블록체인 기술의 현황과 노드의 중요성
전 세계적으로 블록체인 기술에 대한 관심이 급증하고 있으며, 기업과 개인 모두 다양한 분야에서 이 기술을 적극적으로 활용하고 있습니다. 암호화폐를 비롯하여 IT, 의료 등 광범위한 산업에서 블록체인의 영향력이 커지고 있습니다.
하지만 여전히 많은 사람들이 블록체인에 대해 잘 모르고 있으며, 그 보안성과 신뢰성에 대해 의문을 제기하는 경우도 있습니다. 반면에 블록체인 기술의 잠재력을 인지하고 더 깊이 탐구하고자 하는 사람들도 늘어나고 있습니다.
블록체인 기술에 관심이 있다면, 블록체인 노드에 대한 이해는 필수적입니다. 특히 안전하고 경제적인 블록체인 기반 솔루션을 개발하려는 기업이나 블록체인 애호가라면 노드에 대한 지식이 큰 도움이 될 것입니다.
이 글에서는 블록체인 노드의 개념과 다양한 종류에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.
블록체인(Blockchain)이란 무엇인가?
블록체인은 네트워크 참여자 간의 거래 내역과 자산 정보를 저장하는 분산 원장 시스템입니다. 기존 데이터베이스와 달리, 블록체인은 데이터를 행과 열이 아닌 ‘블록’이라는 단위로 구성합니다.
‘블록체인’이라는 이름은 ‘블록’과 ‘체인’이라는 두 단어에서 유래되었습니다. 블록체인 네트워크에서 검증된 모든 거래나 기록은 특정 크기를 가진 블록에 추가됩니다. 이 블록이 가득 차면 암호화 기법을 통해 이전 블록과 연결되어 마치 체인처럼 이어지게 됩니다. 새로운 데이터는 이렇게 연결된 다음 블록에 추가됩니다.
블록체인 기술은 익명의 개발자 사토시 나카모토에 의해 2008년 처음 소개되었습니다.
블록체인의 주요 특징은 다음과 같습니다.
- 탈중앙화: 블록체인은 특정 주체가 소유하지 않는 탈중앙화 시스템으로, 권한이 있는 누구든 접근할 수 있습니다. 분산 원장 기술(DLT)이라고도 불리며, 관련 기록이 여러 곳에 분산되어 저장되어 사용자들이 P2P 거래를 자유롭게 수행할 수 있도록 합니다.
- 불변성: 블록체인에 기록된 모든 데이터는 타임스탬프가 추가되어 위변조나 중복 기록을 방지합니다. 데이터에 오류가 있는 경우, 기존 기록을 수정하는 대신 새로운 수정 기록을 추가하여 모든 변경 사항을 투명하게 관리합니다.
- 투명성: 대부분의 블록체인은 (사설 블록체인 제외) 중앙 관리자가 없는 오픈 소스 시스템입니다. 누구나 코드를 확인하고 개선 제안을 할 수 있어 네트워크 참여자 간의 신뢰와 투명성을 높입니다.
블록체인 기술은 금융, IT, 공급망 관리, 의료 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있으며 그 적용 범위가 빠르게 확대되고 있습니다. 특히 비디오 게임, 스마트 계약, 문서 인증, 결제 시스템 등 다양한 분야에서 블록체인 기술을 도입하는 기업들이 늘어나고 있습니다. 블록체인은 안전하고 경제적이며 사용하기 쉬울 뿐 아니라 더 빠르고 정확한 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있습니다.
블록체인 노드란 무엇인가?
블록체인 노드는 인터넷을 통해 블록체인 네트워크에 연결된 IP 주소를 가진 전자 장치를 의미합니다. 노드는 사용자가 블록체인과 상호 작용할 수 있는 연결 지점 역할을 합니다.
블록체인 시스템은 노드를 통해 운영됩니다. 노드는 다양한 블록체인 플랫폼에서 활동하는 일종의 ‘작업장’과 같습니다. 이러한 플랫폼은 프라이빗, 퍼블릭 또는 하이브리드 형태로 구성될 수 있습니다.
블록체인 노드는 블록체인 네트워크의 요구 사항에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있습니다. 주요 기능은 다음과 같습니다:
- 원활한 통신
- 거래 수락 또는 거부
- 거래 처리
- 거래 관리
- 암호화된 블록 저장
블록체인 노드가 필요한 이유는 무엇인가?
