블록체인이란? 네트워크, 코드 및 아키텍처를 만드는 방법

인공 지능 및 기계 학습과 마찬가지로 블록체인은 오늘날 업계의 주류 기술로 빠르게 성장하고 있습니다. 블록체인 기술은 더 이상 BFSI 부문에 국한되지 않으며 의료, 거버넌스, 소매 및 물류를 포함한 다른 영역에서 그 존재를 알리고 있습니다. 그러나 Blockchain이 일반적인 용어로 등장했지만 Blockchain 아키텍처와 작동 방식을 아는 사람은 많지 않습니다.

이 게시물에서 우리는 블록체인과 블록체인 아키텍처에 대해 알아야 할 모든 것에 대해 이야기할 것입니다. 먼저 기본부터 시작하겠습니다.

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블록체인이란?

블록체인은 금융 거래를 저장하고 기록하기 위해 1991년에 설계된 분산형 분산 원장입니다. 그러나 가치가 있는 것은 무엇이든 저장할 수 있습니다. 기본적으로 블록체인은 하나의 중앙 서버에 연결되는 대신 서로 연결된 상호 연결된 웹 또는 컴퓨터 네트워크입니다. 이 네트워크 내의 모든 기계(또는 노드)는 만장일치로 합의된 제약 조건을 준수하면서 공유 데이터 상태를 정의하고 동의할 수 있습니다. 시스템은 여러 노드로 구성되지만 단일 노드는 전체의 합의 없이 데이터를 변경할 수 없습니다. 회로망.

블록체인은 분산 네트워크이기 때문에 네트워크 내의 각 노드는 새로운 항목을 유지, 승인 및 업데이트합니다. 각 구성원은 기록과 절차를 교차 검증하여 블록체인 네트워크를 유효하고 안전하게 만듭니다. 이런 식으로 멤버들은 서로를 신뢰하지 않더라도 공통의 근거를 바탕으로 화합을 이룰 수 있다.

이름에서 알 수 있듯이 블록체인은 P2P(Peer-to-Peer) 네트워크 내에서 연결된 모든 기계가 공유하는 특정 정보를 포함하는 블록으로 구성됩니다. 이러한 블록은 트랜잭션 집합을 묶고 이를 P2P 네트워크의 모든 노드에 배포하는 데이터 구조입니다. 각 블록은 고도로 전문화된 암호화 키를 통해 보호됩니다. 또한 각 블록에는 블록의 유효성을 확인하는 블록 헤더(메타데이터)가 포함되어 있습니다. 블록의 블록 메타데이터는 다음 6가지 구성요소로 구성됩니다.

• 버전 – 블록 구조의 현재 버전입니다.
• 이전 블록 헤더 해시 – 이 블록의 상위 블록 에 대한 참조 입니다.
• Merkle 루트 해시 – 블록에 기록된 모든 트랜잭션의 암호화 해시입니다.
• 타임스탬프 – 블록 생성 시간.
• nBits – 블록 헤더에 있는 대상 임계값 의 인코딩된 형식입니다.
• Nonce(한 번 사용된 숫자) – 블록 작성자가 원하는 대로 조작할 수 있는 임의의 값입니다.

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이 6개의 구성 요소가 블록 헤더를 구성하는 동안 블록의 나머지 부분에는 블록을 생성하는 동안 채굴자가 포함하는 트랜잭션이 포함됩니다. 네트워크의 사용자는 이러한 트랜잭션을 생성하고 블록에 포함될 네트워크에 제출합니다. 이러한 거래가 계속 증가함에 따라 블록체인의 크기도 계속 확장됩니다.

블록체인의 분산 및 분산 기능은 블록체인을 투명하고 책임감 있게 만듭니다(네트워크의 모든 사용자는 체인의 모든 변경에 대해 책임이 있음). 그리고 블록체인에 기록된 모든 것이 암호화를 통해 보호된다는 사실은 그것을 안전하고 신뢰할 수 있게 합니다. 블록체인의 이러한 기능은 블록체인 기반 애플리케이션을 개발하기 위해 블록체인 아키텍처에 쉽게 투자하는 모든 산업 분야의 애호가에게 매력적으로 만들었습니다.

블록체인 아키텍처

이제 블록체인 아키텍처의 기본 사항을 정리했으므로 더 자세히 살펴보겠습니다. 블록체인 아키텍처는 두 가지 핵심 데이터 구조로 구성됩니다.

