장부에 한 줄 적을 권리 — 채굴과 스테이킹은 실제로 무엇을 사는 일인가

한 줄 적는 데 나라 하나만큼의 전기가 든다

2014년에 나온 짧은 논문 한 편이 이런 계산을 내놓았다. 컴퓨터 여러 대가 나눠 들고 있는 공책이 하나 있는데, 다음 쪽을 적을 사람을 계산 겨루기로 정하는 종류다. 그 공책 하나를 굴리는 데 당시 들어가던 전력이, 아일랜드 한 나라의 전기 소비에 견줄 만하다는 것이다 (DOI: 10.1049/cp.2014.0699).

5년 뒤에는 훨씬 꼼꼼한 계산이 나왔다. 제품의 일생을 통째로 재는 표준 방법을 그대로 적용한 2019년 연구는, 같은 방식으로 굴러가는 그 공책이 2018년 한 해에 31.29 TWh의 전기를 썼고 17.29 MtCO2에 해당하는 탄소를 냈다고 적는다 (DOI: 10.1021/acs.est.9b05687).

같은 연구의 나머지 절반도 함께 읽어야 한다. 저자들은 이 값이 그때까지 나온 추정들 가운데 낮은 쪽 끝에 놓인다고 적었다. 그리고 앞으로 전체 계산량은 늘겠지만 계산 한 단위당 에너지와 환경 발자국은 오히려 줄어들 것으로 내다봤다.

숫자가 얼마든 물음은 하나로 모인다. 이 전기는 무엇을 사고 있나. 답은 한 줄로 말할 수 있다. 그 공책에 다음 한 쪽을 적을 권리다.

앞 편에서 우리는 아무도 관리하지 않는 그 공책이 어떻게 고쳐 쓸 수도 지울 수도 없게 되는지를 봤다. 봉인이 있었고 증인이 있었다. 이 글은 바로 그다음 물음을 맡는다.

적을 차례는 누가 가져가나. 그리고 그 차례의 값이 비싸지면 무슨 일이 일어나나.

차례를 누가 가져가느냐는 그 공책을 믿을 수 있느냐와 같은 물음이다. 증인이 한 사람 손에 다 모이면 증인은 더 이상 증인이 아니다. 이 글이 값 이야기로 시작한 까닭도 거기 있다. 값이 곧 그 공책의 안전이기 때문이다.

미리 두 가지만 약속해 두겠다. 이 글에는 수식이 하나도 나오지 않는다. 그리고 무엇이 지금 얼마인지, 무엇을 사면 어떻게 되는지는 한 글자도 쓰지 않는다. 그런 이야기는 이 글의 일이 아니다.

이 글이 다루는 것은 낱말 일곱이다. 장부에 적힌 잔고를 부르는 이름, 그 차례를 계산으로 사는 일과 예치로 사는 일, 적어 달라고 내는 값, 혼자서는 못 사니 모이는 자리, 절반을 넘겼을 때 벌어지는 일, 그리고 조건을 미리 적어 두는 일. 따로 외울 필요는 없다. 전부 위의 한 물음에서 갈라져 나온 것들이다.

적혀 있는 그 줄이 곧 그 돈이다

2018년 제도경제학 논문 한 편은 이 관계를 아주 건조한 문장 하나로 적는다. 그 장부가 돈을 기록하면 그 블록체인이 암호화폐라는 것이다 (DOI: 10.1017/s1744137417000200).

거꾸로 읽는 편이 낫다. 돈이 먼저 있고 그것을 장부가 받아 적는 것이 아니다. 코인은 어디 따로 보관된 물건이 아니라, 그 장부에 누구 몫으로 얼마라고 적혀 있는 그 줄 자체다.

통장에 찍힌 잔고와 같은 자리다. 은행 금고 어딘가에 내 이름표가 붙은 지폐 뭉치가 따로 놓여 있는 것이 아니라, 은행 장부에 적힌 숫자가 곧 내 돈이다.

다른 점은 그 장부를 누가 들고 있느냐다. 은행 장부는 은행이 들고 있고, 이 공책은 아무도 혼자 들고 있지 않다.

이 동네에서는 같은 것을 토큰이라고도 부른다. 여기서 한 번 갈라 두는 편이 좋겠다. 우리 언어모델 편들에서 쓰는 「토큰」은 기계가 글을 볼 때 쓰는 자잘한 조각의 이름이고, 여기서 말하는 토큰은 장부에 적힌 잔고다. 같은 소리를 내는 다른 낱말 둘이다.

그럼 이런 장부가 실제로 해낸 일은 무엇인가. 2022년의 한 서베이는 이 계보의 첫 장부를 놓고 그것을 아주 좁게 못 박는다. 중앙화된 주체 없이 같은 돈을 두 번 쓰는 문제를 해결했다는 것이다 (DOI: 10.1146/annurev-financial-111620-011240).

좁게 읽는 것이 중요하다. 그 서베이가 적은 것은 「돈」도 「기술」도 아니고, 중앙에 믿을 기관을 두지 않고도 같은 돈이 두 번 쓰이지 않게 하는 성질 하나다. 이 글에 나오는 값은 그 하나를 사려고 치르는 값이다.

계산을 치르고 사는 권리

2014년의 그 논문은 이 일을 아주 평범한 낱말로 적어 놓았다. 일(work)이다. 모든 거래를 확인하는 일을 해야 하고 그 대가로 새 코인이 만들어진다는 것이다 (DOI: 10.1049/cp.2014.0699).

