블록체인 기술이 파일 저장을 더 실용적이고 비용 효율적으로 만드는 방법

블록체인에 파일을 저장하는 것은 블록체인 애호가들과 개발자들 사이에서 중요한 논의 주제입니다. 기술적으로 블록체인에 파일을 직접 저장하는 것이 가능하지만, 높은 비용과 저장 용량의 제한으로 인해 실용적인 접근 방식은 아닙니다. 블록체인 기술을 사용하여 파일을 분산되고 비용 효율적으로 저장하는 대안 솔루션을 살펴보겠습니다.

블록체인에 파일을 직접 저장하는 것이 불가능한 이유

블록체인에 파일을 직접 저장하는 것은 분산 파일 저장에 대한 논리적인 해결책처럼 보일 수 있지만, 실용적인 방법은 아닙니다. 블록체인에 파일을 직접 저장하는 것이 불가능한 몇 가지 이유가 있습니다.

첫째, 블록체인에 파일을 저장하는 것은 매우 비쌀 수 있습니다. 블록체인 거래는 '가스'라는 수수료를 네트워크에 지불하여 실행됩니다. 블록체인에 파일을 저장하는 비용은 파일 크기에 비례합니다. 예를 들어, 이 기사가 작성될 당시 이더리움 블록체인에 1MB 파일을 저장하는 데 가스 수수료만 약 $57,332.91이 들어갔으며, 이는 대부분의 사용자에게 실행 가능한 옵션이 아닙니다.

이더리움에서 블록 크기는 최대 크기 제한에 의해 결정되는 것이 아니라 가스 제한에 의해 결정됩니다. 가스 제한은 사용자가 거래를 완료하는 데 필요한 최대 가스(또는 에너지 단위) 양입니다. 더 높은 가스 제한은 거래를 완료하는 데 더 많은 작업이 필요함을 의미합니다. 이 비용은 이더리움 네트워크의 거래 부하에 따라 달라집니다.

예를 들어, 표준 가스 가격이 20,000일 때 블록에 1킬로바이트(KB)의 데이터를 저장하는 데 약 640,000 가스가 소요됩니다. 이더리움의 현재 블록 제한은 1,500만 가스이며, 수요에 따라 3,000만 가스로 확장될 수 있습니다. 따라서 가스 제한에 따라 이더리움의 블록 크기는 최대 46킬로바이트(KB)가 될 수 있습니다.

블록체인에 파일을 저장하는 높은 비용의 예를 제공하기 위해, 이더리움 블록체인을 예로 들어보겠습니다. 

이더리움에 1KB 저장하는 비용

이더리움은 슬롯에 데이터를 저장합니다. 각 슬롯의 크기는 256비트입니다.

이더리움의 옐로우 페이퍼에 따르면, 256비트 슬롯 하나를 저장하는 데 20,000 가스가 필요합니다. 

8비트는 1바이트를 구성하므로, 하나의 슬롯은 32바이트입니다 (256/8= 32 바이트).

1KB는 1024바이트와 같으므로, 32개의 슬롯을 가집니다 (1024바이트 / 32바이트 = 32 슬롯).

1KB를 저장하는 데 필요한 가스 양은 32 슬롯 * 20,000 가스 = 640,000 가스입니다.

호출 데이터 트랜잭션의 필드에 파일을 포함하려면 추가 가스가 필요합니다. 

각 바이트는 16 가스의 비용을 발생시키므로, 총량은 32 슬롯 * 32 바이트 * 16 가스 = 16,384 가스입니다.

모든 트랜잭션의 기본 가스 수수료는 21,000 가스입니다.

따라서 1KB를 저장하는 데 필요한 총 가스는 640,000 + 16,384 + 21,000 = 677,384 가스입니다.

1 가스는 0.00000005 ETH와 같습니다.

따라서 1KB를 저장하는 데 드는 비용은 677,384 가스 * 0.00000005 = 0.0338692 ETH입니다.

