세 네트워크의 차이는 "연결이 몇 곳을 거쳐 가느냐"에 있어요. 중앙집중형은 한 곳을 거치고, 탈중앙형은 허브 여러 곳을 거쳐요. 분산형은 이웃 노드끼리 직접 이어져요. 노드는 네트워크에 연결된 컴퓨터나 장비 하나를 말하고, 허브는 여러 노드의 연결이 모이는 중계 지점이에요. 거쳐 가는 곳이 적을수록 그곳이 망가질 때 전체가 같이 멈춰요.
중앙집중·탈중앙·분산 네트워크는 어떤 구조인가요?
세 구분은 1964년 폴 배런이 쓴 RAND 메모 RM-3420에서 나왔어요. 배런은 공격으로 노드나 연결선이 끊길 때 어떤 구성이 살아남는지 비교했어요. 결과는 분산 구성이 살아남기에 가장 유리하다는 것이었어요.
배런이 나눈 세 구조는 이래요.
- 중앙집중형: 모든 노드가 하나의 중앙 교환점에 연결돼요. 별 모양을 떠올리면 돼요.
- 탈중앙형: 작은 중앙집중망 여러 개가 서로 이어져 큰 망 하나를 이뤄요. 작은 별 여러 개를 줄로 묶은 모양이에요.
- 분산형: 각 노드가 몇몇 교환점을 거치지 않아요. 옆에 있는 노드들과 직접 연결돼요. 그물(메시) 모양에 가까워요.
블록체인 기사에서는 "탈중앙화"와 "분산 원장"이라는 말이 함께 나오기도 해요. 예를 들어 A씨가 코인 백서를 읽다가 "탈중앙화된 분산 네트워크"라는 표현을 봤다고 해 볼게요. 두 말이 같은 뜻인지 다른 뜻인지 헷갈리기 쉬워요. 출발점은 위 세 그림의 차이예요.
중앙집중형과 탈중앙형: 허브가 멈추면 어디까지 끊기나요?
중앙집중형에서는 모든 연결이 중앙 교환점 한 곳을 지나요. 끝에 있는 노드 둘이 대화하려면 반드시 중앙을 거쳐야 해요. 그래서 중앙 교환점이 곧 단일 장애점이에요. 단일 장애점은 그 한 곳만 고장 나도 전체가 멈추는 지점을 말해요.
끝에 있는 노드 하나가 고장 나면 그 노드만 빠져요. 다른 노드는 중앙을 통해 계속 통신해요. 반면 중앙 교환점이 멈추면 모든 노드가 서로 연결을 잃어요. 남은 노드가 아무리 많아도 길이 없어요.
배런도 이 점을 지적했어요. 당시 아날로그 전화망은 고도로 중앙집중화돼 있었어요. 핵심 지점 몇 곳만 파괴돼도 망이 카드집처럼 무너지는 구조였죠. 그 한 곳이 고장 나거나 공격받으면 전체가 영향을 받는 거예요.
탈중앙형은 허브 하나가 고장 나면 어디까지 영향을 받나요?
탈중앙형은 작은 중앙집중망 여러 개를 이어 붙인 구조예요. 작은 망마다 자기 허브가 있고, 허브끼리는 서로 연결돼 있어요.
허브 하나가 고장 나면 영향은 대체로 그 허브에 매달린 노드들에 머물러요. 그 노드들은 다른 노드와 연결이 끊겨요. 나머지 허브와 그 아래 노드들은 서로 계속 통신해요. 전체가 한 번에 멈추는 중앙집중형보다는 피해 범위가 좁아요.
예시로 따져 볼게요. 허브 3개에 각각 노드 4개가 달린 탈중앙망이 있다고 해요.
- 허브 하나가 멈추면 그 허브와 노드 4개가 망에서 떨어져요.
- 남은 허브 2개와 노드 8개는 계속 연결돼 있어요.
- 같은 노드 12개를 중앙 허브 하나에 묶은 중앙집중망이라면 어떨까요? 허브가 멈추는 순간 12개 전부가 끊겨요.
그럼 탈중앙형은 단일 장애점이 없는 걸까요? 그렇지 않아요. 단일 장애점을 하나에서 여러 개로 나눴을 뿐이에요. 허브마다 그 아래 노드들에게는 여전히 단일 장애점이에요.