장부에 다음 한 쪽을 적을 권리를 계산을 치러서 사는 일, 이것을 채굴이라고 한다.

이름은 광산에서 왔지만 땅에서 캐 오는 것은 없다. 치르는 것은 전기와 장비이고, 사는 것은 차례다.

어떤 계산인지는 앞 편이 이미 맡았다. 봉인을 맞히는 그 계산, 작업증명이다. 여기서 볼 것은 그 안쪽이 아니라 그것을 사고파는 자리다.

2017년 논문은 이 자리를 한 낱말로 부른다. 모두가 내는 경매다. 참가자들이 계산 능력에 투자해 상을 두고 겨루는데, 승리는 확률적이다 (DOI: 10.5195/ledger.2017.96).

진 사람도 치른 값은 돌려받지 못한다. 이 성질 하나가 뒤에 나올 것들의 절반을 설명한다.

같은 논문은 참여 결정의 구조도 적는다. 활성 참여자가 둘 이상일 때의 유일한 균형에서, 상이 양수이기만 하면 활성 참여자가 될지 말지는 오직 그 일에 드는 비용에만 달려 있다는 것이 저자들이 읽어 낸 함의다.

그 비용이 어떤지는 2014년 논문이 한 줄로 말한다. 2014년 그 시점에도 전용 장비 없이는 대체로 전기값을 넘기지 못했다는 것이다 (DOI: 10.1049/cp.2014.0699).

이 둘은 모형이 말하는 구조와 한 시점의 관찰이다. 지금 무엇을 갖추면 어떻게 된다는 이야기가 아니다.

예치를 걸고 사는 권리

같은 권리를 전기 말고 다른 것으로 사는 길이 있다.

2019년 서베이는 그 길이 왜 열렸는지부터 적는다. 계산을 치르는 방식에는 에너지 비효율과 지연과 보안 위협 취약성이라는 한계가 있고, 이를 넘으려고 지분 소유를 증명해 합의에 이르는 방식이 나왔다는 것이다 (DOI: 10.1109/access.2019.2925010).

자기 몫을 그 장부에 걸어 두고 걸어 둔 만큼 적을 권리를 받는 일, 이것을 스테이킹이라고 한다.

계산을 치러서 차례를 사는 대신, 이미 그 장부에 적혀 있는 자기 잔고를 묶어 두고 차례를 받는다.

2020년의 형식 모형 하나가 이 방식의 핵심을 한 문장에 담는다. 계산을 치르는 방식과 달리, 예치 방식은 적는 사람이 곧 그 장부의 지분 보유자일 것을 요구한다 (DOI: 10.1093/rfs/hhaa075).

무슨 뜻인지 짚으면 이렇다. 장부가 망가지면 망가진 장부에 적힌 자기 몫도 같이 상한다. 적는 사람과 그 장부의 값을 짊어진 사람이 같은 사람이 된다.

같은 논문의 조건절을 지우면 안 된다. 저자들이 보인 것은 보상 일정이 충분히 겸손하다면 가능한 한 빨리 합의에 이르는 균형이 존재하고, 갈라진 사슬이 계속 살아남는 균형도 배제된다는 것이다. 무조건이 아니다.

예치 방식이 오랫동안 잘 못 하던 일도 하나 있었다. 새로 들어온 참여자가 맨 처음 블록의 정보만으로 안전하게 합류하는 일이다. 그 전까지 예치 방식은 믿을 만한 중간 기준점을 어디선가 받아 오거나, 온라인 참여자 수의 추정값을 규약 안에 미리 박아 두어야 했다 (DOI: 10.1145/3243734.3243848).

이 「맨 처음부터 스스로 서기」는 원래 계산을 치르는 쪽의 두드러진 성질이었고, 예치 방식에 견준 중요한 강점으로 여겨져 왔다고 저자들은 적는다.

그런데 그 말을 적은 2018년 논문이 바로 그 일을 해낸 논문이다. 저자들은 창세 블록의 정보만으로 안전하게 합류할 수 있는 예치 기반 규약을 제시하고, 지분의 절반 미만을 쥔 적응적 공격자에 맞서 그 안전성을 증명했다. 그리고 해시 함수를 다루는 방식에서는 오히려 예치 쪽이 계산 쪽보다 나은 점이 드러난다고 적는다.

적어 달라고 내는 값

여기까지는 적는 쪽 이야기였다. 이번에는 적어 달라고 부탁하는 쪽이다.

2020년 논문 한 편은 이 거래를 두 단계짜리 게임으로 모형화한다. 1단계에서 거래를 만든 사람들이 값을 매기고, 2단계에서 적는 쪽이 어떤 거래를 이번 쪽에 넣을지 고른다는 것이다 (DOI: 10.1109/icc40277.2020.9148934).

내 한 줄을 다음 쪽에 넣어 달라고 적는 쪽에 붙여 주는 값, 이것을 수수료라고 한다.

핵심은 두 번째 단계에 있다. 들어온 줄을 전부 넣어 주는 것이 아니라 고른다. 그래서 값을 붙이는 쪽과 고르는 쪽이 따로 있다. 같은 자리를 가스라고 부르는 장부도 있다.

이 값이 충분한가. 같은 논문의 답은 아니오다. 저자들은 균형을 계산한 끝에, 현행 관행에서 수수료가 일반적으로 저장 비용을 감당하지 못한다고 적는다. 원인으로는 음의 외부효과와 지연에 근거한 불공정한 가격 매김을 든다.

