탈중앙화 스토리지 네트워크 입문

인간은 물리적 하드웨어에 데이터를 저장하던 방식에서 크게 발전해왔습니다. 현대 컴퓨팅에서 클라우드 스토리지—정보를 원격 위치에 저장하는 시스템—는 파일, 웹사이트, 애플리케이션을 호스팅하는 기본 방식이 되었습니다.

클라우드 스토리지는 스토리지 인프라를 직접 관리할 필요를 없애줌으로써 개인과 기업 모두에게 이점을 제공해왔습니다. 하지만 중앙화된 데이터 관리 방식은 검열, 프라이버시 침해, 데이터 도난, 정보 무결성 저하 등 사용자에게 새로운 위험을 초래합니다.

중앙화된 데이터 스토리지의 문제를 해결하기 위해 일부는 블록체인 기술로 눈을 돌렸습니다. 블록체인 기반 스토리지, 즉 "탈중앙화 스토리지" 시스템은 효율적이고 견고하며 확장 가능하고 안전하며 비용 효율적인 정보 저장 수단을 제공합니다.

이 글에서는 탈중앙화 스토리지 네트워크에 대해 소개합니다. 탈중앙화 스토리지 모델이 어떻게 작동하는지, 어떤 이점을 제공하는지, 그리고 자주 사용되는 블록체인 스토리지 서비스는 무엇인지 살펴보겠습니다.

탈중앙화 스토리지는 어떻게 작동하는가?

탈중앙화 스토리지 모델은 P2P 네트워크의 여러 참여자에게 정보 저장 책임을 분산시키는 방식으로 작동합니다. 이는 하나의 서버에 정보를 저장하는 중앙화 스토리지와 다른 방식입니다.

여러 노드(컴퓨터)에 정보를 중복 저장함으로써, 탈중앙화 스토리지는 정보의 접근성과 보안을 보호합니다. 만약 특정 노드가 요청된 콘텐츠를 제공할 수 없다면, 동일한 정보를 다른 스토리지 노드에서 가져올 수 있습니다.

이는 파일을 한 곳에 보관하는 중앙화 스토리지 시스템과 대조됩니다. 중앙화 시스템에서는 서버가 다운되면 정보에 접근할 수 없게 됩니다. 또한 중앙화 스토리지는 단일 장애점을 만들어내므로, 악의적인 공격자가 서버에서 정보를 탈취하거나 서비스 거부(DoS) 공격을 통해 접근을 차단할 수 있습니다.

많은 탈중앙화 스토리지 서비스는 탈중앙화 블록체인을 모델로 삼고 있어, 사용자가 신뢰가 필요 없고(trustless) 익명성을 유지하며 안전한 방식으로 거래할 수 있습니다. 이러한 플랫폼은 암호경제적 인센티브를 활용해 모든 참여자가 생태계에 긍정적으로 기여하도록 합니다.

탈중앙화 스토리지 모델은 모든 사람이 자신의 기기 저장 공간을 다 활용하지는 않는다는 아이디어에 기반합니다. 따라서 개인은 보상을 받는 대가로 사용하지 않는 하드디스크 공간을 사용자에게 대여하도록 유도됩니다.

일반적으로 탈중앙화 스토리지 마켓플레이스는 블록체인 기반 스마트 컨트랙트를 사용해 사용자와 스토리지 제공자 간의 상호작용을 처리합니다. 이러한 스마트 컨트랙트는 다음 중 일부 또는 전부를 정의하는 경우가 많습니다:

• 사용자가 저장하고자 하는 정보의 크기
• 스토리지 제공자가 정보를 보관해야 하는 기간
• 스토리지 제공자가 서비스 제공 대가로 받는 보상

블록체인과 마찬가지로 탈중앙화 스토리지 플랫폼도 분산 아키텍처 위에서 동작합니다. 따라서 시스템을 정상적으로 유지하고 특정 행동을 처벌하거나 보상하기 위한 합의 메커니즘이 필요합니다.

이를 위해 대부분의 탈중앙화 스토리지 시스템은 스토리지 증명(proof-of-storage, PoStorage) 합의 알고리즘의 변형을 사용합니다. 대표적으로 Filecoin에서 사용되는 이 방식은, 네트워크에 얼마나 많은 데이터 스토리지를 기여했는지에 따라 채굴자를 선정합니다. 이 메커니즘은 또한 무작위 검증 시스템을 사용해 채굴자가 실제로 약속한 대로 데이터를 보관하고 있는지 확인합니다.

