블록체인 기술이 파일 저장 방식을 더욱 실용적이고 비용 효율적으로 만드는 방법

블록체인에 파일을 저장하는 것은 블록체인 애호가와 개발자들 사이에서 중요한 논의 주제입니다. 기술적으로는 파일을 블록체인에 직접 저장하는 것이 가능하지만, 높은 비용과 저장 용량의 한계 때문에 실용적인 접근 방식은 아닙니다. 블록체인 기술을 활용하여 분산형 방식으로 비용 효율적으로 파일을 저장할 수 있는 대안들을 살펴보겠습니다.

블록체인에 파일을 직접 저장하는 것이 불가능한 이유는 무엇일까요?

블록체인에 파일을 직접 저장하는 것은 분산형 파일 저장에 대한 논리적인 해결책처럼 보일 수 있지만, 실제로는 그렇지 않습니다. 블록체인에 파일을 직접 저장하는 것이 불가능한 데에는 여러 가지 이유가 있습니다.

첫째, 블록체인에 파일을 저장하는 것은 엄청나게 비쌀 수 있습니다. 블록체인 거래는 "가스"라는 수수료를 사용하여 처리되는데, 이는 거래 실행을 위해 네트워크에 지불하는 비용입니다. 블록체인에 파일을 저장하는 비용은 파일 크기에 비례합니다. 예를 들어, Ethereum 블록체인에 1MB 파일을 저장하는 데 드는 비용은 이 글을 작성하는 시점을 기준으로 가스 수수료만 약 57,332.91달러에 달하며, 이는 대부분의 사용자에게 현실적인 선택지가 아닙니다.

Ethereum에서 블록 크기는 최대 크기 제한이 아니라 가스 한도에 따라 결정됩니다. 가스 한도는 사용자가 거래를 완료하는 데 필요한 최대 가스(또는 에너지 단위) 양입니다. 가스 한도가 높을수록 거래를 완료하는 데 더 많은 작업량이 필요합니다. 이 비용은 Ethereum 네트워크의 거래량에 따라 달라집니다.

예를 들어, 블록에 1킬로바이트의 데이터를 저장하는 데에는 약 64만 가스가 필요합니다(표준 가스 가격 2만 기준). Ethereum 의 현재 블록 생성에 필요한 가스 한도는 1,500만이며, 수요에 따라 3,000만까지 확장될 수 있습니다. 따라서 Ethereum 의 블록 크기는 가스 한도에 따라 최대 46킬로바이트까지 될 수 있습니다.

블록체인에 파일을 저장하는 데 드는 높은 비용을 보여주는 예로 Ethereum 블록체인을 살펴보겠습니다. 

Ethereum 에 1KB를 저장하는 데 드는 비용

Ethereum 슬롯에 데이터를 저장합니다. 각 슬롯의 크기는 256비트입니다.

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

8비트가 1바이트를 이루므로, 한 슬롯은 32바이트입니다(256/8=32바이트).

1KB는 1024바이트이므로 32개의 슬롯이 있습니다(1024바이트/32바이트 = 32개 슬롯).

1kb를 저장하는 데 필요한 가스량은 32슬롯 * 20,000가스 = 640,000가스입니다

통화 데이터 트랜잭션 필드에 파일을 포함시키려면 추가 가스 비용이 발생합니다. 