처방도 양쪽이다. 쪽과 쪽 사이의 간격을 늘리면 수수료가 올라 이 걱정은 줄지만, 대신 더 오래 기다려야 한다.

값이 비싸지는 쪽에서는 다른 일이 벌어진다. 2020년의 한 연구는 자동 매매 프로그램들이 자기 거래를 먼저 처리시키려고 수수료를 경쟁적으로 올려 부르는 것을 관찰하고, 그 경쟁에 우선 가스 경매라는 이름을 붙였다 (DOI: 10.1109/sp40000.2020.00040).

같은 논문의 결론이 이 글의 척추와 정확히 맞물린다. 순서를 먼저 차지하려고 치러진 높은 값이 합의 계층의 보안에 체계적 위험을 안긴다는 것이다.

저자들은 그 수수료가 더 큰 현상의 한 형태일 뿐이라고 덧붙인다. 블록을 만드는 쪽이 순서를 주무르며 뽑아내는 값 전반에 저자들은 따로 이름을 붙이는데, 그 이름은 우리 탈중앙 논쟁 편이 맡는다.

그리고 이 결합은 예치 쪽에서 더 날카롭게 드러났다. 2018년 논문은 중간 기준점을 두지 않는 예치 방식 전반을 겨냥하는 공격 한 갈래를 기술하는데, 그 공격이 도달하는 곳은 그 장부를 완전히 장악하는 것이다 (DOI: 10.1109/cvcbt.2018.00015).

저자들이 적은 조건을 그대로 옮긴다. 이 공격은 지분의 어떤 고정된 비율을 쥔 상대라도 시작할 수 있다 — 절반이 필요하지 않다. 정직한 거래가 쌓일수록, 그리고 상대가 쥔 지분이 클수록 위력이 커진다. 당시의 통계적 조건에서는 몇 해치 운영 기록이 쌓여 있으면 실행 가능한 범위에 든다고 저자들은 적는다.

저자들이 가장 중요하다고 꼽은 것은 따로 있다. 이 공격이 수수료와 보상이 보안 성질과 얼마나 밀접히 엮여 있는지를 보여 준다는 점이다. 막을 길도 함께 적어 두었다. 거래를 맥락에 민감하게 다루는 것, 그리고 사슬의 밀도 통계를 보는 것이다.

혼자서는 차례가 안 오니 모은다

혼자 적는 사람에게 차례는 아주 드물게, 그리고 아주 불규칙하게 온다.

2015년 논문은 그 결과를 관찰로 적는다. 혼자 하는 계산은 들쭉날쭉함이 심해서 큰 모임에 합류하는 사람이 늘고 있고, 함께 모이면 다음 쪽을 만들 확률이 올라가면서 들쭉날쭉함은 줄어든다는 것이다 (DOI: 10.1109/snpd.2015.7176229).

2018년 논문도 같은 이유를 댄다. 문제가 워낙 어려워서 개별 참여자는 안정적인 몫을 확보하려고 모임에 합류하는 경향이 있다 (DOI: 10.1109/lwc.2018.2820009).

혼자서는 좀처럼 차례가 오지 않으니 여럿이 몫을 한데 모아 함께 권리를 노리고 받은 것을 기여한 만큼 나누는 모임, 이것을 풀이라고 한다. 기여에 비례해 나눈다는 그 분배 규칙은 2017년 논문이 명시한다 (DOI: 10.1145/3133956.3134019).

복권을 혼자 사는 대신 사무실 사람들이 돈을 모아 뭉치로 사고, 당첨되면 낸 만큼 나누는 것과 같은 구조다.

여기서도 한 번 갈라 두자. 우리 디파이 편에 나오는 「유동성 풀」은 토큰 두 종류를 담아 둔 웅덩이이고, 여기서 말하는 풀은 적을 권리를 모으는 사람들의 모임이다. 이름만 같다.

그리고 이 편에서 가장 중요한 대목이 여기다.

앞서 본 2019년의 예치 방식 서베이도 같은 자리를 다룬다. 저자들은 지분 풀의 형성과 그것이 네트워크 전체의 지분 분포에 미치는 영향을 함께 분석하고 모의실험했고, 블록 보상과 네트워크 전체 지분의 비율이 탈중앙 정도에 큰 영향을 준다는 결과를 얻었다 (DOI: 10.1109/access.2019.2925010).

계산을 모으면 채굴 풀이고 예치를 모으면 스테이킹 풀이다. 이 둘을 같은 현상의 두 이름으로 보는 것은 이 글이 겹쳐 놓은 것이다. 두 쪽을 나란히 놓고 같다고 적은 논문은 없다.

겹쳐 놓고 보면 두께가 다르다는 것도 보인다. 계산 쪽은 왜 모이는지까지 초록이 말한다 — 혼자 할 때의 들쭉날쭉함과 문제의 어려움이다. 예치 쪽 초록은 지분 풀이 생긴다는 것과 그것이 분포를 바꾼다는 것까지만 말하고, 왜 모이는지는 말하지 않는다.

이 글이 말할 수 있는 것은 여기까지다. 양쪽 모두에서 사람들은 모였고, 모인 뒤의 분포가 양쪽 모두에서 문제로 지적됐다.