• 포인터 – 다른 변수의 위치에 대한 정보를 기록하는 변수입니다. 즉, 다른 변수의 위치를 ​​가리킵니다.
• 연결 목록 – 각 블록에 고유한 데이터가 있고 포인터를 통해 다음 블록에 연결되는 일련의 블록입니다.

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이 논리에 따르면 체인의 첫 번째 블록, 일명 Genesis 블록에는 포인터가 포함되어 있지 않습니다(시작 블록). 마찬가지로, 체인의 마지막 블록에는 null 포인터(값 없음)가 있습니다.

블록체인 아키텍처의 특징

블록체인 아키텍처에는 다음과 같은 몇 가지 고유한 특성이 있습니다.

• 암호화 – 블록체인에 기록된 각 거래는 관련된 모든 이해 관계자가 검증한 복잡한 암호화 계산을 통해 보호됩니다.
• 탈중앙화 – 블록체인 네트워크의 각 구성원은 전체 데이터베이스에 액세스할 수 있습니다.
• 출처 – 블록체인 원장에 포함된 모든 거래의 출처를 추적하고 모니터링할 수 있습니다.
• 불변성 – 트랜잭션이 블록체인에 기록되면 삭제할 수 없습니다. 모든 당사자의 동의를 통해서만 기록을 변경할 수 있습니다.
• 익명성 – 네트워크의 각 사용자는 시스템 자체를 통해 생성된 주소를 가지고 있으며 ID가 없습니다. 이러한 방식으로 사용자는 익명성을 유지할 수 있습니다(특히 퍼블릭 블록체인 구조에서 요구됨).
• 투명성 – 블록체인의 각 구성원은 시스템에 액세스하고 작업을 모니터링할 수 있으므로 프로세스에 완전한 투명성이 있습니다. 하나의 블록을 변경하면 전체 체인이 변경되어야 하며 이는 발생할 가능성이 매우 낮습니다(블록체인 네트워크를 덮어쓰려면 엄청난 컴퓨팅 성능이 필요함).

블록체인 아키텍처의 유형

블록체인 아키텍처에는 주로 세 가지 유형이 있습니다.

• 퍼블릭 블록체인 아키텍처

퍼블릭 블록체인 아키텍처에서는 블록체인 네트워크에 참여하고자 하는 모든 개인이 데이터와 시스템에 모두 액세스할 수 있습니다. 비트코인, 이더리움, 라이트코인은 퍼블릭 블록체인 시스템의 좋은 예입니다.

• 프라이빗 블록체인 아키텍처

퍼블릭 블록체인 아키텍처와 달리 프라이빗 블록체인 아키텍처는 특정 조직에 속한 권한 있는 사용자 그룹이나 네트워크 참여 초대를 받은 사람들만 제어할 수 있습니다.

• 컨소시엄 블록체인 아키텍처

컨소시엄 블록체인 아키텍처는 조직 그룹으로 구성되며 시스템 절차는 할당된 사용자의 선택된 그룹에 의해 설정되고 제어됩니다.

공개 블록체인은 개방형이며 계약이나 시스템에 참여하고자 하는 모든 사람이 액세스할 수 있기 때문에 순수한 분산형 블록체인입니다. 모든 기록은 네트워크에 참여하는 모든 사용자가 볼 수 있습니다. 반대로, 사설 블록체인은 더 ​​큰 프라이버시를 누리는 선택된 사용자 그룹에 의해 관리되고 제어되기 때문에 더 중앙 집중식 시스템의 동작을 나타냅니다.

블록체인 아키텍처의 핵심 구성 요소

6개의 핵심 구성 요소가 블록체인 아키텍처를 구성합니다. 그들은:

• 노드 – 블록체인 아키텍처에서 사용자/컴퓨터를 나타냅니다. 각 노드는 전체 블록체인 원장의 독립적인 사본을 보유합니다.
• 트랜잭션 – 블록체인 시스템의 가장 작은 빌딩 블록, 즉 블록에 저장된 기록 및 정보를 말합니다.
• 블록 – 네트워크의 모든 노드 간에 공유(분산)되는 일련의 트랜잭션을 저장/기록하는 데이터 구조입니다.
• 체인 - 특정 순서로 배열된 블록의 시퀀스에 대한 용어입니다.
• 광부 – 블록체인 구조에 블록을 추가하기 전에 블록을 검증하는 특정 노드에 사용되는 용어입니다.
• 합의 알고리즘 – 블록체인 작업을 수행하기 위해 엄격하게 준수해야 하는 규칙 및 절차의 모음입니다.

