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[Blockchain and Cryptocurrency] 02. Blockchain Overview and Introduction - Technical Concepts of Blockchain Systems -

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[Blockchain and Cryptocurrency] 02. Blockchain Overview and Introduction - Technical Concepts of Blockchain Systems -

'Blockchain and Cryptocurrency' Subject @ Korea University, 2021

01. Syllabus
02. Blockchain Overview and Introduction - Technical Concepts of Blockchain Systems -
03. Blockchain's Theoretical Foundation, Cryptography
04. Bitcoin and Nakamoto Blockchain
05. Ethereum and Smart Contract
06. NFT and Metaverse
07. Cardano(ADA) and Other Altcoins
08. Dark Coins
09. Blockchain Usage Beyond Currency - Way to Design Good Blockchain Business Models -

'Blockchain and Cryptocurrency' Subject @ Korea University, 2021

01. Syllabus
02. Blockchain Overview and Introduction - Technical Concepts of Blockchain Systems -
03. Blockchain's Theoretical Foundation, Cryptography
04. Bitcoin and Nakamoto Blockchain
05. Ethereum and Smart Contract
06. NFT and Metaverse
07. Cardano(ADA) and Other Altcoins
08. Dark Coins
09. Blockchain Usage Beyond Currency - Way to Design Good Blockchain Business Models -

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[Blockchain and Cryptocurrency] 02. Blockchain Overview and Introduction - Technical Concepts of Blockchain Systems -

