비트코인(Bitcoin)은 인터넷상에서 제3자의 중재 없이 개인과 개인 간에 직접 돈을 주고받을 수 있는 온라인 결제 시스템입니다. 비트코인은 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)라는 익명의 개발자가 2008년 10월에 9페이지 분량의 논문으로 발표하며 세상에 공개되었습니다. 이 논문에 따르면 비트코인의 모든 거래 내역은 암호화 알고리즘으로 사슬(Chain)처럼 연결되어 보관되는데, 이러한 원장 관리 시스템을 블록체인(Blockchain)이라고 부릅니다.
비트코인이 등장하게 된 사회적 배경을 살펴보면, 2000년대 후반은 서브프라임 모기지 사태로 인한 전 세계적 금융 위기가 도래한 시기였습니다. 미국의 많은 금융기관들이 무분별하게 운용한 주택담보대출(모기지론)으로 인해 부동산 가격 거품이 극대화되었고, 이 거품이 붕괴하면서 다수의 사람들이 대출 이자를 갚지 못하는 채무불이행 사태가 발생했습니다. 이는 결국 미국 금융기관들의 파산으로 이어졌습니다.
금융위기로 수많은 피해자가 발생했지만, 이 사태를 초래한 금융기관들은 책임지는 모습을 보이지 않았습니다. 오히려 미국 정부로부터 지원받은 구제금융으로 보너스 파티를 여는 등 심각한 도덕적 해이를 보여주었습니다. 이처럼 중앙식 금융기관에 대한 불신이 만연한 사회 분위기 속에서 사토시는 비트코인을 세상에 내놓고, 첫 블록인 제네시스 블록(Genesis Block)에 아래와 같은 메시지를 남겼습니다.
더 타임즈 2009년 1월 3일, 은행들의 두번째 구제금융을 앞두고 있는 영국 재무장관 (The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks.)
금융기관의 도덕적 해이와 그로 인한 피해가 고스란히 사용자들에게 전가되는 이러한 시대 상황은 사토시의 비트코인 발명에 큰 동기가 되었을 것입니다. 비트코인은 은행이나 기관과 같은 신뢰 기반의 중재자를 통하지 않고, 탈중앙화된 블록체인 시스템 위에서 개인과 개인이 P2P(peer to peer) 형태로 직접 거래합니다.
비트코인의 이중 지불 문제 해결
비트코인이 인터넷상의 디지털 화폐를 구현한 최초의 시도는 아닙니다. 게임 머니나 거래 가능한 마일리지 포인트도 일종의 디지털 화폐라고 볼 수 있습니다. 하지만 이러한 시스템들은 중앙화된 서버에서 모든 거래가 처리되므로, 앞서 언급한 신뢰 기반 중앙식 시스템의 문제점을 그대로 가지고 있습니다. 더욱이 거래가 디지털로 처리되기 때문에 이중 지불 문제(Double spending problem)라는 더 큰 문제가 발생합니다. (온라인 게임에서 자주 발생하는 돈복사 문제를 떠올려보시면 됩니다. 😅)
이중 지불 문제란?
디지털 파일, 텍스트, 이미지는 매우 쉽게 복제할 수 있습니다. 이러한 특성은 컴퓨터와 인터넷을 이용한 금융 거래에서도 문제가 됩니다. 예를 들어, 인터넷 뱅킹으로 1000원을 서로 다른 두 계좌에 동시에 보내면 같은 1000원을 두 번 사용하게 되는 셈입니다. 이를 이중 지불 문제(Double spending problem)라고 합니다.
기존 금융기관들은 중앙식 관리 시스템을 통해 거래 내역과 장부를 확인함으로써 이중 지불 문제를 방지합니다. 이러한 시스템은 중앙 은행이나 정부의 통제를 받기 때문에 일반적으로 신뢰성이 높아 많은 사람들이 안심하고 사용합니다. 그러나 이런 중앙화된 시스템을 유지하는 데는 큰 비용이 들며, 특히 해외 송금의 경우 여러 금융기관을 거쳐야 하므로 높은 수수료와 긴 처리 시간이 필요합니다.
비트코인 이전의 디지털 캐시들은 신뢰할 수 있는 제3자 중재 없이는 이중 지불 문제를 해결할 수 없었습니다. 사토시는 이러한 중재자의 필요성 자체를 통화 시스템의 가장 큰 결함으로 보았고, 신뢰 없이도 개인 간 거래가 가능한 블록체인 시스템을 고안했습니다.
생각해보면 실물 화폐인 지폐와 동전으로 거래할 때는 제3자의 중재가 필요하지 않습니다. 실물 화폐 거래는 단순히 개인과 개인이 돈을 주고받는 것만으로 성립합니다. 비트코인의 블록체인은 이러한 직접 거래 방식을 인터넷상에서도 가능하게 합니다.
비트코인의 해결책
비트코인은 거래 내역을 위조 불가능한 해시(Hash)로 암호화하고, 이를 탈중앙화된 블록체인의 분산 원장에 저장함으로써 이중 지불 문제를 해결합니다. 비트코인 송금은 UTXO(Unspent Transaction Output)라는 비트코인 소유권을 나타내는 디지털 개체를 사용하며, 이는 소유자만이 해독할 수 있는 암호학적 증명을 통해 전송됩니다. 따라서 제3자가 송금의 진위 여부를 확인할 필요가 없습니다.
비트코인의 보유 및 송금에 대한 증명은 공개 키 암호화 방식과 디지털 서명이 사용됩니다. 공개 키 암호화는 사용자마다 공개 키(Public Key)와 개인 키(Private Key)라는 한 쌍의 키를 사용합니다. 공개 키는 말 그대로 공개할 수 있어서 누구나 이 키를 통해 비트코인을 입금받을 수 있습니다. 하지만 입금받은 비트코인을 다시 사용하려면 공개 키와 쌍을 이루는, 본인만 알고 있는 개인 키가 필요합니다. 개인 키로 생성한 비트코인 거래의 디지털 서명은 공개 키만으로도 그 소유권을 입증할 수 있습니다.
비트코인을 일상에서 사용할 때는 보안과 편의를 위해 공개 키에 해시(Hash) 알고리즘을 적용한 주소(Address)를 사용합니다. 비트코인 지갑에서 송금이나 입금을 할 때도 공개 키 대신 이 주소를 통해 거래가 이루어집니다.
개인 키 → 공개 키 → 주소 순으로 파생되어 생성됩니다. 개인 키에서 공개 키를 만들고, 공개 키에서 주소를 만들어 내는 것은 가능하지만 그 반대는 불가능합니다. 이는 소인수분해의 수학적 난해성을 기반으로 한 암호화 방식을 사용하기 때문에 역순으로 알아내는 것이 불가능하도록 설계되어 있습니다.
비트코인 거래는 개인 키와 주소를 사용해 생성되며 블록체인 네트워크 전체에 분산 저장됩니다. 블록체인은 탈중앙화된 시스템으로, 거래 내역의 위·변조가 불가능하고 중재자가 필요하지 않습니다. 다음 포스트에서 이 블록체인의 원리에 대해 자세히 설명하겠습니다.
