암호화와 분산 원장 기술의 기원: 블록체인의 전신

1. 들어가며

블록체인은 오늘날 금융, 보안, 공급망 관리, 디지털 아이덴티티 등 다양한 산업에서 혁신을 이끌고 있는 핵심 기술입니다. 그러나 블록체인은 단순히 비트코인과 같은 암호화폐를 위한 도구가 아니라, 오랜 암호학과 컴퓨터 과학의 연구 결과물이 축적된 결과로 탄생한 개념입니다.

 

블록체인의 기원을 이해하기 위해서는 암호화(Cryptography), 분산 원장 기술(Distributed Ledger Technology, DLT), 해시 함수(Hash Function), 공개키 암호화(Public Key Cryptography) 등의 개념을 살펴볼 필요가 있습니다.

 

본 글에서는 블록체인이 등장하기 전까지의 핵심 기술과 연구들을 시간순으로 정리하고, 어떻게 이러한 요소들이 결합되어 현대의 블록체인 기술이 탄생했는지를 분석하겠습니다.

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2. 암호화 기술의 기원: 블록체인의 근간

2.1 고대 암호 기법과 대칭키 암호화

블록체인의 핵심 원리 중 하나는 데이터의 보안을 유지하는 것입니다. 이러한 보안 개념은 고대부터 존재했으며, 가장 오래된 암호 기법 중 하나는 **시저 암호(Caesar Cipher)**입니다.

• 시저 암호: 기원전 50년경, 로마의 율리우스 카이사르가 사용한 암호 방식으로, 각 문자를 일정한 숫자만큼 이동시켜 메시지를 암호화하는 방식입니다. 예를 들어, A를 D로, B를 E로 변환하는 식입니다.
• 비그너 암호(Vigenère Cipher): 16세기에는 반복되는 키를 이용해 문장을 암호화하는 기법이 등장하였습니다.

이러한 기법들은 모두 대칭키 암호화(Symmetric Encryption) 방식으로, 보내는 사람과 받는 사람이 같은 키를 공유해야 하는 단점이 있었습니다.

2.2 현대 암호학과 공개키 암호화의 등장

20세기 중반, 컴퓨터의 발전과 함께 암호학도 빠르게 발전하였습니다. 특히 **공개키 암호화(Public Key Cryptography)**의 개념이 등장하면서 보안성이 한층 강화되었습니다.

• 1976년, 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman Key Exchange): 휘트필드 디피(Whitfield Diffie)와 마틴 헬만(Martin Hellman)이 개발한 이 방법은 두 사용자가 안전하게 암호화 키를 공유할 수 있도록 하였습니다.
• 1977년, RSA 암호화(RSA Encryption): 론 리벳(Ron Rivest), 아디 샤미르(Adi Shamir), 레오나르드 애들먼(Leonard Adleman)이 개발한 비대칭 암호화 시스템으로, 암호화와 복호화에 서로 다른 키(공개키와 개인키)를 사용함으로써 보안성을 극대화하였습니다.

이러한 기술들은 오늘날 블록체인의 전자서명(Digital Signature) 및 비트코인 주소 생성 방식에 사용됩니다.

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3. 해시 함수(Hash Function)와 블록체인의 기초

3.1 해시 함수의 개념

해시 함수는 임의의 데이터(문자열, 숫자 등)를 고정된 길이의 값으로 변환하는 함수입니다.

• 특징:
  1. 입력값이 같으면 항상 같은 해시값을 생성 (결정론적 성질)
  2. 단방향성: 해시값을 통해 원래 데이터를 복구할 수 없음
  3. 충돌 저항성(Collision Resistance): 동일한 해시값을 가지는 두 개의 입력을 찾기 어려움

3.2 SHA-256 해시 함수와 비트코인

• 1993년, MD5(Message Digest 5)와 SHA-1(Secure Hash Algorithm 1)이 개발되었지만, 보안성 문제가 발견되었습니다.
• 2001년, 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 SHA-256을 발표하였고, 이는 오늘날 비트코인의 블록 생성 과정에서 작업증명(PoW, Proof of Work) 알고리즘에 활용됩니다.

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4. 분산 원장 기술(Distributed Ledger Technology, DLT)의 등장

4.1 1970~80년대: 분산 시스템의 연구

블록체인의 중요한 개념 중 하나는 **분산 원장(Distributed Ledger)**입니다. 1970년대부터 컴퓨터 과학자들은 **분산 시스템(Distributed System)**을 연구하며 비잔틴 장애 허용(Byzantine Fault Tolerance, BFT) 문제를 해결하려 하였습니다.

• 1982년, "비잔틴 장군 문제(Byzantine Generals Problem)" 논문 발표 (레슬리 램포트, 로버트 쇼스트크, 마샬 피스).
• 분산 네트워크에서 일부 노드가 악의적인 행동을 할 경우, 어떻게 신뢰할 수 있는 합의를 도출할 수 있을지 연구하였습니다.

이 개념은 후에 비트코인의 합의 알고리즘(PoW) 설계에 큰 영향을 미쳤습니다.

4.2 1990년대: 디지털 화폐의 실험적 시도

• 1990년, 데이비드 차움(David Chaum)이 최초의 전자 화폐 시스템 DigiCash를 개발하였습니다.
• 1998년, 닉 재보(Nick Szabo)가 비트골드(BitGold) 개념을 제안하였습니다. 이는 후에 비트코인의 기술적 기초가 되었습니다.
• 2004년, 할 피니(Hal Finney)가 재사용 가능한 작업 증명(RPoW, Reusable Proof of Work) 개념을 발표하였습니다.

이러한 연구들이 모여 2008년, 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)의 비트코인 백서로 이어지게 됩니다.

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5. 결론: 블록체인의 기원과 발전 방향

블록체인은 단순한 하나의 기술이 아니라 암호학, 해시 함수, 분산 원장, 경제학, 네트워크 이론 등이 결합된 결과물입니다.

• 공개키 암호화 → 비트코인의 전자 서명
• 해시 함수 → 블록의 보안성 유지
• 비잔틴 장애 허용 → 합의 알고리즘 설계
• DigiCash, BitGold → 암호화폐 개념의 기초

이러한 기술적 발전이 결합되어 2009년, 비트코인이 세상에 등장하게 되었습니다. 이후의 발전 과정은 **다음 장(비트코인의 탄생 배경: 2008년 글로벌 금융 위기와 사토시 나카모토의 비전)**에서 다루겠습니다.