  1. 1. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 1 Blockchain Overview & Introduction - Technical Concepts of Blockchain Systems -
  2. 2. 보안공학연구실 김승주 교수 (skim71@korea.ac.kr) 미래융합기술관 610호 저 서 Security Assessment aNd Engineering Lab www.KimLab.net / www.HackProof.systems 주요 경력 : 1990.3~1999.2) 성균관대학교 공학 학사·석사·박사 1998.12~2004.2) KISA 암호기술팀장 및 CC평가1팀장 2004.3~2011.2) 성균관대학교 정보통신공학부 부교수 2011.3~현재) 고려대학교 사이버국방학과∙정보보호대학원 정교수 (사)HARU & SECUINSIDE 설립자 및 이사 2017.4~현재) 국방RMF연구센터(AR2C) 센터장 2018.5~현재) 고신뢰보안운영체제연구센터(CHAOS) 센터장 前) 육군사관학교 초빙교수 前) 개인정보분쟁조정위원회 위원 前) 대통령직속 4차산업혁명위원회 위원 現) 합동참모본부 정책자문위원 現) 국방부 CIO 자문위원 現) Black Hat Asia Review Board - SCI(E) 논문: 76편, 인용횟수: 4800+ (구글 기준) - '07, '18: 국가정보원장 및 행정안전부 장관 표창 - '12, '16: 고려대학교 석탑강의상 (상위 5%) - '19: 국가공무원인재개발원 베스트강사 명에의전당 헌정 (상위 0.3% = 3명/800여명) - ACSAC (1편), AsiaCrypt (1편), BlackHat (6편), CT-RSA (3편), DEFCON (4편), ICCC (8편), Virus Bulletin (2편) - KBS '명견만리', '장영실쇼', '쌤과 함께', EBS '과학다큐 비욘드', JTBC '차이나는 클라스' 및 tvN '미래수업' 등 다수 출연 주요 R&D 성과 2 Google에 DRM 특허 매각 (2020년)
  3. 3. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 비트코인과 블록체인의 탄생 3
  4. 4. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 비트코인 (2008) (In October 2008, posted to the Cypherpunks mailing list) 4
  5. 5. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 5
  6. 6. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 비트코인은 최초의 암호화폐인가? (Crypto 1982) 6
  7. 7. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 7 (Bas Wisselink, “History of Bitcoin Where Do We Come From?”, February 15, 2018) 비트코인은 최초의 암호화폐인가?
  8. 8. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 비트코인은 온전히 독창적인가? 8 Smart Contract PoW
  9. 9. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 왜 암호화폐는 만들기 어려운가? 9
  10. 10. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 eCash (1982) (David Chaum, "Blind Signatures for Untraceable Payments", Crypto 1982) 10 암호화폐 이용자 A 상점 X 1. 암호화폐 발행 4. 장부에 해당 암호화폐가 사용된 기록이 있는지 여부를 확인 2. 지불 1477 1477 3. 암호화폐 검증요구 6. 상품/서비스 5. 유효성 (신규사용 or 중복사용) 통보 1477
  11. 11. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 (2008) 11 “중앙은행은 법정통화 가치에 논쟁의 여지가 없도록 신뢰를 받아야 하지만, 화폐의 역사는 그런 신뢰를 완전히 저버린 사 례로 가득하다. 은행은 우리의 돈을 안전하게 보관해야 하지 만, 그들은 무분별한 대출로 신용버블을 유발했다.” – Satoshi Nakamoto –
  12. 12. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 (David Chaum, "Blind Signatures for Untraceable Payments", Crypto 1982) 12 암호화폐 이용자 A 상점 X 1. 암호화폐 발행 4. 장부에 해당 암호화폐가 사용된 기록이 있는지 여부를 확인 2. 지불 1477 3. 암호화폐 검증요구 6. 상품/서비스 5. 유효성 (신규사용 or 중복사용) 통보 1477 Bitcoin (2008)
  13. 13. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 1477 (David Chaum, "Blind Signatures for Untraceable Payments", Crypto 1982) 13 암호화폐 이용자 A 상점 X 1. 암호화폐 발행 2. 지불 1477 3. 암호화폐 검증요구 6. 상품/서비스 5. 유효성 (신규사용 or 중복사용) 통보 1477 4. 블록체인에 해당 비트코인이 사용된 기록이 있는지 여부를 확인 Bitcoin (2008)
  14. 14. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 (2008) 14
  15. 15. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 15 상점 X A→Y:1477 B→Z:1423 ‘중복 사용’ ‘중복사용’ ‘중복사용’ 1477 (Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" 2008) A→Y:1477 B→Z:1423 A→Y:1477 B→Z:1423 ID: 1477 A Seller X Seller Y 비트코인 이용자 A
  16. 16. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 16 상점 X A→Y:1477 B→Z:1423 ‘신규 사용’ ‘중복사용’ ‘중복사용’ 1477 (Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" 2008) A→Y:1477 B→Z:1423 B→Z:1423 비트코인 이용자 A
  17. 17. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 [참고] 비잔틴 오류 (Byzantine Faults) (ACM Transactions on Programming Languages and Systems (TOPLAS), July 1982) 17  Bugs (Perhaps on a single node)  Intentional malice (Perhaps a single node)  Conspiracies (Multiple bad nodes) Byzantine Faults
  18. 18. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 18 (Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" 2008) 인터넷 투표를 통한 장부의 주기적(10분) 동기화가 필요 비잔틴 오류를 막는 법, 블록체인 1423 1477 1423 A→Y:1477 B→Z:1423 A→Y:1477 B→Z:1423 B→Z:1423
  19. 19. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 Blockchain is … 분산된 공개장부 + “인터넷 투표 (주기적 동기화)” 19 비잔틴 오류를 막는 법, 블록체인
