지난주에는 이중지불 문제를 해결하기 위한 비트코인의 ‘타임 스탬프(Time Stamp)’를 알아보았습니다. 오늘은 타임 스탬프와 연결되는 또 다른 개념이자, 마찬가지로 아주 중요한 ‘비잔틴 장군 문제(Byzantine Generals Problem)’를 알아볼게요.

1982년, ‘그 문제’의 등장

비잔틴 장군 문제는 1982년, 레슬리 램포트(Leslie Lamport)와 로버트 쇼스탁(Robert Shostak), 마샬 피스(Marshall Pease)가 공동으로 집필한 논문에 처음으로 등장합니다.

얼핏 들으면 역사와 관련된 문제일 것 같은데요. 사실 이 문제는 비잔틴과 전혀 관련이 없습니다. 문제의 내용이 내부의 배신자를 찾아내는 것과 관련이 있어서, 사람들에게 익숙하지 않은 국가의 이름을 빌려온 거예요. 알 만한 국가의 이름을 쓰면 그 나라 국민들이 불쾌할 수도 있으니까요.

그래서 최초의 이름은 ‘알바니아 장군 문제’였습니다. 논문이 집필되던 당시, 가장 폐쇄적이었던 국가 ‘알바니아’에서 따온 건데요. 나중에 논문을 읽은 동료가 “미국에 알바니아계 이민자가 얼마나 많은데!”라고 지적하면서, 아예 옛날 국가의 이름을 빌려 ‘비잔틴 장군 문제’로 바꿨습니다.

서론이 길었는데요. 비잔틴 장군 문제는 다음과 같습니다.

우리는 전체 장군 중에서 배신자가 존재한다는 사실은 알지만, 배신자 장군이 몇 명인지 알지 못하는 상황입니다. 그리고 배신자 장군의 존재에도, 충직한 장군들이 동일한 공격 계획을 준비하도록 만드는 게 목표예요.

이 목표를 달성하기 위해서는 전체 장군 중 충직한 장군이 몇 명이나 있어야 할까요?

충직한 장군 (  )명을 확보하라

이 문제의 기본적인 해결방법을 ‘비잔틴 장애 허용(Byzantine Fault Tolerance, BFT)’이라고 부릅니다. 장애 허용 시스템은 일부 오류가 발생하더라도 전체가 정상으로 동작하는 시스템을 뜻합니다.

비잔틴 장애 허용은 일부 메시지를 왜곡하거나 메시지가 제대로 수신되지 못하더라도 네트워크의 신뢰성이 확보되는 것입니다. 전체 장군 중 신뢰할 수 있는 충직한 장군을 3분의 2 이상 확보해야 비잔틴 장애 허용이 이루어질 수 있죠.

비잔틴 장군 문제는 인터넷 네트워크 영역에 활용됩니다. ‘바이러스, 해킹, 악성코드 살포 등 네트워크를 무력화시키거나 네트워크를 통한 통신을 방해하려는 시도를 어떻게 막을 수 있는가’로 연결돼요.

비트코인을 비롯한 암호화폐 네트워크에서는 ‘분산원장 시스템의 신뢰를 얻기 위해 믿을 수 있는 노드를 얼마나 확보해야 하는가’, 즉 ‘타임 스탬프의 신뢰성을 어떻게 담보할 수 있는가’의 문제로 이어지죠.

비트코인의 비잔틴 장군 문제?

지난 시간에 이중지불 문제를 해결하기 위해 타임 스탬프를 활용할 수 있다고 했죠. 타임 스탬프를 통해 거래의 전후관계를 논리적으로 규명할 수 있다는 내용이었는데요.

타임 스탬프를 통해 확인한 논리적 정합성이 해킹을 통해 위・변조될 수 있다면, 비트코인의 신뢰성을 담보할 수 없습니다. 게다가 비트코인은 기존 금융 시스템과 다르게 ‘신뢰할 수 있는 권위 있는 기관’이 존재하지 않습니다. 자체적으로 합의를 이루기도 어렵죠.

여기서 타임 스탬프의 신뢰성을 확보하기 위해 비트코인이 도입한 방법은 ‘합의 알고리즘(Consensus Algorithm)’으로 불리는 ‘작업 증명(Proof of Work, POW)’입니다.

이 방식이 어떻게 비트코인의 비잔틴 장군 문제를 해결했는지, 다음 주에 이어서 말씀드릴게요!