블록체인 기술은 데이터 무결성을 보장하고 네트워크 신뢰성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 위해 블록체인 원장은 전 세계에 분산된 여러 시스템에 동일하게 배포됩니다.
블록체인에 저장된 모든 블록은 암호화를 통해 후속 블록과 연결되어 있어, 특정 블록의 데이터를 변경하려면 해당 블록 이후의 모든 블록을 수정해야 합니다. 각 블록에는 이전 블록의 해시 값이 포함되어 데이터의 정확성과 일관성을 유지합니다.
만약 블록체인 네트워크가 한 곳에만 존재한다면 해커가 블록 값을 쉽게 변경하고 네트워크를 악용할 수 있을 것입니다. 이러한 위험을 방지하기 위해 블록체인은 중앙 허브 없이 전 세계적으로 분산되어 운영됩니다. 이것이 탈중앙화의 핵심 개념입니다.
전 세계에 분산된 연결된 시스템 또는 노드는 동일한 데이터를 공유하여 네트워크의 데이터 무결성과 정확성을 유지합니다. 한 시스템의 원장이 수정되더라도 다른 시스템은 변경되지 않은 원장 사본을 보관하여 데이터 무결성을 입증합니다. 이렇게 여러 노드에 블록체인을 분산하면 네트워크의 복원력과 신뢰성이 높아집니다. 공격이나 자연재해와 같은 예상치 못한 상황에도 안정적으로 운영될 수 있습니다.
블록체인 노드가 필요한 이유는 다음과 같습니다.
- 접근성 향상: 블록체인 노드를 통해 사용자는 블록체인 원장에 쉽게 접근할 수 있습니다. 네트워크와 원활하게 상호작용하여 거래 내역을 확인하고 거래 세부 정보를 볼 수 있습니다.
- 블록체인 유지: 노드는 블록체인 네트워크를 유지하고 성장시키는 데 기여합니다. 블록체인의 각 데이터 블록은 노드의 저장소에 추가됩니다. 또한 새로운 블록을 네트워크에 추가하고 데이터를 동기화하여 원장 복사본을 최신 상태로 유지합니다. 새 블록을 추가하려면 네트워크 구성원의 과반수 동의가 필요합니다.
- 거래 처리: 블록체인에서 거래가 발생하면 해당 거래는 노드로 전송됩니다. 일부 노드는 합의 알고리즘에 참여하고, 다른 노드는 기록 보관 역할을 담당합니다.
거래 요청을 받은 노드는 거래를 승인하거나 거부할 수 있습니다. 그런 다음 이 데이터를 저장하고 네트워크의 다른 노드에 다시 보낼 수 있습니다. 노드는 또한 데이터 동기화를 위해 네트워크의 다른 노드와 데이터를 공유합니다.
블록체인 노드는 어떻게 작동하는가?
지금까지 블록체인 기술이 데이터 무결성을 유지하는 방법에 대해 알아보았습니다. 이제 블록체인 기술의 실제 작동 원리에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
데이터 무결성을 유지하기 위해서는 네트워크의 모든 참여자가 각 거래가 유효하고 이중 기록과 같은 부정행위가 없음을 확인해야 합니다. 중앙 관리 주체가 없는 블록체인에서 참여자 간의 합의를 도출하는 것은 거래의 유효성을 검증하는 중요한 방법입니다. 네트워크 노드는 이러한 합의를 도출하고 블록체인을 보호하는 역할을 합니다.
합의 과정은 블록체인 네트워크가 작동하고 데이터 유효성을 검증하기 위한 일련의 규칙을 따릅니다. 블록체인은 수많은 시스템과 사용자로 인해 규모가 커질 수 있으므로 블록 정보를 검증하기 위해 합의 알고리즘이 필요합니다. 작업 증명(PoW) 및 지분 증명(PoS)은 널리 사용되는 합의 알고리즘으로, 네트워크 규칙을 적용하고 거래를 검증하기 위해 풀 노드를 사용합니다.
예를 들어, 비트코인은 PoW 알고리즘을 사용합니다. 누구나 비트코인 블록체인을 다운로드하고 블록을 확인할 수 있습니다. 이를 통해 네트워크가 분산되고 보안이 강화됩니다. 비트코인 네트워크에서는 안정적인 인터넷 연결과 적절한 하드웨어만 있다면 누구나 비트코인 노드를 실행할 수 있습니다.