탈중앙화 클라우드 스토리지(DCS) 플랫폼에 정보를 저장하는 과정은 Google Drive, Amazon Web Services(AWS), Dropbox와 같은 전통적인 클라우드 스토리지 제공업체와는 다릅니다:

먼저 업로드된 파일은 암호화 해싱 메커니즘으로 암호화된 다음 여러 조각으로 분할됩니다(샤딩). 그 후 이 조각들은 네트워크를 구성하는 여러 스토리지 노드에 중복 저장됩니다. 파일을 검색할 때 사용자는 콘텐츠 해시를 사용해 파일을 요청하고, 반환된 조각들을 재조립하여 원본 정보를 복원합니다.

탈중앙화 스토리지 사용의 여섯 가지 이점

탈중앙화 클라우드 스토리지(DCS)는 다음 여섯 가지 이점을 제공합니다:

1. 보안

정보 보안은 개인, 기업, 그리고 탈중앙화 애플리케이션 개발자에게 중요한 고려사항입니다. 중앙화 스토리지 시스템은 견고한 보안 보장을 제공하기 어렵습니다. 오히려 전통적인 클라우드 스토리지를 사용하면 사용자 정보가 보안 위험에 노출됩니다.

전통적인 클라우드 스토리지 서비스는 대부분 전 세계 소수의 데이터 센터에 정보를 저장합니다. 하지만 이러한 데이터 저장소는 저장된 정보를 탈취할 수 있는 악의적인 공격자에게 좋은 표적이 됩니다. 또한 DoS 공격으로 서버에 스팸을 보내거나 관리자 권한을 탈취하는 방식으로 사용자의 정보 접근을 쉽게 차단할 수 있습니다.

탈중앙화 스토리지는 블록체인 기술의 보안 보장을 그대로 활용하며, 더 안전한 스토리지 대안을 제공합니다. 정보의 사본이 네트워크의 여러 노드에 보관되므로 단일 장애점이 제거됩니다. 게다가 DCS 네트워크의 분산 아키텍처로 인해 사용자 데이터를 탈취하거나 접근을 제한하는 것이 이론적으로 불가능합니다.

이는 사용자에게 다음과 같은 여러 의미를 갖습니다:

개인은 자신의 데이터가 안전하게 저장되며 무단 통제로부터 보호된다는 것을 신뢰할 수 있습니다. 기업은 고객 정보의 안전에 대해 걱정하는 시간을 줄이고, 악의적인 공격과 값비싼 데이터 유출을 사전에 방지할 수 있습니다. dApp 개발자는 견고하고 안전하며 검열에 저항하는 애플리케이션과 웹사이트를 만들 수 있습니다.

2. 효율성

현대의 클라우드 스토리지가 여러 이점을 가져왔지만, 효율성은 그중 하나가 아닙니다. 이러한 플랫폼은 여전히 전 세계 사용자에게 콘텐츠를 전달하기 위해 소수의 데이터 팜에 의존합니다. 그 결과 정보 검색을 매력적이지 않게 만드는 비효율적인 스토리지 모델이 만들어집니다.

원격 지역의 사용자는 데이터 센터와의 물리적 거리가 멀기 때문에 정보를 다운로드하는 데 더 많은 대역폭을 소모해야 할 수 있습니다. 이는 더 높은 연결 비용을 발생시킬 뿐만 아니라 다운로드 속도에도 영향을 미칩니다.

중앙화 스토리지에 사용되는 클라이언트-서버 아키텍처로 인해, 이러한 시스템은 서비스 장애가 발생하기 쉽습니다. 이는 너무 많은 사용자가 동일한 서버에 접근하려 하거나 물리적 하드웨어에 오작동이 발생할 때 일어날 수 있습니다. Facebook의 2021년 장애, GitHub의 2020년 장기간 서비스 중단, Microsoft의 2020년 수 주간 지속된 다운타임 문제는 모두 중앙화된 데이터 관리의 비효율성을 보여주는 증거입니다.