  20. 20. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 20
  21. 21. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 (Vitalik Buterin) “Whereas most technologies tend to automate workers on the periphery doing menial tasks, blockchains automate away the center. Instead of putting the taxi driver out of a job, blockchain puts Uber out of a job and lets the taxi drivers work with the customer directly.” 21
  22. 22. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 1. 각자가 관찰한 10분간의 모든 거래내역을 1MB 파일(일명, block)에 기록 2. 회람 3. 서로 다른 장부가 존재할 경우 투표 22 비잔틴 오류를 막는 법, 블록체인 A→Y:1477 B→Z:1423 A→Y:1477 B→Z:1423 B→Z:1423
  23. 23. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 1. 각자가 관찰한 10분간의 모든 거래내역을 1MB 파일(일명, block)에 기록 2. 회람 3. 서로 다른 장부가 존재할 경우 투표 4. 선출된 장부를 보관중이던 이전 장부 들에 연결해(일명, chain) 각자 보관 23 비잔틴 오류를 막는 법, 블록체인
  24. 24. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 채굴(mining) : 비트코인을 얻는 가장 기본적인 방법 24 블록체인에서의 참여유도 방법, 채굴
  25. 25. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 A D B C E 25 블록체인에서의 참여유도 방법, 채굴
  26. 26. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집  인플레이션을 방지하기 위해 약 4년마다 보상을 받는 가격이 절반으로 떨어지도록 설계됨.  초기 보상액은 2009년 50 Bitcoin이었고, 2013년에는 25 Bitcoin, 2016년에는 12.5 Bitcoin이었으며, 이는 계속해서 줄어듬.  끊임없이 반으로 줄어들면 최종에는 약 2천1백만 개의 Bitcoin만 존재하게 됨.  2140년 5월7일경 모든 Bitcoin이 생성될 것으로 예측됨.  Block rewards → Transaction fees (* But, in ACM CCS 2016, Miles Carlsten et al. showed that the stability of bitcoin is NOT guaranteed as mining rewards decline.) 26 블록체인에서의 참여유도 방법, 채굴
  27. 27. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 (Source: http://www.bitcoinblockhalf.com) 27 블록체인에서의 참여유도 방법, 채굴
  28. 28. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 Bitcoin Genesis Block 28
  29. 29. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 29 “사토시 나카모토는 정부의 필요에 따라 발행량 증가가 가능한 현재의 화폐 시스템을 개혁하고자 비트코인을 발표” ※ 개발 동기가 명시적으로 알려진 바는 없으나, 비트코인 첫 블록 여백에 영국의 공적자금 투입을 통한 은행 재정 원조 관련 타임스 기사 내용이 포함되어 있어 이를 통해 추정 및 회자되는 說임.
  30. 30. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 비트코인/블록체인 네트워크 (Source: Andreas M. Antonopoulos, "Mastering Bitcoin", O'REILLY) 30
  31. 31. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 31
  32. 32. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 32 다양한 Distributed Ledger Technology
  33. 33. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 33 가상화폐(자산) vs. 암호화폐(자산)
  34. 34. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 발행주체 구현방식 정부(중앙은행) 민간단체 또는 기업 중앙집중형 CBDC (Central Bank Digital Currency) Virtual Currency 탈중앙형 (Blockchain) CBDC (Central Bank Digital Currency) Virtual Currency or Cryptocurrency ‘중앙은행이 발행하는 디지털 화폐’, CBDC는 말 그대로 발행 주체가 민간이 아닌 정부이며, 그렇기에 법적 효력 또한 가진다는 점에서 Bitcoin 등의 암호화폐와 차별화 됨. 34 eCash(1982) Bitcoin(2008) 가상화폐(자산) vs. 암호화폐(자산)
  35. 35. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 35 가상화폐(자산) vs. 암호화폐(자산)
  36. 36. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 36 가상화폐(자산) vs. 암호화폐(자산)
  37. 37. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 37 (March 25, 2021)
  38. 38. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 38
  39. 39. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집  “Interoperability should be enabled between CBDC (central bank digital currency) systems of different jurisdictions and exchange.”  "We also propose a scalable and overseen foreign exchange platform supported by DLT (distributed ledger technology like blockchain) or other technologies." 39
  40. 40. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 알트코인(Altcoin) (Source: https://coin360.io/, Note: As of 17:00 July 27, 2018) 40 암호화폐는 2018년 3월11일 기준 1,523개가 유통되고 있 으며, 2013년 4월부터 약 5년 동안 2,544개가 신규 발행 되고 1,028개가 퇴출 됨. (분석기간 중 매주 평균적으로 17.1개가 신규발행되고 12.7개가 퇴출) - 예금보험연구포럼 2018 -
  41. 41. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 알트코인(Altcoin) (Source: https://coin360.io/, Note: As of 17:00 July 27, 2018) 2018년 3월11일 1,523개 → 2019년 8월21일 2,457개 → 2021년 3월21일 8,899개 → 2021년 4월22일 9,420개 → 2021년 5월23일 0시30분 1만3개 41