현재 ETH 가격은 $1,787.57이므로, 1KB를 저장하는 비용은 $60.66입니다.  

이더리움에 1MB 저장하는 비용

1MB = 1,000,000 바이트

1,000,000 바이트 / 32 바이트 = 31,250 슬롯

31,250 슬롯 * 20,000 가스 = 625,000,000 가스

31,250 슬롯 * 32 바이트 * 16 가스 = 호출 데이터용 16,000,000 가스

기본 가스 비용은 21,000 가스입니다.

총 가스 = 625,000,000 + 16,000,000 + 21,000 = 641,021,000 가스

1 가스는 0.00000005 ETH와 같습니다.

따라서 1MB를 저장하는 데 드는 비용은 641,021,000 가스 * 0.00000005 ETH = 32.05105 ETH = $57,332.91입니다. 

명백히 이 비용은 대부분의 사용자와 기업에게 prohibitive(금지될 정도로 높은) 수준이며, 블록체인에 파일을 직접 저장하는 것은 비현실적인 옵션입니다. 그러나 더 실용적이고 비용 효율적인 분산 파일 저장 대안 방법이 있으며, 이는 다음 섹션에서 살펴보겠습니다.

분산 방식으로 파일 저장하기

분산화는 블록체인 세계의 기본 개념이며, 파일 저장에도 동일하게 적용됩니다. 분산 파일 저장은 데이터가 단일 실패 지점이 될 수 있는 하나의 중앙 위치에 저장되지 않도록 보장합니다. 분산 저장 시스템에서는 데이터가 여러 노드 또는 컴퓨터에 분산되어 저장되므로 더 안전하며 공격이나 조작에 덜 취약합니다. 이러한 분산 아키텍처는 또한 단일 엔티티가 데이터에 대한 완전한 통제를 갖지 못하게 하여 더 큰 투명성과 책임성을 보장합니다.

분산 파일 저장 시스템에서 메타데이터는 중요한 역할을 합니다. 메타데이터는 다른 데이터를 설명하고 컨텍스트를 제공하여 특정 파일을 더 쉽게 관리하고 검색할 수 있게 해주는 데이터입니다. 분산 파일 저장의 맥락에서 메타데이터에는 일반적으로 파일의 위치, 접근 권한 및 기타 속성에 대한 정보가 포함됩니다. 메타데이터는 블록체인에 저장되어 불변성과 투명성을 보장하므로 데이터가 변조되지 않도록 합니다.

높은 비용과 기술적 제한으로 인해 블록체인에 파일을 직접 저장하는 것은 불가능하지만, 전체 문서는 다른 곳에 보관하고 문서의 해시값만 온체인에 저장하는 것은 실용적인 해결책입니다. 문서는 중앙 집중식 데이터베이스나 분산 파일 저장 시스템에 저장할 수 있으며, 해시값은 블록체인에 저장됩니다. SHA-256과 같은 안전한 해시 알고리즘을 통해 문서를 처리하고 블록에 해시값을 저장하면, 해시값은 문서의 고유한 디지털 지문으로 작용합니다. 이 접근 방식은 해시값이 전체 문서보다 훨씬 작기 때문에 엄청난 양의 공간과 비용을 절약합니다. 또한 입력의 변경이 원래 문서와 완전히 다른 새로운 해시값을 생성하므로 원래 문서의 무결성과 진위성을 보장합니다.

분산 저장 네트워크

분산 저장 네트워크는 데이터를 분산되고 안전하게 저장하는 방법을 제공합니다. 단일 서버나 데이터 센터에 데이터를 저장하는 전통적인 중앙 집중식 저장 서비스와 달리, 분산 저장 네트워크는 전역 노드 네트워크에 데이터를 저장합니다. 이는 데이터가 여러 위치에 중복 저장되므로 데이터 유출 및 손실에 덜 취약하게 만듭니다.