탈중앙화 스토리지가 다른 점은 파일 공유를 위해 P2P 네트워크를 사용한다는 것입니다. 모든 노드가 다른 사용자에게 정보를 저장하거나, 요청하거나, 전송할 수 있습니다. 그 결과 하나의 노드(즉, "미니 서버")가 손실되어도 전체 시스템에는 영향을 미치지 않습니다. 이는 사용자에게 정보가 항상 중단 없이 이용 가능하다는 확신을 줍니다.

스토리지 노드가 전 세계에 분산되어 있기 때문에, 탈중앙화 스토리지 플랫폼은 사용자의 대역폭 사용량을 줄일 수 있습니다. 먼 곳의 서버에 정보 요청을 보내는 대신, DCS 사용자는 가까운 노드에 연결해 파일을 공유할 수 있습니다.

결과는 어떨까요? 더 빠른 파일 검색 속도와 더 적은 대역폭 비용입니다.

3. 더 저렴한 데이터 스토리지

전통적인 클라우드 스토리지의 또 다른 문제는 높은 사용 비용입니다. 많은 경우 스토리지 서비스는 고정된 가격제로 제공되어, 개발자는 사용하지 않는 저장 공간에 대해서도 비용을 지불해야 합니다. 대안이 심각하게 부족하고 벤더 종속(vendor lock-in)이 널리 퍼져 있어 문제는 더욱 심화됩니다.

탈중앙화 스토리지는 사용한 만큼 지불하는(pay-as-you-go) 방식으로 이 문제를 해결합니다. 사용자는 파일 저장을 위해 스토리지 노드에 지불하는 금액을 직접 통제할 수 있어, 개발자의 스토리지 비용을 줄일 수 있습니다.

또한 DCS 제공업체는 활용도가 낮은 저장 공간을 대여하는 사람들에게 보상을 지급합니다. 이는 스토리지 제공자가 전용 데이터 센터를 운영하는 데 드는 오버헤드를 부담하지 않기 때문에, 탈중앙화 애플리케이션(dApp) 사용자가 더 낮은 수수료를 지불할 수 있다는 것을 의미합니다.

4. 신뢰 불필요성(Trustlessness)

클라우드 스토리지 솔루션을 사용할 때, 여러분은 회사가 여러분의 정보를 온전하고 이용 가능하게 유지할 것이라고 신뢰하는 것입니다. 하지만 Web3 개발자라면 중앙화된 중개자에게 신뢰를 두는 것의 위험성을 이미 알고 있을 것입니다.

파일은 서버에서 이유 없이 사라질 수 있고, 웹사이트는 검열당할 수 있으며, 애플리케이션은 부패한 정부에 의해 폐쇄될 수 있습니다. 블록체인 기술은 신뢰의 필요성을 제거하며, 이 때문에 개발자에게 탈중앙화 스토리지가 필요합니다.

많은 DCS 플랫폼은 스마트 컨트랙트와 같은 내장 메커니즘을 통해 스토리지 제공자와 사용자가 계약을 준수하도록 보장합니다. 예를 들어 Filecoin은 복제 증명(PoRep)과 시공간 증명(PoSpacetime) 프로토콜을 사용해 노드가 합의된 대로 저장된 파일의 사본을 보관하고 있는지 검증합니다.

개발자를 위한 탈중앙화 스토리지를 사용하면, 파일이나 애플리케이션, 웹사이트를 계속 이용 가능하게 유지하기 위해 누군가를 신뢰할 필요가 없습니다. 플랫폼이 작동하는 한, 여러분의 정보는 요청 시 언제든 제공될 준비가 되어 있습니다.

5. 프라이버시

"프라이버시"와 "중앙화 클라우드 스토리지"는 좀처럼 잘 어울리지 않는 두 단어입니다. 앞서 설명했듯이 중앙화된 서버는 조직적인 해킹의 표적이 되는 경우가 많아 민감한 정보의 유출 및 도난으로 이어집니다. 하지만 문제는 서버 자체를 넘어, 프라이버시를 보호하는 기능이 부족하다는 데서 비롯됩니다.

대부분의 탈중앙화 스토리지 서비스는 무단 접근으로부터 정보를 보호하기 위해 암호화를 사용합니다. 또한 이들 모두는 샤딩 메커니즘을 사용해 파일을 여러 조각으로 나누고, 이를 무작위로 지정된 노드에 보관합니다.