아래에 제공된 블록체인 아키텍처 다이어그램은 시스템이 분산형 디지털 지갑으로 작동하는 방식을 추가로 설명합니다.

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이전에 블록 메타데이터의 구성 요소에 대해 논의했습니다. 이제 블록체인에서 블록의 요소를 살펴보겠습니다. 각 블록은 다음으로 구성됩니다.

• 데이터 – 블록의 데이터는 해당 블록이 속하는 블록체인 아키텍처의 종류에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어 Bitcoin 또는 Litecoin의 경우 블록에 포함된 데이터에는 보낸 사람, 받는 사람 및 동전 수에 대한 정보가 포함됩니다.
• 블록의 해시 – 해시는 거의 지문과 같은 고유 키입니다. 숫자와 문자의 복잡한 조합입니다. 각 블록 해시는 특정 암호화 해시 알고리즘(SHA256)을 사용하여 생성됩니다. 블록이 생성되는 즉시 해시 키가 생성됩니다. 블록을 변경하면 해시도 자동으로 변경됩니다. 즉, 블록 해시는 블록에 대한 수정 사항을 감지하는 데 도움이 됩니다.
• 이전 블록의 해시 – 고유한 해시 키를 포함하는 것 외에도 블록은 바로 이전 블록의 해시도 포함해야 합니다. 이 기능은 블록체인 아키텍처에서 연결된 체인을 만드는 데 도움이 되며 보안의 주요 요소입니다.

블록체인의 모든 검증된 블록은 제네시스 블록에서 파생되기 때문에 단일 블록을 손상시키거나 위반하려는 시도는 연쇄 반응을 일으켜 모든 블록이 변경되도록 합니다. 이런 일이 발생하면 모든 블록이 잘못된 정보를 전달하므로 전체 블록체인이 유효하지 않은 것으로 렌더링됩니다. 그러나 합의 알고리즘을 통해 블록체인 아키텍처를 변경할 수 있습니다.

합의 알고리즘이란 무엇입니까?

합의 알고리즘은 개별 구성원이 소유한 블록체인 원장의 로컬 사본이 서로 일치하고 최신 버전으로 업데이트되도록 보장하는 메커니즘 또는 프로토콜을 말합니다. 이는 블록체인 아키텍처 내에서 균일성과 동기화를 보장하는 데 도움이 됩니다. 다음은 가장 널리 사용되는 세 가지 합의 알고리즘입니다.

작업 증명(POW)

POW는 블록체인 네트워크에서 새로운 블록을 생성하고 추가하기 위해 복잡한 계산 퍼즐을 풀어야 합니다. 따라서 SHA256 해시 알고리즘에 의해 전파되는 256비트 해시를 생성하는 특정 문자열을 추측해야 합니다. 해시를 확인하려면 수백만 번 추측해야 하므로 "작업 증명"이라는 이름이 붙습니다.

지분 증명(POS)

POS 프로토콜은 시스템의 모든 노드를 거래 수수료를 벌기 위해 거래를 검증할 수 있는 검증자로 간주합니다. POS는 블록을 검증하기 위해 이러한 노드를 무작위로 선택합니다. 노드가 무작위로 선택될 확률은 노드가 보유한 지분의 양에 따라 다릅니다.

단순화된 비잔틴 결함 허용(SBFT)

이 접근 방식에는 제안된 트랜잭션을 묶어 블록체인에 새 블록을 생성하는 단일 노드(검증기)가 있습니다. 검증인을 당사자라고 합니다. 여기서, 네트워크의 다른 노드의 최소 개수가 새로 생성된 블록을 수정하면 합의가 이루어집니다.

블록체인 아키텍처를 만드는 방법?

블록체인 아키텍처를 구축하려면 먼저 다음 두 가지를 처리해야 합니다.

• 블록체인 네트워크 – 하나 또는 소수의 조직에서 특정 환경에 배치된 블록체인 애플리케이션의 인프라와 관련됩니다.
• 블록체인 코드 – 블록체인 애플리케이션이 수행하려는 작업과 목표를 나타냅니다.