모이면 무엇이 달라지나. 2015년의 한 논문은 그 결과를 이렇게 적는다. 대부분의 참여자가 풀에 합류하고 그 안에서는 중앙의 관리자가 활동을 대체로 지휘하며, 이것이 권력의 결집으로 이어진다는 것이다. 같은 논문은 당시 가장 큰 풀 하나가 전체 계산 능력의 절반을 넘긴 적이 있다고 적는다 (DOI: 10.1145/2810103.2813621).

같은 논문은 원인도 지목한다. 풀이 이토록 흔한 것은 그 계산 문제 자체의 한계 때문이라는 것이다. 그 문제가 모임 안에서 협력을 강제할 효과적인 수단을 제공하기 때문이다.

여기서 한쪽만 남기면 틀린다. 2020년의 경제학 연구는 정반대 방향을 먼저 세운다. 위험을 나누려고 생긴 풀이 커진다고 해서 반드시 탈중앙이 훼손되는 것은 아니라는 것이다 (DOI: 10.1093/rfs/hhaa040).

저자들이 든 원인은 둘이다. 참여자들이 여러 풀에 나눠 걸고, 풀 운영자가 수수료를 스스로 정한다. 그래서 큰 풀일수록 자기가 전체에 끼치는 영향을 더 많이 떠안게 되고, 수수료를 더 받고, 크기에 비해 적은 참여자를 끌어모으고, 더 느리게 자란다. 저자들은 실제 자료가 이 예측을 뒷받침한다고 적는다.

같은 논문의 나머지 절반이 반대쪽이다. 풀이라는 금융 혁신은 대신 참여자들의 군비경쟁을 격화시키고, 계산을 치르는 방식의 에너지 소비를 크게 늘린다.

51%는 불가능이 아니라 비싸게 만들어 둔 것

절반을 넘기면 무엇을 할 수 있나.

2021년 연구가 답을 그대로 적는다. 한 참여자나 한 무리가 네트워크 계산 능력의 절반 이상을 쥐면 그 장부를 다시 쓸 수 있다 (DOI: 10.1109/access.2021.3119291).

적을 권리의 절반 넘는 몫을 한 곳이 쥐어 이미 적힌 장부를 되감아 다시 쓸 수 있게 되는 일, 이것을 51% 공격이라고 한다.

증인 열 명 중 여섯이 한 사람 밑에 있으면, 어제 적은 장을 찢고 다시 적어도 다수결은 통과한다.

같은 연구가 곧바로 통념을 건드린다. 이 공격은 이론상 가능해도 실무에서는 어렵다고 여겨져 왔는데, 그 판단의 근거였던 가정이 충분히 검토된 적이 없었다는 것이다. 저자들이 두 주요 장부의 참여자를 뜯어본 결과는, 최근 몇 년 사이 계산력이 아주 적은 수의 참여자에게 몰리고 있고 이것이 실제 위험이라는 것이었다.

2019년 논문은 같은 이야기를 역사로 적는다. 공격에 드는 비용이 워낙 커서 오랫동안 매우 일어나기 어려운 일로 여겨졌지만, 그 논문이 쓰인 2019년 무렵에는 잦은 속도로 실제 벌어졌고 여러 장부에 수백만 달러의 손해를 입혔다는 것이다 (DOI: 10.3390/app9091788).

같은 논문이 든 조건이 이 글의 척추다. 계산력이 낮은 장부는 언제나 위험하다. 필요한 계산력을 쉽게 구할 수 있기 때문이다.

같은 논문은 가장 앞선 방어 다섯 가지도 함께 검토했다. 결론은 대부분의 경우 실질적인 보호가 되지 못한다는 것이었는데, 약점을 합의 규약 자체에서 물려받기 때문이다.

2019년의 다른 논문은 그것을 한 문장으로 못 박는다. 계산력을 넉넉히 구할 수 있는 상황이라면 51% 공격을 만드는 비용은 놀랄 만큼 싸다 (DOI: 10.1109/blockchain.2019.00041). 저자들은 과거 기록에 가중치를 주는 기법으로 그 비용을 백 배 규모로 올릴 수 있다고 제안한다.

여기서 이 글의 문장 하나를 적어 두겠다. 어느 한 논문이 이렇게 적지는 않았고, 위의 셋을 겹쳐 놓으면 나오는 셈이다. 51%는 기술적으로 불가능하게 만들어진 것이 아니라, 사는 것보다 비싸게 만들어진 것이다. 값이 싸지면 잠금은 함께 풀린다.

그리고 절반이 꼭 필요한 것도 아니다. 2018년 논문은 통념부터 무너뜨린다. 담합한 소수는 막을 수 있도록 유인이 설계돼 있다는 것이 통념이었는데, 저자들은 그렇지 않음을 보였다 (DOI: 10.1145/3212998).

이 논문의 결론은 조동사까지 옮기는 것이 중요하다. 담합한 참여자들이 제 몫보다 큰 수익을 얻는다는 것은 저자들이 보인 결과다. 그다음부터는 그 결과가 가져올 수 있는 귀결로 적혀 있다. 합리적인 참여자는 그쪽에 합류하려 할 것이고, 담합 무리는 다수가 될 때까지 커질 것이며, 그 지점에서 이 체계는 탈중앙 화폐이기를 그친다.

조건 하나가 더 붙어 있다. 특정한 가정을 두지 않는 한, 이 이탈은 담합 무리의 크기가 얼마든 가능할 수 있다고 저자들은 적는다.

