2021년 6월, 홍콩의 반(反)중국 성향의 신문사인 빈과일보가 폐간한다는 소식이 전해졌습니다. “홍콩보안법”을 앞세운 중국의 압박을 이기지 못하고, 결국 26년의 역사를 뒤로한 채 폐간을 결정한 것이죠. 홍콩 시민들은 빈과일보의 과거 기사들을 보존하기 위해 한 가지 묘안을 냈습니다. 바로 탈중앙화 데이터 저장소인 ‘Arweave(알위브)’에 기사를 옮기는 것이었습니다. 탈중앙화 저장소는 어떻게 중앙정부의 감시나 검열에서 자유로울 수 있는 걸까요? 이번 글에서는 탈중앙화 저장소의 개념과 기술 종류에 대해 알아보고, 실제 적용된 사례까지 소개하겠습니다.
탈중앙화란?
우선 탈중앙화의 의미부터 살펴보겠습니다. 대부분의 시스템 인프라는 아래 그림처럼 중앙화, 분산화, 탈중앙화의 3가지 유형으로 나뉩니다.
중앙화(Centralized)는 어떤 한 주체 또는 기관에 의해 통제되는 구조를 의미합니다. 관리 비용이 적고 효율적인 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있지만, 중앙화된 지점에 이상이 발생하면 인프라 전체에 장애를 유발하거나 서비스가 중단될 위험이 있습니다.
분산화(Distributed)는 특정 기능이나 데이터를 여러 지점에 분산시켜 시스템의 안정성과 성능을 향상시키는 구조입니다. 예를 들어 아마존 AWS, 구글 GCP 등과 같은 퍼블릭 클라우드를 사용하면, 국내 서버가 재해로 인해 가동되지 않더라도 일본의 서버를 활용해 사용자에게 서비스를 제공할 수 있습니다.
구조적으로 중앙화와 분산화는 다르지만 결국 시스템을 관리하고 통제하는 주체는 특정 기관이나 기업입니다. 중앙시스템에 대한 의존도가 높기 때문에 리스크는 여전히 존재할 수밖에 없는데요. 데이터센터 화재로 메신저 서비스를 이용하지 못한 경우, 은행 서비스 점검 시간에 송금, 결제 등의 서비스를 이용하지 못하는 경우, 통신사의 보안 문제로 개인정보가 유출된 경우 등이 대표적 예시입니다.
탈중앙화(Decentralized)는 위와 같은 중앙화/분산화의 구조적 단점을 극복하고자 등장했습니다. 어떤 한 주체 또는 기관이 통제하지 않는 구조로, 기업이 하던 관리 역할을 네트워크 구성원들이 하게 됩니다. 구성원들은 자유롭게 네트워크에 참여하며, 모두에게 공개된 공정한 기준을 바탕으로 영향력을 행사할 수 있습니다. 하지만 단일한 관리주체가 없다 보니 책임소재가 불분명하고 설계나 유지가 어렵다는 단점도 존재합니다.
탈중앙화는 굉장히 이상적이면서 실현하기 어려운 구조임이 분명하지만, Web3 시대를 맞아 다양한 기술에 탈중앙화를 접목하려는 시도가 일어나고 있습니다.
탈중앙화와 저장소의 만남
탈중앙화 구조가 저장소 기술에 적용된다면, 기존 저장소 시스템들과는 어떠한 차이가 있을까요?
1) 탈중앙화의 핵심 ‘소유권’
중앙 집중형 저장소를 사용하기 위해서는 개인정보 등을 기업에 제공해야 하고, 이 정보들은 기업의 통제 하에 놓이게 됩니다. 반면 탈중앙화 저장소는 사용자가 직접 자신의 정보를 보호하고 관리할 수 있습니다. 즉, 특정 주체가 마음대로 정보나 데이터를 검열하거나 차단할 수 없다는 것이죠.