이는 프라이버시 측면에서 여러 이점을 갖습니다. 첫째, 암호화 키를 보유한 사람—즉 여러분—만이 파일을 복호화할 수 있습니다. 둘째, 어떤 피어도 전체 파일에 접근할 수 없습니다. 다만 여러분은 다양한 파일 조각을 가져와 파일을 재구성하도록 선택할 수 있습니다.

프라이버시는 Web3 사용자에게 매우 중요한 고려사항이며, 탈중앙화 애플리케이션 개발자가 최소한으로 할 수 있는 일은 사용자에게 그들의 정보가 타인의 시선으로부터 보호된다는 확신을 주는 것입니다. 이러한 이유로 탈중앙화 클라우드 스토리지는 Web3 개발 스택의 핵심 요소입니다. 중앙화된 스토리지 인프라 위에 dApp을 구축하는 것은 모든 면에서 탈중앙화의 목적을 무의미하게 만듭니다.

6. 정보 무결성

중앙화 스토리지 제공업체를 사용하면서 자주 마주치게 되는 문제 중 하나는 낮은 정보 무결성입니다. Digital Guardian에 따르면, 데이터 무결성이란 "데이터가 생애주기 동안 유지하는 정확성과 일관성(유효성)"을 의미합니다. 또한 다음과 같이 덧붙입니다: "결국 손상된 데이터는 기업에게 거의 쓸모가 없으며, 민감한 데이터 손실이 초래하는 위험은 말할 것도 없습니다."

중앙화된 데이터 관리는 저장 방식 자체가 '위치 중심적' 접근을 전제로 하기 때문에 데이터 무결성을 보장할 수 없습니다. 파일을 찾으려면 해당 파일이 저장된 위치를 가리키는 URL, 즉 Universal Resource Locator가 필요합니다.

예를 들어 다음 사진 링크를 살펴보겠습니다: https://example.com/dog.jpeg

우리는 이 링크가 귀여운 강아지 이미지가 저장된 위치를 가리킨다고 가정합니다. 하지만 만약 그렇지 않다면 어떨까요?

파일이 이동하지 않았는지 확인할 방법이 없으며, 사람의 실수든 악의적인 행위든 파일이 변경되거나 교체되었는지도 알 수 없습니다. 이 때문에 사용자는 종종 깨진 링크(Error 404)를 만나거나 기대와 전혀 다른 파일을 받게 됩니다.

Web3에서 무언가를 구축하고 있다면, NFT 메타데이터와 같은 데이터가 영원히 무결성을 유지하기를 원할 것입니다. 탈중앙화 스토리지는 정보 저장 및 검색에 '콘텐츠 중심적' 접근 방식을 채택하기 때문에 이를 가능하게 합니다.

콘텐츠 중심적 접근이란 DCS 플랫폼이 위치가 아닌 콘텐츠로 리소스를 식별한다는 것을 의미합니다. 각 파일은 해싱 알고리즘을 거치며, 그 결과로 나온 해시(알파벳과 숫자로 이루어진 긴 문자열)가 고유한 '지문' 또는 콘텐츠 식별자(Content Identifier, CID) 역할을 합니다.

신뢰할 수 없는 URL 대신, 사용자는 CID를 사용해 정보를 찾을 수 있습니다. CID를 사용하면 네트워크의 피어에게 특정 파일을 요청할 수 있으며—받은 파일의 해시를 CID와 대조할 수 있으므로 정확성도 보장됩니다.

더 중요한 것은, 이러한 접근 방식이 Web3 사용자에게 사라진 NFT와 같은 문제를 없앨 수 있다는 점입니다. 잘 설계된 인센티브 구조를 갖춘 DCS 제공업체는 여러분의 파일이 최대한 오래 온전하게 유지되도록 보장할 수 있습니다.

다음은 IPFS로 NFT를 민팅하는 방법에 대한 가이드입니다.

가장 인기 있는 탈중앙화 스토리지 네트워크는 무엇인가?

InterPlanetary File System(IPFS)

InterPlanetary File System(IPFS)는 인터넷의 취약한 데이터 저장 아키텍처를 해결하고자 하는 P2P 파일 공유 프로토콜입니다. IPFS는 정보의 무결성과 가용성을 보존하기 위해 위치가 아닌 콘텐츠로 정보를 식별하는 '콘텐츠 주소 지정(content-addressing)' 방식을 사용합니다. 또한 사용자 프라이버시를 보호하기 위해 암호화를 사용합니다.