저자들이 내놓은 수정안도 만능이 아니다. 그 수정은 전체 자원의 4분의 1 미만을 쥔 담합만 막는다. 저자들 자신이 이 문턱은 잘못 가정돼 온 2분의 1보다 낮지만, 어떤 크기의 담합이든 체계를 훼손할 수 있는 지금 현실보다는 낫다고 적는다.

무엇이 공정한지는 2017년의 다른 논문이 한 줄로 정의해 둔다. 공정한 규약이라면 계산 자원의 어떤 비율을 쥔 참여자는 보상도 딱 그 비율만큼 거둬야 한다 (DOI: 10.1145/3087801.3087809).

그렇다면 이 문제를 푼 방식이 나왔나. 2019년의 평가 연구는 아니라고 답한다. 저자들은 여러 개선 설계를 하나의 틀로 재 본 끝에, 2019년 그 시점까지 어떤 계산 기반 규약도 이상적인 사슬 품질에 이르지 못했고 세 종류의 공격 모두에 견디지는 못한다고 결론짓는다 (DOI: 10.1109/sp.2019.00086).

원인으로 저자들이 든 것이 인상적이다. 비현실적인 보안 가정, 그리고 「나쁜 쪽에 상을 주기」와 「좋은 쪽에 벌을 주기」 사이의 딜레마다.

정직하게 남겨 둘 것이 하나 있다. 이 분야의 답이 한 방향으로 모여 있지 않다. 2017년의 그 경매 논문은 이 활동의 구조 자체가 독점 형성을 막는 것처럼 보인다고 적었다. 두 참여자가 있는 균형에서 양쪽 모두 상대의 비용 수준과 무관하게 양의 기대 이익을 갖기 때문이라는 것이다 (DOI: 10.5195/ledger.2017.96, 완전정보 가정 위의 모형).

같은 저자들이 예외도 하나 적어 뒀다. 독점은 그 바깥에 돈을 넣었을 때 돌아오는 것이 더 클 때에만 생길 수 있다는 것이다. 그러니 이 결론은 무조건의 낙관이 아니라 조건이 달린 결론이다.

2016년의 다른 논문은 정반대를 주장한다. 현행 방식 아래에서 참여자들이 충분히 합리적이라면 계산력은 결국 한 노드로 집중된다는 것을 증명했다는 것이다 (DOI: 10.1186/s40854-016-0045-6).

조건을 미리 적어 두기

장부에 적을 수 있는 것이 잔고뿐인 것은 아니다.

앞서 인용한 2018년 논문은 그 범위를 나열한다. 장부의 항목은 어떤 데이터 구조든 기록할 수 있고, 거기에는 재산권과 신원과 증명서와 계약이 들어간다 (DOI: 10.1017/s1744137417000200).

2019년 개관 논문은 이 기술이 하는 일을 넷으로 적는다. 정보를 저장하고, 거래를 실행하고, 기능을 수행하고, 열린 환경에서 신뢰를 세우는 것이다. 같은 논문은 그 쓰임의 예로 암호화폐 체계와 나란히 스마트 컨트랙트를 든다 (DOI: 10.1145/3316481).

그 낱말이 무엇을 가리키는지는 여기서 우리가 적는다. 이 편이 딛고 선 논문들 가운데 이것을 정의하는 초록이 없어서, 아래 한 줄은 통용되는 뜻을 이 글이 옮긴 것이다. 조건과 그때 할 일을 미리 장부에 적어 두고 조건이 맞으면 사람 손을 거치지 않고 그대로 실행되게 한 것, 이것을 스마트 컨트랙트라고 한다.

자판기와 같은 자리다. 동전이 들어오면 물건이 나온다는 규칙이 기계 안에 미리 박혀 있고, 그날 점원의 기분은 개입하지 않는다.

그래서 좋은 점과 무서운 점이 같은 문장에서 나온다. 사람이 개입하지 않으므로 적어 둔 조건이 곧 규칙이 된다. 잘못 적어 둔 조건도 규칙이 된다.

앞의 그 2020년 연구가 이 자리를 정면으로 겨눈다. 저자들은 블록체인이, 특히 스마트 컨트랙트가 공정하고 투명한 거래 생태계를 약속해 왔다고 먼저 적고, 이어 그 약속이 지켜지지 않았음을 보인다 (DOI: 10.1109/sp40000.2020.00040).

무엇이 문제였나. 같은 논문이 마지막에 짚는 것은 스마트 컨트랙트 안의 거래 순서 의존성이 만들어 내는 크고 복잡한 위험이다.

적어 두는 대상이 돈이 아니라 조직의 의사결정일 수도 있다. 2022년 연구는 한 실제 조직의 자료를 일곱 군데서 모아 투표로 내려진 결정이 그 플랫폼의 운영 성과에 주는 영향을 실증했는데, 결과는 둘로 갈렸다. 투표로 도달한 전략적 결정은 일정한 조건 아래에서 긍정적인 영향을 줬고, 투표로 내려진 운영상의 결정은 부정적인 영향을 줬다 (DOI: 10.1002/joom.1179).

그래서 이 값을 언제 치르나

이 글에 나온 값을 한자리에 놓아 보자. 전기가 있었다. 전용 장비가 있었다. 묶여 있어야 하는 예치금이 있었다. 줄마다 붙는 수수료가 있었다. 혼자서는 감당이 안 돼 모이게 되는 힘이 있었고, 모이고 나면 권리가 소수에게 쏠리는 경향이 있었다. 다만 모인다는 것 자체가 곧 탈중앙의 훼손은 아니라는 반대 방향의 실증도 같은 자리에 있었다.