바이트당 16 가스가 소모되므로 총 소모량은 32슬롯 * 32바이트 * 16가스 = 16,384가스입니다

모든 거래에 대한 기본 가스 수수료는 21,000 가스입니다

따라서 1kb를 저장하는 데 필요한 총 가스량은 640,000 + 16,384 + 21,000 = 677,384 가스입니다

가스 1단위는 0.00000005 ETH와 같습니다

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

현재 이더리움(ETH) 가격은 1,787.57달러이므로 1KB를 저장하는 데 드는 비용은 60.66달러입니다  

Ethereum 에 1MB를 저장하는 데 드는 비용

1MB = 1,000,000바이트

1,000,000바이트 / 32바이트 = 31,250개 슬롯

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

31,250 슬롯 * 32바이트 * 16 가스 = 통화 데이터에 16,000,000 가스가 소모됩니다

기본 가스 비용은 21,000 가스입니다

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

가스 1단위는 0.00000005 ETH와 같습니다

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

분명히 이러한 비용은 대부분의 사용자와 기업에게는 감당하기 어려운 수준이므로 블록체인에 파일을 직접 저장하는 것은 비현실적인 선택입니다. 하지만 보다 실용적이고 비용 효율적인 분산형 파일 저장 방식이 있으며, 다음 섹션에서 이를 살펴보겠습니다.

파일을 분산 방식으로 저장하기

탈중앙화는 블록체인 세계의 핵심 개념이며, 파일 저장소에도 동일하게 적용됩니다. 탈중앙화 파일 저장소는 데이터가 단일 장애 지점이 될 수 있는 중앙 위치에 저장되지 않도록 보장합니다. 탈중앙화 저장 시스템에서는 데이터가 여러 노드 또는 컴퓨터에 분산되어 저장되므로 보안이 강화되고 공격이나 조작에 대한 취약성이 줄어듭니다. 이러한 분산 아키텍처는 또한 어떤 단일 주체도 데이터에 대한 완전한 통제권을 갖지 못하도록 하여 투명성과 책임성을 높입니다.

분산형 파일 저장 시스템에서 메타데이터는 매우 중요한 역할을 합니다. 메타데이터는 다른 데이터를 설명하고 맥락을 제공하여 특정 파일을 더 쉽게 관리하고 찾을 수 있도록 해줍니다. 분산형 파일 저장 시스템에서 메타데이터는 일반적으로 파일의 위치, 접근 권한 및 기타 속성에 대한 정보를 포함합니다. 이러한 메타데이터는 블록체인에 저장되므로 변경 불가능하고 투명하여 데이터 변조를 방지합니다.

높은 비용과 기술적 한계로 인해 파일을 블록체인에 직접 저장하는 것은 실현 불가능하지만, 문서 전체는 다른 곳에 보관하고 문서의 해시값만 블록체인에 저장하는 것은 실용적인 해결책입니다. 문서는 중앙 집중식 데이터베이스나 분산 파일 저장 시스템에 저장하고, 해시값은 블록체인에 저장할 수 있습니다. SHA-256과 같은 안전한 해시 알고리즘을 사용하여 문서를 해시하고 그 해시값을 블록에 저장하면, 해시값은 문서의 고유한 디지털 지문이 됩니다. 해시값은 문서 전체보다 훨씬 작기 때문에 이 방식은 공간과 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 또한, 입력값에 변경 사항이 생기면 원본 문서와는 완전히 다른 새로운 해시값이 생성되므로 원본 문서의 무결성과 진위성을 보장합니다.

분산형 스토리지 네트워크

분산형 스토리지 네트워크는 데이터를 분산되고 안전한 방식으로 저장하는 방법을 제공합니다. 단일 서버 또는 데이터 센터에 데이터를 저장하는 기존의 중앙 집중식 스토리지 서비스와 달리, 분산형 스토리지 네트워크는 전 세계 노드 네트워크에 데이터를 저장합니다. 따라서 데이터가 여러 위치에 중복 저장되므로 데이터 유출 및 손실에 대한 취약성이 줄어듭니다.

분산형 스토리지 네트워크의 예로는 Arweave, Filecoin, Storj 등이 있습니다. 이러한 네트워크는 사용자가 사용하지 않는 저장 공간을 토큰이나 다른 보상과 교환하여 임대할 수 있도록 하는 방식으로 작동합니다. 사용자가 파일을 저장하려고 하면, 해당 파일은 여러 조각으로 분할되어 네트워크의 노드에 분산 저장됩니다. 데이터는 암호화되어 여러 노드에 복제되므로, 하나의 노드에 장애가 발생하더라도 데이터는 계속 사용할 수 있습니다. 다음 섹션에서 Arweave와 Filecoin에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.