2) ‘소유권’을 지켜낼 ‘분산 네트워크’와 ‘블록체인’
탈중앙화 저장소는 네트워크가 분산되어 있기 때문에 한 저장소의 오류로 전체 서비스가 중단될 확률이 매우 낮습니다. 탈중앙화 저장소는 블록체인 기술을 기반으로 구현되는데요. 블록체인은 모든 참여자가 데이터를 공유하고 거래를 검증하며, 블록으로 연결된 체인 형태로 데이터를 저장하기 때문에 데이터의 신뢰성이 높고 해커나 제어자의 개입이 어렵습니다.
탈중앙화 저장소의 기술
탈중앙화 저장소에는 데이터를 저장하려는 사용자와 사용자의 데이터를 보관해 주는 스토리지 제공자가 존재합니다. 사용자와 제공자 사이의 거래나 계약은 블록체인 기반으로 진행됩니다. 중앙화된 관리 주체 대신 공정하고 오픈된 블록체인 내 프로그램이 계약을 중개하는 것이죠. 이와 같은 매커니즘을 기반으로 하는 대표적인 탈중앙화 스토리지 솔루션에 대해 알아보겠습니다.
1) 영원한 저장소 Arweave(알위브)
Arweave는 탈중앙 데이터 스토리지 프로토콜로 ‘절대 없어지지 않는 공동 소유의 하드 드라이브’ 구축을 목표로 하고 있습니다. 데이터의 장기 저장에 포커스를 두고 저렴한 비용으로 영구 보관이 가능하도록 설계했는데요. 데이터 저장 비용을 최초 1회만 지불하면, Arweave 네트워크 내 블록체인에 데이터를 영구적으로 저장할 수 있습니다.
또한 보통의 블록체인과 구조적으로 다른 자체적인 ‘블록위브’를 가지고 있는데요. 기존의 블록체인은 현재 블록이 이전 블록 하나와 연결되어 있지만, 블록위브는 아래 그림처럼 현재 블록이 이전 블록과 예측 불가능한 리콜 블록(Recall block), 총 두 개의 블록과 연결되어 있습니다.
기존 블록체인은 생성된 모든 블록을 내려받아야 새로운 블록을 생성할 수 있지만, 블록위브는 두 개의 블록만 불러와도 블록을 생성할 수 있습니다. 이더리움 블록을 전부 다운로드하는데 수일이 소요되는 점을 감안하면, 블록위브는 네트워크에 참여하기 위한 시간과 데이터 부담을 현저히 줄여준다는 장점이 있습니다. 하지만 모든 노드가 최소한의 블록만 갖고 있다면 보안이 취약해질 수 있습니다. 블록체인은 많은 블록이 연결될수록 안전하기 때문인데요. 이에 블록위브는 많은 블록을 동기화할수록 보상도 늘어나게끔 설계돼 있습니다.
2) 전 세계적인 분산 스토리지 네트워크, Filecoin(파일코인)
Filecoin은 IPFS(Inter Planetary File System)라는 P2P 분산 파일 저장 프로토콜을 기반으로 합니다. IPFS는 기존 위치 기반의 주소 지정 방식과 달리 콘텐츠 기반의 주소 지정 방식을 사용합니다. 위치 기반 방식은 “어디에” 파일이 있는지 중요하지만, 콘텐츠 기반 방식은 “어떤” 파일 인지가 중요합니다. 해당 파일이나 콘텐츠가 그 자체로 주소가 되는 것이죠.
● 블록체인 기술을 활용한 분산형 웹 IPFS 더 알아보기
사용자 확대를 위해 IPFS에 Token Ecosystem을 덧붙인 것이 Filecoin입니다. 사용자는 자체 코인 FIL을 지불해 파일을 저장하고, 스토리지 제공자는 저장 공간 제공에 대한 보상으로 FIL을 받습니다.
분산 네트워크에 참여하고 있는 여러 컴퓨터 노드 간의 데이터를 안정적이고 일관성 있게 유지하기 위해서는 합의 알고리즘이 매우 중요한데요. Filecoin의 블록체인은 다음과 같은 특별한 합의 알고리즘을 갖고 있습니다.