이 값들이 사는 물건의 한가운데에 무엇이 있는지는 앞에서 봤다. 2022년 서베이가 이 계보의 첫 장부를 놓고 좁게 못 박은 그것 — 중앙화된 주체 없이 같은 돈이 두 번 쓰이지 않게 하는 성질이다 (DOI: 10.1146/annurev-financial-111620-011240).

그 하나가 전부라고 잘라 말하지는 않겠다. 장부에 적히는 것이 잔고만은 아니라는 것도 앞에서 봤다. 다만 잔고든 계약이든, 이 값들이 공통으로 사는 것은 가운데에 믿을 기관을 두지 않는다는 조건이다. 이 문장은 어느 논문이 적은 것이 아니라 이 글이 접어 놓은 것이다.

그 위에서 이 글이 남길 문장이 나온다. 믿을 만한 기관이 이미 그 자리에 있다면 이 값을 치를 이유가 없다. 그런 자리에서는 굳이 안 쓰는 편이 낫다.

여기서 멈추면 이번에는 반대쪽으로 틀린다. 「그러니 쓸모없다」는 이 글의 결론이 아니다.

첫째로, 값을 줄이려는 쪽이 놀고 있지 않다. 예치 방식을 다룬 2020년 논문의 제목 자체가 「낭비 없는 블록체인」이고, 저자들은 이 방식이 조건 아래 합의를 만들어 낸다는 것을 형식 모형으로 보였다 (DOI: 10.1093/rfs/hhaa075). 앞서 본 생애주기 연구도 계산 한 단위당 발자국은 줄어들 것으로 내다봤다 (DOI: 10.1021/acs.est.9b05687). 풀 쪽도 마찬가지다. 앞의 2015년 논문은 관찰에서 멈추지 않고, 모임 안의 강제 수단을 무력화해 풀 형성을 억제하는 「외주 불가능한」 계산 문제를 여러 형태로 제시한 뒤 구현과 성능 측정까지 붙여 실용적임을 보였다 (DOI: 10.1145/2810103.2813621).

둘째로, 정책 연구의 결론도 금지가 아니었다. 2021년 연구는 정책 개입이 없으면 중국 안에서 계산 겨루기로 굴러가는 그 장부의 연간 에너지 소비가 2024년에 296.59 TWh로 정점을 찍고 1억 3,050만 톤의 탄소를 낼 것으로 모의했다 (DOI: 10.1038/s41467-021-22256-3).

같은 논문의 제안이 무엇이었는지가 중요하다. 저자들은 지금의 징벌적 탄소세보다 입지를 규제해 에너지 사용 구조 자체를 바꾸는 정책이 더 효과적이라고 결론짓는다. 이 연구는 한 나라를 대상으로 한 모의실험이고 시점은 2021년이다.

셋째로, 이 장부를 돈이 아니라 제도로 보는 관점이 따로 있다. 2018년 논문은 블록체인을 제도 기술이자 제도 진화의 한 사례로 보자고 제안하고 (DOI: 10.1017/s1744137417000200), 2019년의 한 단행본은 이 기술이 기업과 정부와 시장과 시민사회의 성격을 다시 짤 태세라고 적는다 (DOI: 10.4337/9781788975001, 단행본).

그러니 답할 것은 「믿을 만한가」가 아니다. 물음은 이렇게 놓아야 한다.

이 자리에 이미 믿을 만한 기관이 있는가. 없다면 없이 굴리는 값을 지금 누가 치르고 있는가. 그 값이 싸지면 무엇이 함께 풀리는가. 그리고 지금 그 권리는 몇 곳에 모여 있는가.

어디를 더 볼까

권리가 모이는 그 자리를 더 보고 싶다면 「블록체인은 정말 탈중앙인가」로 간다. 이 글의 풀 절이 그 글의 현관이다. 채굴 풀에서 시작해, 순서를 정하는 권한에서 값이 뽑혀 나오는 자리까지 따라간다.

조건을 미리 적어 두는 일이 실제로 어떻게 어긋나는지는 여러 편이 나눠 맡는다. 「코드는 약속대로 작동했다」는 값을 스스로 지키겠다고 적어 둔 조건이 어떻게 무너졌는지를 다룬다. 「러그풀은 해킹이 아니라 권한이다」는 깨진 것이 암호가 아니라 애초에 남겨 둔 권한이었던 경우를 본다.

「스마트 컨트랙트는 바깥 세상을 모른다」는 이 글이 다루지 않은 자리를 맡는다. 장부에 적힌 것은 누가 누구에게 무엇을 보냈는가뿐이고, 바깥 세상의 값은 누군가 넣어 줘야 한다는 것이다. 이 글에서 갈라 둔 유동성 풀도 그 편에 있다.

「다리는 체인의 보장을 물려받지 않는다」는 장부 하나 안에서 성립하던 성질이 장부와 장부 사이로 넘어갈 때 어떻게 되는지를 본다.

그리고 「규칙을 바꿀 권한도 살 수 있다」가 이 글의 마지막 절을 그대로 이어받는다. 표를 가진 만큼 규칙을 바꿀 수 있다면, 그 표도 살 수 있는 물건이 아닌가.

근거 논문

단행본과 단행본 장과 프리프린트는 본문에서 그때마다 등급을 표기했다.