  42. 42. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 비트코인과 블록체인이 당면한 기술적 문제 42
  43. 43. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 43 가격 변동성 비트코인 피자데이는 2010년 5월 22일 미국 의 한 프로그래머가 1 만 개의 비트코인으로 피자 2판을 구매한 날 임. 가상자산을 활용한 최초의 실물 거래를 기 념하기 위해 마련됐음.
  44. 44. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집  2008년에 북경 올림픽이 열린 사실에서도 알 수 있듯이 2008~2010년 초반, 중국에 신흥부자들이 대거 생김. (중국 개혁개방 40년)  실제로 2016년 2월 후룬글로벌리서치가 발표한 ‘2016 세계 백만장자 리스트’에 따르면, “중국의 백 만장자 숫자가 미국을 앞질렀다”고 함.  더욱이 당시 정부의 별도 규제가 없었음. 개인 연 간 해외송금 가능액이 5만 달러 제한되어 있었지 만 비트코인은 제약이 없었고, 해외 송금시 별도 수수료도 없었음.  이들은 비트코인이 실용적인 화폐가 될 수 있고, 금 대체재로서의 가능성 충분하다 생각함. 더욱이 정부의 감시를 피할 수 있다는 점이 수요를 폭발시 킴. 가격 변동성 44
  45. 45. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 45
  46. 46. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 46
  47. 47. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 47
  48. 48. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 탈중앙화(Decentralization) 문제 (Jordan Tuwiner, "Bitcoin Mining Pools", July 13, 2017) 48
  49. 49. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 49
  50. 50. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집  또한 다수의 채굴(mining) 장비를 보유한 참가자들이 뭉치면서 집단화〮세력화 되기 시작함. 50 탈중앙화(Decentralization) 문제
  51. 51. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집  또한 다수의 채굴(mining) 장비를 보유한 참가자들이 뭉치면서 집단화〮세력화 되기 시작함. (Jordan Tuwiner, "Bitcoin Mining Pools", July 13, 2017) 51 탈중앙화(Decentralization) 문제
  52. 52. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 52 탈중앙화(Decentralization) 문제
  53. 53. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 (Financial Cryptography and Data Security 2018) Neither are all that decentralized! Both Bitcoin and Ethereum mining are very centralized, with the top 4 miners in Bitcoin and the top 3 miners in Ethereum controlling more than 50% of the hash rate. 53 탈중앙화(Decentralization) 문제
  54. 54. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 SCALABILITY (확장성) CONSENSUS (합의) 확장성(Scalability) 문제 54
  55. 55. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집  Blockchain의 종류  독재 : 중앙집중형 또는 Private Blockchains  간접 민주주의 : Consortium(Federated) Blockchains  R3, B3I, EWF, Corda, etc…  직접 민주주의 : Public Blockchains  Bitcoin, Ethereum, Monero, Litecoin, etc… Scalability Consensus 55 확장성(Scalability) 문제
  56. 56. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 에너지 낭비 문제 56
  57. 57. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 에너지 낭비 문제 57
  58. 58. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 58 에너지 낭비 문제
  59. 59. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 59 에너지 낭비 문제
  60. 60. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 60 에너지 낭비 문제
  61. 61. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 61 개인정보보호 문제
  62. 62. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 62 개인정보보호 문제
  63. 63. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 (Financial Cryptography and Data Security 2018) Our quantitative analysis shows that 1.4% of the roughly 251 million transactions in Bitcoin's blockchain contained data that had nothing to do with bitcoin. Among these files there may be objectionable contents such as links to child pornography, copyright violations, privacy violations, politically sensitive content, malware, etc. 63 개인정보보호 문제
  64. 64. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 거래소 해킹 및 투명성 64
  65. 65. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 거래소 해킹 및 투명성 65
  66. 66. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집  ©2021 by Seungjoo Gabriel Kim. Permission to make digital or hard copies of part or all of this material is currently granted without fee provided that copies are made only for personal or classroom use, are not distributed for profit or commercial advantage, and that new copies bear this notice and the full citation. 66
  67. 67. 고려대학교정보보호대학원 마스터 제목 스타일 편집 67 Blockchain Overview & Introduction - Technical Concepts of Blockchain Systems -

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