블록체인 노드의 종류
블록체인 네트워크에는 다양한 기능을 수행하는 여러 종류의 노드가 있습니다. 블록체인 네트워크와 상호 작용하는 사용자도 노드로 볼 수 있지만, 모든 장치가 같은 기능을 수행하는 것은 아닙니다.
블록체인 네트워크의 노드는 역할과 블록체인 네트워크의 요구 사항에 따라 분류됩니다. 예를 들어, 일부 노드는 거래 기록을 유지하는 데 사용될 수 있지만 다른 노드는 이 작업을 수행하지 않을 수 있습니다.
블록체인 네트워크는 사용자, 클라이언트, 서비스 제공자 등을 위한 다양한 유형의 노드를 가질 수 있습니다.
다양한 유형의 블록체인 노드를 자세히 살펴보겠습니다.
1. 전체 노드 (Full Node)
전체 노드는 블록체인 네트워크에서 전체 거래 기록을 관리하는 역할을 합니다. 데이터가 저장되고 유지되는 블록체인의 서버로 볼 수 있습니다.
전체 노드는 블록체인 거버넌스 모델에서 중요한 역할을 합니다. 블록체인 개선이 필요한 경우, 과반수의 전체 노드가 이에 동의해야 합니다. 즉, 전체 노드에게 블록체인 변경에 대한 투표권이 부여되는 것입니다.
하지만 전체 노드의 과반수가 변경에 동의하더라도 변경 사항이 구현되지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 전체 노드의 약 52%가 변경에 찬성하고 48%가 반대하는 경우(매우 근접한 수치) 블록체인이 분할되어 하드 포크가 발생할 수 있습니다. 이 경우 새로 생성된 블록체인은 대부분의 전체 노드가 제안한 변경 사항을 기반으로 작동하고 기존 블록체인은 이전 상태를 유지합니다.
전체 노드는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
정리된 전체 노드 (Pruned Full Node)
정리된 노드는 데이터 저장에 제한적인 메모리 용량을 사용합니다. 이는 블록을 무한정 추가할 수 있지만, 저장할 수 있는 블록 수에는 제한이 있다는 것을 의미합니다.
원장을 유지하기 위해 정리된 노드는 지정된 한계에 도달할 때까지 블록을 계속 다운로드할 수 있습니다. 한계에 도달하면 블록체인 크기를 유지하기 위해 가장 오래된 블록을 삭제하고 새로운 블록을 위한 공간을 확보합니다. 하지만 오래된 블록을 완전히 삭제하지 않고 순서와 메타데이터는 블록체인에 기록되므로, 블록체인 기술의 핵심 원칙을 준수합니다.
아카이브 전체 노드 (Archive Full Node)
아카이브 전체 노드는 블록체인 네트워크에서 일반적으로 발견되는 노드 유형입니다. 아카이브 전체 노드는 완전한 블록체인 데이터를 유지하며, 메모리 용량 측면에서 정리된 전체 노드와 차이가 있습니다.
아카이브 풀 노드는 다음과 같은 하위 유형으로 세분화될 수 있습니다.
- 채굴 노드 (Miner Node): 데이터 확인을 위해 복잡한 수학적 문제를 해결해야 하는 특수한 노드입니다. 많은 연산 능력이 필요하며 그 과정에서 많은 에너지를 소비합니다. 채굴 노드는 작업 증명과 같은 합의 알고리즘에 적합합니다.
- 권한 노드 (Authority Node): 공개 블록체인에서는 누구나 시스템의 블록체인 데이터를 동기화하여 노드가 될 수 있지만, 블록체인 관리와 데이터 보호가 필요한 경우도 있습니다. 권한 노드는 이러한 목적으로 사용됩니다. 블록체인 네트워크에 참여하려는 다른 노드에 권한을 부여하고, 특정 데이터 채널에 대한 접근 권한을 정의할 수 있습니다.
- 마스터노드 (Masternode): 네트워크에 새 블록을 추가할 권한은 없지만 원장을 유지하고 거래를 확인하는 데 사용되는 전체 노드입니다.
- 스테이킹 노드 (Staking Node): 블록체인 네트워크에서 거래의 유효성을 검사하고 합의 알고리즘을 유지하는 역할을 합니다. 지분 증명(PoS)과 같은 합의 알고리즘에서 스테이킹 노드는 자금을 스테이킹하거나 투자하여 거래를 확인합니다. 거래 확인에 성공하면 그 대가로 소정의 보상을 받습니다.