• "Bitcoin Mining and its Energy Footprint" (2014) — DOI: 10.1049/cp.2014.0699 — 채굴이라는 일은 모든 거래를 확인하는 데 필요하고 그 대가로 코인이 만들어진다. 전용 장비 없이는 대체로 수지가 맞지 않고, 당시 소비 전력은 아일랜드의 전기 소비에 견줄 만하다.
• "Life Cycle Assessment of Bitcoin Mining" (2019) — DOI: 10.1021/acs.est.9b05687 — 2018년 31.29 TWh, 17.29 MtCO2-eq. 기존 추정들의 낮은 쪽 끝. 주 동인은 채굴자의 지리적 분포와 장비 효율이고, 해시레이트는 늘어도 단위당 에너지·발자국은 줄 것으로 전망.
• "Blockchains and the economic institutions of capitalism" (2018) — DOI: 10.1017/s1744137417000200 — 장부가 돈을 기록하면 그 블록체인이 암호화폐다. 장부 항목은 재산권·신원·증명서·계약 등 어떤 데이터 구조도 기록할 수 있다. 블록체인은 제도 기술이자 제도 진화의 한 사례라는 주장.
• "Bitcoin and Beyond" (2022, 서베이) — DOI: 10.1146/annurev-financial-111620-011240 — 비트코인의 경제적 의의를 중앙화된 주체 없이 이중지불 문제를 푼 것으로 정식화. 수수료·포크·변동성 문헌도 함께 개관.
• "Trend of centralization in Bitcoin's distributed network" (2015) — DOI: 10.1109/snpd.2015.7176229 — 채굴은 거래 확인·검증에 필수이고 보상이 이를 부추긴다. 혼자 하는 채굴의 높은 분산 때문에 대형 풀 합류가 늘고, 2009~2014년 전 블록 분석으로 집중도 지표를 제안.
• "Bitcoin Mining as a Contest" (2017) — DOI: 10.5195/ledger.2017.96 — 완전정보 가정 아래 채굴을 모두가 내는 경매(all-pay contest)로 모형화. 상이 양수인 한 활성 채굴자가 될지는 오직 비용에만 달렸다. 2인 균형에서 양쪽 모두 양의 기대 이익을 가지므로 구조가 독점 형성을 막는 것으로 보인다는 결론.
• "Proof-of-Stake Consensus Mechanisms for Future Blockchain Networks" (2019, 서베이) — DOI: 10.1109/access.2019.2925010 — 계산 기반 방식의 에너지 비효율·지연·보안 취약을 동기로 지분 소유 증명 방식을 개관. 지분 풀의 형성과 지분 분포를 분석·모의했고, 블록 보상 대 전체 지분의 비율이 탈중앙에 큰 영향을 준다.
• "Blockchain without Waste: Proof-of-Stake" (2020) — DOI: 10.1093/rfs/hhaa075 — 지분 기반 합의의 첫 형식 경제 모형. 충분히 겸손한 보상 일정이면 최대한 빨리 합의가 이뤄지는 균형이 존재하고 지속적 포크 균형도 배제된다. 그 까닭은 계산 기반 방식과 달리 검증자가 곧 지분 보유자여야 하기 때문.
• "Ouroboros Genesis" (2018) — DOI: 10.1145/3243734.3243848 — 창세 블록 정보만으로 안전하게 합류하는 지분 기반 규약. 이전 방식은 신뢰된 체크포인트나 온라인 참여자 수 추정을 요구했고, 이 「창세로부터의 부팅」은 계산 기반 방식의 두드러진 강점으로 여겨져 왔다.
• "Economics of Blockchain Storage" (2020) — DOI: 10.1109/icc40277.2020.9148934 — 1단계에서 이용자가 수수료를 정하고 2단계에서 채굴자가 거래를 고르는 두 단계 게임. 균형에서 수수료는 일반적으로 저장 비용을 감당하지 못한다(음의 외부효과·지연 기반 가격). 블록 간격을 늘리면 수수료는 오르나 지연이 커진다.
• "Flash Boys 2.0" (2020) — DOI: 10.1109/sp40000.2020.00040 — 스마트 컨트랙트가 공정·투명한 거래를 약속했으나 지켜지지 않았음을 보인다. 봇들이 우선 순서를 얻으려 수수료를 경쟁 입찰하는 우선 가스 경매를 형식화하고, 그 높은 수수료가 합의 계층 보안에 체계적 위험이 됨을 논증.
• "Stake-Bleeding Attacks on Proof-of-Stake Blockchains" (2018) — DOI: 10.1109/cvcbt.2018.00015 — 체크포인트 없는 지분 기반 장부 전반을 겨냥하는 공격. 무엇보다 수수료와 보상이 보안 성질과 얼마나 밀접히 결합돼 있는지를 보여 준다. 방어로 거래의 맥락 민감성과 사슬 밀도 통계를 제시.
• "Evolutionary Game for Mining Pool Selection in Blockchain Networks" (2018) — DOI: 10.1109/lwc.2018.2820009 — 퍼즐 난이도 때문에 개별 채굴자는 안정적 수익을 위해 풀에 합류한다. 풀 선택 동학을 진화 게임으로 모형화.
• "Be Selfish and Avoid Dilemmas" (2017) — DOI: 10.1145/3133956.3134019 — 풀은 보상을 각 참여자의 기여에 비례해 나눈다. 기여하는 척만 하고 몫을 받아 가는 공격과 풀끼리 서로 공격할 때의 딜레마를 다룬다.