IPFS 플랫폼의 노드는 관심 있는 파일만 저장하도록 선택할 수 있으므로, 여러분의 정보에 대한 접근이 항상 보장되는 것은 아닙니다. 하지만 IPFS 노드가 여러분의 데이터를 온라인 상태로 유지하도록 유도하는 '피닝(pinning)' 서비스를 사용할 수 있습니다—Pinata, nft.storage, Crust가 좋은 선택지입니다.

Filecoin

IPFS를 개발한 팀(Protocol Labs)이 만든 Filecoin은 탈중앙화 데이터 관리에 특화된 블록체인입니다. Filecoin은 IPFS 플랫폼 위에 구축된 인센티브 계층이라고 생각할 수 있습니다.

Filecoin에서는 네트워크의 토큰(FIL)을 사용해 노드에 비용을 지불함으로써 특정 기간 동안 파일이 저장되도록 할 수 있습니다. 기간이 만료되면 지불을 갱신해야 합니다. Filecoin은 복제 증명과 같은 무작위 검사 메커니즘을 사용해 노드를 감사하며, 사용자에게 자신의 데이터가 여전히 이용 가능하다는 확신을 줍니다.

Arweave

Arweave는 사용자가 애플리케이션, 웹사이트, 기타 중요한 정보를 무기한으로 저장할 수 있는 '글로벌 하드 드라이브'를 구축하려는 야심찬 프로젝트입니다. 사용자는 저장 공간에 대해 AR 토큰으로 스토리지 제공자에게 지불하며, 원할 때 언제든 정보를 요청할 수 있습니다.

Arweave는 탈중앙화 스토리지가 필요한 개인, 개발자, 기업에게 훌륭한 솔루션입니다. 내장된 인센티브와 합의 메커니즘(접근 증명, proof-of-access)을 갖춘 전용 블록체인을 보유하고 있어, Arweave는 안전한 정보 저장 시스템을 제공합니다.

Storj

탈중앙화 스토리지 마켓플레이스인 Storj는 여분의 대역폭과 저장 용량을 가진 사람들을 저렴하고 접근 가능하며 프라이빗한 파일 저장이 필요한 사람들과 연결합니다. Storj 사용자와 스토리지 제공자는 ERC-20 토큰인 STORJ를 사용해 거래합니다.

Storj는 맞춤형 스토리지 솔루션이 필요한 개발자, 기업, 기타 단체를 대상으로 합니다. 필요에 맞는 최적의 스토리지 플랜을 선택할 수 있어, 활용도가 낮은 클라우드 스토리지에 낭비되는 비용을 줄일 수 있습니다.

Sia

다른 DCS 제공업체와 마찬가지로 Sia는 개인이 사용하지 않는 하드디스크 공간을 사용자에게 대여하도록 보상하는 방식으로 작동합니다. Sia의 마켓플레이스에서 스토리지 서비스를 제공하는 사람들은 플랫폼의 유틸리티 토큰인 Siacoin(SIA) 형태로 보상을 받습니다.

Sia 네트워크는 고도로 탈중앙화되어 있으며 서비스 중단이나 검열 시도에 저항력을 갖추고 있습니다. 이를 통해 사용자는 자신의 데이터를 통제하면서도 안전하게 정보를 저장할 수 있습니다.

결론

데이터 프라이버시, 무결성, 보안에 대한 필요성이 커짐에 따라 탈중앙화 스토리지 네트워크에 대한 수요도 함께 증가할 것입니다. 탈중앙화 클라우드 스토리지 제공업체는 정보 저장이 효율적이고 저렴하며 신뢰할 수 있고 안전한 새로운 시대를 열 수 있습니다.

개발자와 스타트업을 위한 유연한 가격제를 제공함으로써, DCS 서비스는 최종 사용자에게 전가되는 비용을 줄여줍니다. 그리고 이러한 플랫폼의 무허가(permissionless) 특성은 누구나 스토리지 제공자가 될 수 있음을 의미하며, 이는 곧 탈중앙화된 웹이라는 비전을 뒷받침합니다.