스테이킹 노드는 블록체인 네트워크에서 활동한 시간과 같은 특정 규칙에 따라 선택됩니다. 이러한 전체 노드는 많은 연산 능력이 필요하지 않습니다.
2. 라이트 노드 (Light Node)
라이트 노드는 데이터 저장과 일상적인 작업을 원활하게 처리하거나 더 빠른 거래를 지원하는 데 필요한 정보만 제공합니다. 이러한 노드를 SPV(Simplified Payment Verification) 노드라고도 합니다. 라이트 노드는 블록의 유효성을 검사하지 않고 블록 헤더만 저장합니다.
3. 슈퍼 노드 (Super Node)
슈퍼 노드는 특정 특수 작업을 수행하기 위해 사용되며, 일부 블록체인에서만 구현됩니다. 블록체인 규칙을 설정하거나 유지하고 프로토콜 변경을 구현하는 데 사용할 수 있습니다.
4. 라이트닝 노드 (Lighting Node)
라이트닝 노드는 사용자 개인을 중심으로 구축되며, 모든 트랜잭션을 메인 블록체인으로 전송합니다. 이를 통해 네트워크 부하를 줄여 거래 비용을 낮추고 즉각적인 거래를 용이하게 할 수 있습니다.
이러한 유형의 노드는 블록체인 네트워크의 혼잡을 해결하기 위해 만들어졌으며, 트랜잭션 지연 문제를 줄이는 데 효과적입니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
전체 노드를 설정하는 방법은 무엇인가요?
답변: 전체 노드를 설정하는 단계는 다음과 같습니다:
1. 비트코인이나 이더리움과 같은 블록체인 네트워크를 선택합니다.
2. 선택한 블록체인을 실행하는 데 필요한 소프트웨어와 하드웨어를 준비합니다. 필요한 정보는 온라인에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 하드웨어로는 라즈베리 파이와 같은 소형 시스템도 사용할 수 있습니다.
3. 모든 하드웨어와 소프트웨어를 구성합니다.
전체 노드를 실행하는 방법은 무엇인가요?
답변: 전체 노드를 실행하는 단계는 다음과 같습니다:
1. Google Cloud, Amazon Web Services(AWS), DigitalOcean 등과 같은 클라우드 기반 서비스에 노드를 호스팅합니다.
2. 충분한 RAM과 저장 공간을 갖춘 장치에서 노드를 실행합니다.
3. ‘node-in-a-box’ 솔루션을 구축하거나 전용 솔루션을 사용할 수도 있습니다.
4. 노드가 정상적으로 작동하고 안전한지 지속적으로 모니터링하고 유지 관리합니다.
블록체인 노드를 호스팅하는 것이 수익성이 있나요?
답변: 네, 블록체인 네트워크에서 노드를 호스팅하여 수익을 창출할 수 있습니다. 하지만 이는 호스팅하는 노드 유형에 따라 달라집니다.
스테이킹 노드를 호스팅하는 것은 수익성이 있을 수 있으며, 수동적인 소득원이 될 수 있습니다. 투자 금액이 클수록 더 많은 수익을 얻을 수 있습니다.
마스터노드를 호스팅하는 경우, 제공하는 서비스에 대한 수익을 얻을 수 있지만 초기 투자 비용이 필요합니다.
한 대의 컴퓨터에서 실행할 수 있는 노드 수는 몇 개입니까?
답변: 시스템에서 실행할 수 있는 노드 수는 하드웨어 성능에 따라 다릅니다. 일반적으로 한 시스템에서 한 개의 지갑 인스턴스만 실행할 수 있지만, 가상 머신을 사용하여 늘릴 수 있습니다. 가상 사설 서버(VPS)를 사용하는 경우, 서버 리소스 제한의 80-85%를 초과하지 않는 것이 좋습니다. 초과할 경우 서비스 제공 업체로부터 제재를 받을 수 있습니다.
결론
블록체인 노드와 그 유형에 대한 이해는 안전하고 경제적이며 빠른 애플리케이션을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 블록체인 기술을 탐구하고자 하는 기업이나 개인이라면 이 글이 블록체인 노드와 그 중요성을 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.