아위브

Arweave의 혁신적인 분산 스토리지 접근 방식은 퍼마웹(permaweb)이라고 불리며, Arweave 위에 구축된 영구적이고 분산된 웹입니다. 퍼마웹은 모듈식으로 상호 교환 가능한 프로토콜 세트로 구성됩니다. 이는 기존 웹의 치명적인 결함, 즉 메모리 부족 문제를 해결합니다. 기존 웹에서는 네트워크상의 한 서버에서 문서가 삭제되면 지식 기반에서도 해당 문서가 손실됩니다. Arweave 기반의 퍼마웹을 통해 개발자와 사용자는 전 세계에 걸쳐 수많은 복제본이 영구적으로 저장되는 복원력 있는 지식 기반을 공유할 수 있습니다.

퍼마웹의 기반 프로토콜은 아위브(Arweave)이며, 이는 두 가지 핵심 구성 요소로 이루어져 있습니다. 하나는 새로운 채굴 시스템을 사용하는 확장 가능한 블록체인 유사 구조이고, 다른 하나는 임의로 태그된 데이터의 가용성과 영속성을 보장하는 지속 가능한 자원입니다. 이러한 접근 방식을 통해 블록체인 저장과 관련된 높은 비용 없이 대량의 데이터를 분산 방식으로 저장할 수 있습니다. 아위브 프로토콜 위에는 분산형 게이트웨이 서버 네트워크가 구축되어 있어, 데이터를 수정하거나 특수 소프트웨어를 설치할 필요 없이 웹 브라우저에서 쉽게 접근할 수 있습니다.

이러한 요소들을 결합하여 Arweave의 퍼마웹은 수 세기 동안 지속될 수 있도록 설계된 안전하고 분산된 스토리지 솔루션을 제공합니다. 해킹 및 데이터 유출에 취약한 중앙 집중식 스토리지 솔루션과 달리, 퍼마웹은 변조 및 검열에 강한 탄력적이고 불변적인 스토리지 시스템을 제공합니다. Arweave가 오늘날 시장에서 가장 유망한 분산형 스토리지 네트워크 중 하나로 빠르게 인정받고 있는 것은 당연한 일입니다.

파일코인

파일코인은 내장된 경제적 인센티브와 암호화 기능을 통해 파일의 안정적인 저장을 보장하는 독창적인 탈중앙화 스토리지 네트워크입니다. 이 시스템은 콘텐츠 주소 지정 방식을 사용하여 데이터에 대한 영구적인 참조를 가능하게 하고, 콘텐츠 주소 지정에 특정 장치나 클라우드 서버에 의존하지 않는 IPFS(InterPlanetary File System) 프로토콜을 기반으로 구축되었습니다. 파일코인은 IPFS에 인센티브 계층을 추가하여 콘텐츠의 안정적인 저장 및 접근을 장려함으로써 IPFS의 기능을 확장합니다.

파일코인은 P2P 네트워크를 통해 운영되며, 사용자는 스토리지 제공자(파일을 저장하고 시간이 지남에 따라 파일이 올바르게 저장되었음을 증명하는 컴퓨터)에 파일을 저장하는 비용을 지불합니다. 사용 가능한 스토리지 용량과 가격은 특정 기업에 의해 통제되지 않습니다. 파일코인은 누구나 참여할 수 있는 개방형 파일 저장 및 검색 시장을 조성합니다. 이를 통해 스토리지 비용이 네트워크 전체에 고르게 분산되고, 중앙 기관이 가격을 통제하지 않게 됩니다.

