모놀리식 블록체인(Monolithic blockchain)에 대해 알아보자

모놀리식 블록체인(Monolithic Blockchain)은 블록체인의 모든 기능이 단일한 네트워크에서 처리되는 구조를 말합니다. 여기서 "모놀리식"이라는 용어는 "하나로 통합된" 또는 "하나의 덩어리로 된"이라는 의미로, 블록체인의 다양한 기능이 하나의 블록체인 안에서 통합적으로 처리된다는 것을 나타냅니다.

모놀리식 블록체인에서는 트랜잭션 처리부터 데이터 가용성, 합의, 실행 등의 모든 작업이 동일한 네트워크에서 이루어지며, 이러한 구조는 오늘날 가장 널리 알려진 블록체인 네트워크인 비트코인(Bitcoin)과 이더리움(Ethereum)에서 볼 수 있습니다.

1. 모놀리식 블록체인의 특징

모놀리식 블록체인은 다음과 같은 주요 특징을 가집니다:

1) 모든 기능의 통합

모놀리식 블록체인에서는 블록체인의 핵심 기능인 합의, 데이터 가용성, 실행이 모두 하나의 체인에서 동시에 수행됩니다. 즉, 블록 생성, 트랜잭션 검증, 데이터 전파, 스마트 계약 실행 등이 모두 같은 네트워크 내에서 처리됩니다.

• 합의(Consensus): 트랜잭션의 유효성을 검증하고 블록을 생성하는 과정입니다. 모놀리식 블록체인은 일반적으로 PoW(작업 증명)나 PoS(지분 증명) 같은 합의 알고리즘을 통해 이 과정을 수행합니다.

• 데이터 가용성(Data Availability): 블록에 포함된 트랜잭션 데이터가 모든 네트워크 참여자에게 제대로 전파되고 저장되는 것을 보장합니다.

• 실행(Execution): 스마트 계약이나 트랜잭션을 실제로 처리하는 과정으로, 이를 통해 사용자의 명령(예: 토큰 전송, 계약 실행)이 블록체인에 기록됩니다.

2) 단일 네트워크에서의 트랜잭션 처리

모놀리식 블록체인은 모든 트랜잭션을 단일한 네트워크에서 처리하기 때문에, 전체 네트워크의 모든 노드가 동일한 데이터를 저장하고 검증해야 합니다. 이는 블록체인의 보안성을 강화하지만, 네트워크가 확장될수록 처리 속도가 느려지거나 비용이 증가할 수 있는 구조적 한계를 가지고 있습니다.

3) 탈중앙화와 보안성

모놀리식 블록체인은 중앙화된 권력 없이도 탈중앙화된 방식으로 운영되며, 트랜잭션의 유효성을 검증하고 블록을 추가하는 과정을 네트워크 전체에서 분산된 방식으로 처리합니다. 이로 인해 블록체인은 매우 높은 수준의 보안성을 제공할 수 있습니다. 특히, 네트워크에 참여하는 노드가 많을수록 블록체인의 보안은 강화됩니다.

4) 확장성 문제

모놀리식 블록체인은 모든 기능을 한 곳에서 처리하기 때문에, 트랜잭션 수가 급격히 증가할 경우 네트워크 성능이 저하될 수 있습니다. 확장성 문제는 모놀리식 블록체인의 가장 큰 한계로, 많은 트랜잭션을 처리하려면 더 큰 블록 크기가 필요하고, 데이터 처리 속도가 느려지며, 수수료가 증가하는 현상이 발생합니다.

2. 모놀리식 블록체인의 구성 요소

모놀리식 블록체인은 다음과 같은 세 가지 주요 구성 요소로 이루어집니다:

1) 합의 계층(Consensus Layer)

합의 계층은 네트워크 참여자들이 어떤 트랜잭션이 유효한지 결정하고, 그 결과를 블록체인에 추가하는 과정을 담당합니다. Proof of Work(PoW) 또는 Proof of Stake(PoS) 같은 합의 알고리즘을 사용하며, 이를 통해 네트워크가 분산된 상태에서 신뢰를 유지할 수 있습니다.

• 예: 비트코인은 PoW를 사용하여 네트워크의 합의를 이루며, 이더리움은 최근에 PoS로 전환되었습니다.

2) 데이터 가용성 계층(Data Availability Layer)

데이터 가용성 계층은 블록에 포함된 트랜잭션 데이터가 네트워크의 모든 참여자에게 전파되고, 이 데이터가 충분히 저장되었는지 확인하는 역할을 합니다. 이는 블록체인의 무결성과 투명성을 보장하는 중요한 요소입니다.

3) 실행 계층(Execution Layer)

실행 계층은 트랜잭션을 처리하고, 스마트 계약을 실행하며, 그 결과를 블록체인에 기록하는 과정입니다. 이 계층은 실제로 사용자가 네트워크에 명령을 내리고, 그 명령이 실행되는 부분을 담당합니다.

• 예: 이더리움의 경우 스마트 계약이 실행되고, 그에 따라 토큰을 전송하거나 특정 조건을 만족하는 계약을 처리합니다.