1) 복제 증명(PoRep, Proof of Replication)
사용자와 스토리지 제공자가 매칭되면, 제공자는 사용자가 Filecoin 네트워크에 저장하고자 하는 데이터의 복사본 생성 여부를 증명하기 위해 ‘복제 증명’을 제출합니다.
2) 시공간 증명(PoSt, Proof of Spacetime)
제공자가 저장을 약속한 데이터를 계속 저장하고 있는지 증명하는 절차입니다. 데이터의 복사본을 실제로 저장하고 있는 경우에만 대답할 수 있는 암호화 문제가 주어지며, 제공자는 24시간 이내에 답을 제출해야 합니다.
3) 나만의 탈중앙화 스토리지, Sia(시아)
Sia 역시 탈중앙화 저장소 솔루션이지만, Private 한 저장소를 제공하는 것이 특징입니다. Arweave나 Filecoin은 파일을 업로드할 때 생성되는 특정 ID 값을 알고 있으면 누구나 해당 파일에 접근할 수 있는 Public한 특성이 있습니다. 하지만 Sia는 사용자가 업로드한 파일이 암호화 및 분산 저장되기 때문에 다른 노드는 접근이 불가능합니다. 즉, 내가 올린 파일은 본인만 접근할 수 있는 구조입니다.
Sia는 스토리지 사용자와 제공자 간의 파일 저장 공간, 가격, 기간 등의 조건에 대한 협의를 통해 거래가 체결되는 계약 기반 구조입니다. 제공자의 디스크에는 사용자의 개인 키로 암호화된 파일이 저장되기 때문에 제공자가 임의로 사용자의 파일을 열람할 수 없습니다. 또한 분할된 파일 조각을 여러 호스트에 중복으로 저장하기 때문에 일부 제공자의 디스크가 사용 불가능한 상태가 되더라도 파일이 손상되지 않습니다.
탈중앙화 저장 기술의 활용사례
1) YOUTUBE와 Web3가 만난 Odysee(오디시)
Odysee는 2020년 말에 런칭한 오픈소스 비디오 공유 웹사이트로, YOUTUBE와 유사한 동영상 스트리밍 플랫폼입니다. 하지만 Odysee는 기존의 동영상 스트리밍 플랫폼과 다른 특별한 저장 기술을 활용하고 있습니다.
우선, 콘텐츠를 저장하는 방식에서 차이가 있습니다. 유튜브는 데이터 센터에 콘텐츠를 저장하는 중앙 집중 방식이지만, Odysee는 LBRY(라이브러리)라는 프로토콜 내 블록체인과 BitTorrent(비트토렌트)라는 탈중앙화 분산 저장 방식의 프로토콜을 사용해 파일을 분산 저장하고 공유합니다. BitTorrent는 P2P 프로토콜 기반의 파일 공유 시스템으로, 파일 업로드에 참여하는 여러 사용자의 컴퓨터 네트워크로만 이루어져 있는데요. Odysee의 콘텐츠는 모두에게 공개된 블록체인상에 저장되며, 크리에이터와 사용자 간의 통신을 통해 공유됩니다.
Odysee는 탈중앙화된 저장 방식을 활용하기 때문에 특정 주체의 검열이 불가능하며, 운영자도 콘텐츠를 임의로 지울 수 없습니다. 이는 장점이 되기도 하지만 사용자가 무분별한 콘텐츠에 노출될 수 있다는 단점이 될 수도 있는데요. 그래서 Odysee를 이용하는 사용자들이 투표를 통해 콘텐츠를 관리하며, 커뮤니티의 가이드라인에 위배되는 불법 콘텐츠는 자동으로 비공개 처리됩니다.
2) 블로그에 올린 글을 사고파는 Mirror.xyz
Mirror.xyz는 블록체인 기반의 탈중앙화 글쓰기 플랫폼입니다. Mirror.xyz는 크리에이터와 독자를 직접 연결하는 플랫폼으로, 기본적인 서비스 형태는 네이버 블로그나 티스토리 블로그와 유사합니다. 하지만 콘텐츠에 대한 소유권의 일부 혹은 전부가 해당 플랫폼에 있는 기존 블로그 사이트와 달리, Mirror.xyz에 작성되는 모든 콘텐츠는 작가 개인의 소유입니다. Mirror.xyz는 모든 콘텐츠를 탈중앙화 스토리지 Arweave에 업로드해 작가에게 저작권을 주고, 영원한 저장이 가능하도록 지원합니다.
