 맛의 기준을 해당 가격에 낮추거나 보편적인 입맛으로 맞췄기 때문일 것이다.

그 맛집이 만약에 같은 가격에 1인분당 2만원을 받았다고 가정하면 더 좋은 식재료를 써서 맛있거나 더 서비스가 좋거나 더 쾌적할 것이다. 즉, 절대적인 위치로 봤을 때 3가지를 모두 충족할 수 있을지언정 상대적으로 봤을 때는 여전히 취약하다는 것이다. 

이는 데이터베이스로 대입하면 현재의 RDBMS로도 충분히 예전보다 빠른 속도로 서비스를 수행하고 있지만, 속도에 특화된 데이터베이스(메모리 기반)에 비하면 아직도 멀었으며 사실상 "불가능"하다라는 말로 바꿀 수 있다.

앞으로 양자컴퓨터가 나오면, 분명 블록체인은 전보다 더 빠를 것이다. 이것은 절대적인 수치가 늘어난 것이다. 물리적인 H/W의 성능은 계속 올라가기 때문에 Scale-Up으로 인한 성능은 계속 오른다는 것이지만, 상대적인 수치는 여전할 것이다. 

우리는 이 모든 것들을 인정해야 하며, 이러한 3가지를 모두 완벽히 극복했다라고 말을 하는 것을 믿으면 안될 것이다. 

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참고자료

https://en.wikipedia.org/wiki/Trilemma

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