3. 모놀리식 블록체인의 장점

1) 높은 보안성

모놀리식 블록체인은 모든 노드가 같은 데이터를 저장하고 검증하기 때문에 보안 수준이 매우 높습니다. 네트워크의 합의 과정이 분산되어 있기 때문에, 공격자가 네트워크의 지배권을 장악하려면 전체 네트워크의 과반수를 제어해야 하는데, 이는 매우 어려운 일입니다.

2) 탈중앙화

모놀리식 블록체인은 중앙 권력 없이도 작동하는 탈중앙화 네트워크로, 누구나 네트워크에 참여하고 트랜잭션을 검증할 수 있습니다. 이는 중앙 당국이나 기관이 개입할 필요 없이, 분산된 방식으로 신뢰를 형성할 수 있게 합니다.

3) 통합된 관리

모든 기능이 하나의 네트워크에서 처리되기 때문에, 사용자와 개발자들은 한 곳에서 모든 작업을 관리할 수 있습니다. 스마트 계약 실행, 트랜잭션 처리, 데이터 전파 등이 하나의 네트워크에서 통합적으로 관리되므로, 네트워크를 운영하거나 사용하기 상대적으로 단순합니다.

4. 모놀리식 블록체인의 단점

1) 확장성 문제

모놀리식 블록체인의 가장 큰 문제는 확장성입니다. 모든 트랜잭션을 네트워크의 모든 노드가 처리하고 저장해야 하므로, 트랜잭션 수가 증가할수록 네트워크 성능이 저하됩니다. 이로 인해 블록 생성 속도가 느려지고, 사용자는 높은 수수료를 지불해야 할 수도 있습니다.

• 예: 이더리움은 트랜잭션이 폭증할 때 네트워크가 혼잡해져, 가스비(트랜잭션 수수료)가 매우 높아지는 문제를 겪습니다.

2) 노드 운영 비용 증가

모놀리식 블록체인은 모든 노드가 트랜잭션 데이터의 전체 복사본을 저장해야 하므로, 노드를 운영하는 데 드는 저장 비용과 처리 비용이 매우 큽니다. 네트워크가 커질수록 노드 운영에 필요한 자원이 증가하므로, 소규모 사용자나 자원이 부족한 사용자는 풀노드를 운영하기 어려워질 수 있습니다.

3) 성능 저하

모든 노드가 트랜잭션을 처리하고 검증하기 때문에, 트랜잭션의 처리 속도나 확장성은 네트워크의 용량에 의해 제한됩니다. 이는 특히 대규모 애플리케이션이나 글로벌한 사용자 기반을 처리하는 데 한계가 될 수 있습니다.

5. 모놀리식 블록체인의 예시

1) 비트코인(Bitcoin)

비트코인은 모놀리식 블록체인의 대표적인 예입니다. 비트코인은 작업 증명(Proof of Work, PoW) 합의 알고리즘을 통해 모든 노드가 같은 블록을 저장하고, 그 블록이 유효한지 검증합니다. 트랜잭션 데이터는 네트워크 내의 모든 노드에 전파되며, 노드들은 이 데이터를 기반으로 새로운 블록을 추가하고 합의를 이룹니다.

2) 이더리움(Ethereum)

이더리움 역시 모놀리식 블록체인으로, 모든 노드가 트랜잭션 데이터를 처리하고 스마트 계약을 실행합니다. 이더리움은 스마트 계약 기능을 통해 비트코인보다 더 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있지만, 동일하게 확장성 문제를 겪고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 지분 증명(Proof of Stake, PoS)으로 전환했으며, 샤딩(Sharding) 같은 기술을 도입하려는 계획

이 있습니다.

6. 모놀리식 블록체인과 모듈러 블록체인의 차이점

모놀리식 블록체인은 모든 기능을 한 체인에서 통합적으로 처리하는 반면, 모듈러 블록체인은 블록체인의 각 기능(합의, 데이터 가용성, 실행)을 분리하여 각기 다른 네트워크나 계층에서 처리하는 방식을 채택합니다. 이는 블록체인의 성능과 확장성을 높이는 데 도움이 됩니다.

• 확장성: 모듈러 블록체인은 확장성 문제를 해결하기 위해 데이터 가용성과 트랜잭션 실행을 분리함으로써, 각 기능을 더 효율적으로 처리합니다. 반면, 모놀리식 블록체인은 모든 기능을 하나의 네트워크에서 처리해야 하므로 확장성에 한계가 있습니다.

• 유연성: 모듈러 블록체인은 사용자가 필요에 따라 특정 기능을 별도의 솔루션으로 분리할 수 있기 때문에 더 유연한 방식으로 블록체인을 구성할 수 있습니다. 반면 모놀리식 블록체인은 모든 기능을 동일한 방식으로 처리해야 하므로 유연성이 떨어집니다.

결론

모놀리식 블록체인은 탈중앙화와 보안성 측면에서 매우 강력하지만, 확장성 문제와 처리 속도 저하 등의 한계를 가지고 있습니다. 비트코인과 이더리움이 모놀리식 블록체인의 대표적인 예시이며, 현재 확장성 문제를 해결하기 위한 다양한 연구와 개발이 진행 중입니다. 블록체인의 다양한 기능을 더 효율적으로 처리하기 위한 대안으로는 모듈러 블록체인이 등장했으며, 이는 블록체인의 성능과 확장성을 극대화하기 위한 새로운 접근 방식입니다.