• "Nonoutsourceable Scratch-Off Puzzles to Discourage Bitcoin Mining Coalitions" (2015) — DOI: 10.1145/2810103.2813621 — 대부분의 채굴자가 풀에 합류하고 중앙 관리자가 활동을 지휘해 권력이 결집한다. 당시 최대 풀이 전체 채굴 용량의 절반을 넘긴 적이 있다.
• "Decentralized Mining in Centralized Pools" (2020) — DOI: 10.1093/rfs/hhaa040 — 위험 분담용 중앙화 풀의 부상이 반드시 탈중앙을 훼손하지는 않는다(교차 분산·내생적 수수료 설정·큰 풀일수록 외부효과 내부화 → 더 느린 성장). 대신 풀은 채굴자의 군비경쟁을 격화시켜 에너지 소비를 크게 늘린다. 실증 자료가 모형 예측을 뒷받침.
• "The 51% Attack on Blockchains: A Mining Behavior Study" (2021) — DOI: 10.1109/access.2021.3119291 — 절반 이상의 계산 능력을 쥐면 장부를 다시 쓸 수 있다. 실무에서 어렵다는 가정이 충분히 검토된 적 없었고, 최근 몇 년 해시 파워가 극소수에게 집중돼 실제 위험이 된다.
• "Assessing Blockchain Consensus and Security Mechanisms against the 51% Attack" (2019) — DOI: 10.3390/app9091788 — 막대한 비용 때문에 오랫동안 매우 어렵다고 여겨졌으나 근래 잦은 속도로 실제 발생해 여러 암호화폐에 수백만 달러의 손해. 해시 파워가 낮은 코인은 늘 위험. 검토한 방어 다섯은 대부분 약점을 합의 프로토콜에서 상속한다.
• "Effective Scheme against 51% Attack on Proof-of-Work Blockchain with History Weighted Information" (2019) — DOI: 10.1109/blockchain.2019.00041 — 해시 파워를 넉넉히 구할 수 있으면 51% 공격 비용은 놀랄 만큼 싸다. 과거 기록 가중 기법으로 공격 비용을 백 배 규모(two orders of magnitude)로 올릴 수 있다는 분석.
• "Majority is not enough" (2018) — DOI: 10.1145/3212998 — 채굴 규약이 유인 정합적이라는 통념을 반박. 담합한 소수가 제 몫보다 큰 수익을 얻고, 합리적 채굴자가 합류해 담합이 다수가 되며, 그 지점에서 탈중앙 화폐이기를 그친다. 제안한 수정은 1/4 미만 담합만 막는다 — 잘못 가정된 1/2보다 낮지만 어떤 크기든 훼손 가능한 현실보다는 낫다.
• "FruitChains" (2017) — DOI: 10.1145/3087801.3087809 — 공정한 규약이라면 계산 자원의 φ 비율을 쥔 참여자가 보상의 φ 비율을 거둬야 한다. 소수 담합이 제 몫의 거의 2배를 얻을 수 있다는 선행 결과 위에서 공정성을 재설계.
• "Lay Down the Common Metrics: Evaluating Proof-of-Work Consensus Protocols' Security" (2019) — DOI: 10.1109/sp.2019.00086 — 다지표 평가 틀로 개선 설계들을 평가한 결과, 오늘까지 어떤 계산 기반 규약도 이상적 사슬 품질에 이르지 못했고 세 공격 모두에 견디지 못한다. 원인은 비현실적 보안 가정과 「나쁜 쪽에 상 주기 대 좋은 쪽에 벌 주기」 딜레마.
• "A new proof-of-work mechanism for bitcoin" (2016) — DOI: 10.1186/s40854-016-0045-6 — 현행 방식 아래 채굴자가 충분히 합리적이면 계산력이 결국 한 노드로 집중됨을 증명했다는 주장. 시빌 위험을 키우지 않으면서 탈중앙을 개선하는 새 방식을 제안.
• "Security and Privacy on Blockchain" (2019) — DOI: 10.1145/3316481 — 블록체인은 열린 환경에서 정보를 저장하고, 거래를 실행하고, 기능을 수행하고, 신뢰를 세우는 접근. 기본 보안 성질과 추가로 요구되는 성질, 그리고 그것을 달성하는 기법들을 개관.
• "Task management in decentralized autonomous organization" (2022) — DOI: 10.1002/joom.1179 — 한 스테이블코인 발행 플랫폼의 온·오프체인 자료 일곱 출처를 써서 투표 기반 의사결정이 운영 성과에 주는 영향을 실증. 투표로 도달한 전략적 결정은 특정 조건에서 긍정적, 운영상의 결정은 부정적.
• "Policy assessments for the carbon emission flows and sustainability of Bitcoin blockchain operation in China" (2021) — DOI: 10.1038/s41467-021-22256-3 — 정책 개입이 없으면 중국 내 연간 에너지 소비가 2024년 296.59 TWh로 정점, 탄소 1억 3,050만 톤. 체코·카타르의 연간 배출 총량을 넘고 중국 182개 도시·42개 산업 부문 중 상위 10위. 징벌적 탄소세보다 입지 규제가 더 효과적.
• "Understanding the Blockchain Economy" (2019, 단행본) — DOI: 10.4337/9781788975001 — 블록체인의 경제적 성격을 제도경제학으로 분석. 기업·정부·시장·시민사회의 성격을 다시 짤 새로운 경제 기반구조라는 관점.