분산 저장 네트워크의 예로는 Arweave, Filecoin, Storj가 있습니다. 이러한 네트워크는 사용자가 미사용 저장 공간을 토큰이나 기타 보상과 교환하여 임대할 수 있도록 작동합니다. 사용자가 파일을 저장하려고 하면 파일은 여러 조각으로 분할되어 노드 네트워크에 분산됩니다. 데이터는 암호화되어 여러 노드에 복제되므로, 하나의 노드가 실패하더라도 데이터는 여전히 사용 가능합니다. 다음 섹션에서 Arweave와 Filecoin을 더 자세히 살펴보겠습니다.

Arweave

Arweave의 분산 저장을 위한 혁신적인 접근 방식은 Arweave 위에 구축된 영구적이고 분산된 웹인 'permaweb'입니다. permaweb은 모듈식이고 상호 교환 가능한 프로토콜 집합으로 구성됩니다. 이는 전통적인 웹의 치명적인 결함인 기억상실 문제를 해결합니다. 네트워크의 한 서버에서 문서가 제거되면 지식 베이스에서 손실됩니다. Arweave의 permaweb은 개발자와 사용자가 전 세계에 광범위하게 복제되어 영구적으로 유지되는 탄력적인 지식 베이스를 공유할 수 있게 합니다.

permaweb의 기본 프로토콜은 Arweave이며, 이는 새로운 마이닝 시스템을 사용하는 확장 가능한 블록체인 유사 구조와 임의 태그가 지정된 데이터의 가용성과 영구성을 보장하는 지속 가능한 기부를 포함하는 두 가지 기본 구성 요소로 구동됩니다. 이 접근 방식은 블록체인 저장과 관련된 높은 비용 없이 대량의 데이터를 분산 방식으로 저장할 수 있게 합니다. Arweave 프로토콜 위에는 수정이나 전문 소프트웨어 없이도 웹 브라우저가 데이터에 쉽게 접근할 수 있게 하는 게이트웨이 서버의 분산 네트워크가 있습니다.

이러한 요소를 결합함으로써 Arweave의 permaweb은 수세기 동안 지속되도록 설계된 안전하고 분산된 저장 솔루션을 제공합니다. 해킹과 데이터 유출에 취약할 수 있는 중앙 집중식 저장 솔루션과 달리, permaweb은 변조와 검열에 저항하는 탄력적이고 불변의 저장 시스템을 제공합니다. Arweave가 오늘날 시장에서 가장 유망한 분산 저장 네트워크 중 하나로 빠르게 인정받는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

Filecoin

Filecoin은 파일이 시간이 지남에 따라 신뢰할 수 있게 저장되도록 보장하기 위해 내장된 경제적 인센티브와 암호학을 제공하는 독특한 분산 저장 네트워크입니다. 이 시스템은 콘텐츠 주소 지정을 사용하여 데이터에 대한 영구 참조를 허용하고 콘텐츠 주소 지정에 특정 장치나 클라우드 서버에 의존하지 않는 InterPlanetary File System(IPFS) 프로토콜 위에 구축됩니다. Filecoin은 인센티브 레이어를 추가하여 IPFS의 기능을 확장하며, 콘텐츠가 신뢰할 수 있게 저장되고 접근되도록 인센티브를 제공합니다.

Filecoin은 사용자가 저장 제공업체에 파일을 저장하는 데 비용을 지불하는 피어-투-피어 네트워크를 통해 작동합니다. 저장 제공업체는 파일을 저장하고 시간이 지남에 따라 올바르게 저장했음을 증명하는 컴퓨터입니다. 사용 가능한 저장 공간과 해당 저장 공간의 가격은 단일 회사에 의해 통제되지 않습니다. 대신 Filecoin은 누구나 참여할 수 있는 파일 저장 및 검색을 위한 개방형 시장을 조성합니다. 이는 저장 비용이 네트워크 전반에 고르게 분산되고 중앙 권위가 가격을 통제하지 않도록 보장합니다.