또한 작가와 사용자 모두 수익을 창출할 수 있는 다양한 방법을 지원하는데요. 작가는 작성한 콘텐츠를 NFT로 재생산하고, 이를 판매해 수익을 창출할 수 있습니다. 콘텐츠를 작성하기 전이라면, 아이디어를 제안하고 크라우드펀딩을 받아 프로젝트의 초기 투자 비용을 마련할 수도 있습니다. 모든 투자자는 투자한 콘텐츠의 NFT 초판에 대한 지분을 받습니다. Mirror.xyz의 구매/판매/펀딩은 모두 Meta mask(메타 마스크, 이더리움 암호화폐 지갑)를 통해 이뤄집니다.
3) 세계 최대 NFT Marketplace Opensea(오픈씨)와 Filecoin의 만남
Opensea는 2022년, NFT 열풍의 한가운데에 있던 세계 최대 NFT 마켓입니다. 이더리움 블록체인을 기반으로 동작하며 네트워크에 존재하는 NFT, 게임 아이템 등 디지털자산에 대한 경매 거래를 중개합니다.
오픈씨와 탈중앙 저장소 Filecoin이 만나 특별한 서비스를 제공하고 있습니다. 바로 NFT의 위변조를 막고 가치를 보장하기 위해 Filecoin에 NFT를 저장하는 것이죠. NFT에는 작품과 토큰의 소유주, 기타 정보 등을 기록하는 메타데이터가 존재합니다. 하지만 블록체인상에 메타데이터를 저장하는 데에는 크게 두 가지 문제가 있는데요. 블록체인은 보통 Public 환경이기 때문에 중요 데이터가 모두에게 오픈된 공간에 올라가게 됩니다. 또한 블록체인 네트워크상에는 이미 많은 데이터가 있기 때문에 속도가 매우 느리고, 수수료도 굉장히 높습니다.
이와 같은 이유로 NFT의 메타데이터는 대부분 블록체인이 아닌 외부 저장소에 저장해 왔습니다. 하지만 중앙 집중식 외부 저장소를 활용하면 데이터 위변조나 삭제 가능성이 증가할 수밖에 없는데요. 오픈씨는 탈중앙 저장소인 Filecoin을 활용해 NFT 메타데이터를 안전하게 저장하도록 지원, 해당 리스크를 해결하고 있습니다.
Web3, 블록체인과 탈중앙화가 바꾸어 나갈 미래를 꿈꾸며
LG CNS도 탈중앙화 저장소 솔루션을 통해 기업의 Web3 서비스 구현을 지원하고 있습니다. 저장소 종류와 상관없이 동일 방식으로 데이터의 저장과 조회가 가능하고, 한 번의 요청으로 여러 저장소에 데이터를 동시 저장할 수 있습니다. 또한 클라우드 스토리지 업계의 표준이라 여겨지는 AWS의 S3 스토리지 API와 호환이 가능하기 때문에 개발의 효율성과 편리성을 높일 수 있습니다.
LG CNS는 Web3를 “네트워크의 한 구성원으로서 권한을 보유하고, 기여한 만큼 보상받을 수 있는 공정한 웹 생태계”로 정의하며, 이 정의를 위한 조건으로 “탈중앙화”를 지향하고 있습니다. Web3 생태계에서 기업 비즈니스가 변화할 방향을 가늠하고, 이를 위해 블록체인 플랫폼 모나체인 기반의 탈중앙화 솔루션을 준비하고 있습니다. 앞으로 더욱더 발전하고 다양해질 LG CNS의 Web3 솔루션에 많은 관심과 기대 부탁드립니다.
글 ㅣ LG CNS 보안/솔루션사업부 Web3 사업추진단 Web3 LAB 권승미