파일코인은 웹3 기반의 NFT 및 메타버스/게임 자산 저장, 인센티브 기반 영구 저장소, 클라우드 스토리지보다 저렴한 웹2 데이터셋 아카이빙 등 다양한 활용 사례를 가지고 있습니다. 예를 들어, NFT.Storage는 파일코인을 사용하여 NFT 콘텐츠와 메타데이터를 위한 간편한 탈중앙화 저장 솔루션을 제공하고 있으며, Shoah Foundation과 Internet Archive는 파일코인을 콘텐츠 백업에 활용하고 있습니다. 또한 파일코인은 오디오 및 비디오 파일을 포함한 다양한 데이터 형식을 지원하므로 Audius 및 Huddle01과 같은 웹3 플랫폼은 파일코인을 음악 스트리밍 및 화상 회의를 위한 탈중앙화 저장소 백엔드로 활용할 수 있습니다.

분산형 파일 저장소를 위한 모범 사례

분산형 파일 저장소와 관련하여 데이터의 신뢰성, 개인 정보 보호 및 보안을 보장하기 위해 따라야 할 몇 가지 모범 사례가 있습니다.

첫째, 메타데이터는 블록체인에 저장하고, 실제 파일은 Arweave나 Filecoin과 같은 분산형 스토리지 네트워크에 저장하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 메타데이터는 블록체인 상에서 공개적으로 접근 및 검증이 가능하며, 실제 파일은 안전하고 분산된 방식으로 저장됩니다.

둘째로, 데이터의 가용성과 신뢰성을 보장하기 위해서는 데이터 중복성이 매우 중요합니다. 파일의 여러 복사본을 서로 다른 위치에 저장함으로써 단일 장애 지점으로 인한 데이터 손실 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 분산 스토리지 네트워크는 데이터의 상시 가용성을 보장하기 위해 내장된 중복성 메커니즘을 갖추고 있는 경우가 많습니다.

셋째, 데이터 개인정보 보호 및 보안은 최우선 과제입니다. 데이터는 전송 중이거나 저장되어 있는 동안 암호화를 통해 보호해야 합니다. 또한, 승인된 당사자만 데이터에 접근할 수 있도록 접근 제어를 강화해야 합니다. 분산형 스토리지 네트워크는 종종 내장된 암호화 및 접근 제어 메커니즘을 제공합니다.

분산형 파일 저장소의 모범 사례에는 블록체인에 메타데이터를 저장하고, 실제 파일에는 분산형 스토리지 네트워크를 활용하며, 신뢰성 향상을 위해 데이터 중복성을 확보하고, 데이터 개인정보 보호 및 보안을 강화하는 것이 포함됩니다. 이러한 모범 사례를 따르면 사용자는 자신의 데이터가 안전하고 신뢰할 수 있는 방식으로 저장되도록 보장할 수 있습니다.

결론

블록체인에 파일을 직접 저장하는 것도 가능하지만, 높은 비용과 저장 가능한 데이터 용량의 한계 때문에 실용적인 접근 방식은 아닙니다. Arweave나 Filecoin과 같은 분산형 파일 저장 네트워크는 파일을 분산 방식으로 저장하는 훨씬 더 안정적이고 비용 효율적인 방법을 제공합니다. 블록체인에 메타데이터를 저장하고 실제 파일은 분산형 저장 네트워크에 저장하는 방식을 결합함으로써 데이터 중복성을 확보하여 신뢰성을 높일 수 있습니다. 또한 저장 과정에서 데이터 개인정보 보호 및 보안을 최우선으로 고려해야 합니다.

블록체인 산업이 지속적으로 성장함에 따라 탈중앙화 파일 스토리지가 점점 더 보편화되고 있습니다. 기존 파일 저장 방식의 한계를 이해하고 안전하고 신뢰할 수 있는 파일 저장을 위해 다양한 탈중앙화 스토리지 네트워크를 탐색하고 활용하는 것이 중요합니다. 올바른 접근 방식과 도구를 사용하면 탈중앙화 파일 스토리지는 개인과 기업 모두에게 더욱 강력하고 안전한 스토리지 솔루션을 제공할 수 있습니다.