오늘날에는 오픈 소스 솔루션의 광범위한 가용성 덕분에 블록체인 아키텍처를 개발하는 것이 더 쉽습니다. Linux Foundation의 Hyperledger는 프라이빗 블록체인 아키텍처를 구축하는 데 사용되는 가장 인기 있는 플랫폼입니다. Hyperledger 외에도 Ethereum 및 Corda는 Blockchain Architecture 개발을 위한 훌륭한 도구입니다.

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블록체인 네트워크를 만드는 방법?

블록체인 네트워크는 조직 중 하나 또는 그룹이 블록체인 솔루션에 투자하기로 결정할 때 형성됩니다. 이 네트워크는 직원이 있는 개별 조직으로 간주되거나 결합된 모든 조직의 기술 인프라 관점에서 전체로 간주될 수 있습니다.

일반적으로 블록체인 네트워크에는 여러 당사자가 참여합니다. 블록체인 애플리케이션/솔루션의 목표는 각 구성원이 모든 활동을 실시간으로 추적하고 모니터링할 수 있는 투명한 P2P 시스템을 구성하여 이러한 당사자를 구성하는 것입니다. 이 기능은 거래 또는 비즈니스와 관련된 모든 위험을 제거하는 데 도움이 됩니다.

블록체인 네트워크에서 각 참여 조직은 블록체인 네트워크(피어)의 고유한 프로토콜 및 기술 계층과 동기화되는 원장의 개별 사본을 소유합니다. 주문 서비스는 블록체인 네트워크에서 거래 및 주문을 제어하는 ​​모든 당사자 간에 공유될 수 있습니다. 다시 말하지만, MSP(Membership Services Provider) 기능은 네트워크 내부의 특정 사용자에 대한 액세스를 허용하여 네트워크의 개인 정보와 보안을 유지합니다. 마지막으로 네트워크에 포함된 모든 거래는 총계정원장에 기록됩니다.

블록체인 코드를 만드는 방법?

블록체인 네트워크가 구축되면 관련 당사자는 블록체인 아키텍처 내에서 발생해야 하는 비즈니스 트랜잭션 유형에 대한 합의에 도달해야 합니다. 이 합의는 스마트 계약으로 알려진 법적 합의의 형태로 이루어집니다. 이것이 바로 블록체인 코드, 일명 체인코드입니다. 모든 법적 문서와 마찬가지로 스마트 계약에는 참여자, 자산 및 발생할 거래에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 각 트랜잭션에는 트랜잭션이 실행되면 발생할 프로세스를 간략하게 설명하는 트랜잭션 프로세서 기능이 필요합니다.

블록체인 아키텍처의 이점

블록체인 아키텍처를 설정함으로써 조직은 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

• 비용 절감

기업은 일반적으로 사이버 공격에 취약한 중앙 집중식 데이터베이스를 유지 관리하는 데 상당한 비용을 지출합니다. Blockchain 구조가 있으면 조직이 보안 및 시스템 위반에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 따라서 시스템 보안을 강화하는 데 추가 비용을 지출할 필요가 없습니다.

• 향상된 투명도

블록체인 구조에서 구성원은 언제든지 모든 거래 내역을 확인할 수 있습니다. 따라서 중앙 집중식 데이터베이스와 달리 이 아카이브는 회원들이 완전한 투명성을 누릴 수 있는 계속 성장하고 있습니다.

• 데이터 보안

블록체인 구조에 정보(데이터)를 입력하면 이를 변조하거나 손상시키는 것이 거의 불가능합니다. 블록체인에 대한 모든 변경은 네트워크의 모든 구성원이 확인해야 하므로 프로세스가 길고 시간이 많이 걸립니다. 당연히 Blockchain Architecture에서 데이터 보안 지수는 매우 높습니다.

간단히 말해서 블록체인 아키텍처입니다!

이것이 이 새로운 기술을 더 잘 이해하는 데 도움이 되기를 바랍니다.

블록체인 기술 분야의 경력이 증가하고 있으며 블록체인은 기술 산업의 면모를 영원히 바꿔 놓았습니다. 블록체인 개발자가 되어 스마트 계약 및 체인 코드를 구축하는 데 관심이 있다면 IIIT-B & upGrad의 블록체인 기술 고급 인증 프로그램을 확인 하십시오.