Filecoin은 Web3 네이티브 NFT 및 메타버스/게임 자산 저장, 인센티브 기반 영구 저장, 클라우드 저장의 저렴한 대안으로서 Web2 데이터셋 아카이빙 등 다양한 용도를 가지고 있습니다. 예를 들어, NFT.Storage는 Filecoin을 사용하여 NFT 콘텐츠와 메타데이터를 위한 간단한 분산 저장 솔루션을 제공하는 데 사용하고, Shoah Foundation과 Internet Archive는 Filecoin을 사용하여 콘텐츠를 백업하는 데 활용합니다. 또한 Filecoin은 오디오 및 비디오 파일을 포함한 다양한 데이터 형식을 지원하여 Audius와 Huddle01과 같은 Web3 플랫폼이 음악 스트리밍 및 화상 회의용 분산 저장 백엔드로 Filecoin을 활용할 수 있게 합니다.

분산 파일 저장을 위한 모범 사례

분산 파일 저장과 관련하여 데이터의 신뢰성, 프라이버시 및 보안을 보장하기 위해 따라야 할 몇 가지 모범 사례가 있습니다.

첫째, 메타데이터는 블록체인에 저장하고 실제 파일은 Arweave나 Filecoin과 같은 분산 저장 네트워크에 저장하는 것이 권장됩니다. 이렇게 하면 메타데이터는 블록체인에서 공개적으로 접근 가능하고 검증 가능하지만, 실제 파일은 안전하고 분산된 방식으로 저장됩니다.

둘째, 데이터가 항상 가용하고 신뢰할 수 있도록 하기 위해 데이터 중복성이 중요합니다. 서로 다른 위치에 파일의 여러 사본을 저장하면 단일 실패 지점으로 인한 데이터 손실 위험이 크게 줄어듭니다. 분산 저장 네트워크는 종종 데이터가 항상 가용하도록 보장하기 위해 내장된 중복성 메커니즘을 갖추고 있습니다.

셋째, 데이터 프라이버시와 보안 보호가 최우선입니다. 전송 중 및 저장 중 데이터를 보호하기 위해 암호화를 사용해야 합니다. 데이터에 대한 접근도 통제되어야 하며, 승인된 당사자만 접근할 수 있도록 해야 합니다. 분산 저장 네트워크는 종종 내장된 암호화 및 접근 제어 메커니즘을 제공합니다.

분산 파일 저장을 위한 모범 사례에는 블록체인에 메타데이터 저장, 실제 파일에 분산 저장 네트워크 활용, 신뢰성 향상을 위한 데이터 중복성 보장, 데이터 프라이버시 및 보안 보호가 포함됩니다. 이러한 모범 사례를 따르면 사용자는 데이터를 안전하고 신뢰할 수 있는 방식으로 저장할 수 있습니다.

결론

블록체인에 파일을 직접 저장하는 것은 가능하지만, 높은 비용과 저장할 수 있는 데이터 양의 제한으로 인해 비실용적인 접근 방식입니다. Arweave와 Filecoin과 같은 분산 파일 저장 네트워크는 파일을 분산 방식으로 저장하는 훨씬 더 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 방법을 제공합니다. 블록체인에 메타데이터를 저장하고 실제 파일을 분산 저장 네트워크에 저장하는 조합을 활용하면 신뢰성 향상을 위해 데이터 중복성을 보장할 수 있습니다. 또한 저장 과정에서 데이터 프라이버시와 보안을 우선시하는 것이 중요합니다.

블록체인 산업이 계속 성장함에 따라 분산 파일 저장이 점점 더 흔해지고 있습니다. 전통적인 파일 저장 방법의 제한 사항을 이해하고 안전하고 신뢰할 수 있는 파일 저장을 위해 사용 가능한 다양한 분산 저장 네트워크를 탐색하고 활용하는 것이 중요합니다. 올바른 접근 방식과 도구를 사용하면 분산 파일 저장은 개인과 기업 모두에게 더 강건하고 안전한 저장 솔루션을 제공할 수 있습니다.