분산형은 왜 노드가 고장 나도 버티나요?
분산 네트워크는 많은 노드(피어)가 연결돼 있고, 단일 장애점도 중앙 통제도 없는 네트워크예요. 피어는 블록체인에서 동등한 참여자라는 뜻으로 노드를 부르는 말이에요. 분산 네트워크의 특징은 세 가지예요.
- 동등한 노드가 많아요.
- 노드마다 다른 노드와 여러 개의 연결을 가져요.
- 장애와 공격에 매우 잘 버텨요.
여기서 중요한 건 "여러 개의 연결"이에요. 두 노드 사이에 길이 여러 갈래로 나 있어요. 중간 노드 하나가 고장 나도 데이터는 다른 길로 돌아가요. 배런은 분산망에서는 많은 부분이 고장 나야 비로소 경로를 찾을 수 없게 된다고 봤어요.
다만 분산형이라고 무조건 튼튼하지는 않아요. 얼마나 버티느냐는 연결이 얼마나 겹쳐 있는지(중복도)와 공격 규모에 달려 있어요. 노드마다 연결이 한두 개뿐인 그물이라면 몇 곳만 끊겨도 섬처럼 고립되는 노드가 생겨요. 연결을 여러 겹으로 둘수록 버티는 힘이 커져요.
"노드 2개만 살아 있으면 작동한다"는 말은 맞나요?
노드 2개만 살아 있으면 분산 네트워크가 계속 작동한다는 설명을 볼 때가 있어요. 배런의 표현과는 결이 좀 달라요. 배런은 중복도와 공격 규모에 따라 생존성이 달라진다고 봤어요. 그래서 "많은 부분이 고장 나야 경로가 끊긴다"고 표현했죠. 살아남은 노드 2개 사이에 연결이 남아 있어야 통신이 돼요. '노드 2개' 설명은 분산형의 장점을 단순하게 줄인 말로 읽는 편이 안전해요.
배런의 연구는 어디에 쓰였나요?
배런이 이 연구를 한 이유는 냉전기의 핵 공격이었어요. 노드가 파괴돼도 살아남는 통신망을 만드는 것이 목표였어요. 이 연구는 나중에 데이터를 작은 묶음으로 나눠 여러 길로 보내는 방식(패킷 교환)의 토대가 됐어요.
세 구조의 장애 견고성을 한 번에 비교하면
| 구분 | 연결이 모이는 곳 | 단일 장애점 | 주요 노드가 고장 나면 |
|---|---|---|---|
| 중앙집중형 | 중앙 교환점 1곳 | 있음(중앙 1곳) | 중앙이 멈추면 전체가 끊김 |
| 탈중앙형 | 허브 여러 곳 | 허브마다 있음 | 그 허브에 달린 노드만 끊김 |
| 분산형 | 없음(이웃끼리 직접 연결) | 없음 | 다른 경로로 우회, 많은 부분이 고장 나야 끊김 |
표에서 보듯 차이는 "중계 지점의 수"에서 나와요. 중계 지점이 하나면 그 하나가 전체의 약점이에요. 여럿이면 약점이 나뉘어요. 중계 지점이 따로 없으면 특정 노드 하나가 전체를 멈추지 못해요.
헷갈리기 쉬운 점이 하나 있어요. 세 구조를 '네트워크 진화(network evolution)'라는 제목으로 소개하는 자료도 있어요. 그런데 배런(1964)의 원래 그림은 같은 시기에 나란히 비교한 세 가지 설계안이에요. 중앙집중형이 탈중앙형을 거쳐 분산형으로 발전했다는 시간 순서가 아니에요. 자료마다 이 틀을 다르게 설명하니 알아 두면 좋아요.
블록체인은 탈중앙형인가요, 분산형인가요?
쓰는 말이 자료마다 달라요. 블록체인 강의 자료와 미국 표준 기관의 블록체인 기술 개요 문서(2018년 10월)는 블록체인을 '분산(distributed)' 원장으로 분류해요. 반면 일반 기사나 서비스 소개에서는 '탈중앙화(decentralized)'라는 말을 더 자주 써요.
헷갈림을 줄이려면 질문 두 가지를 따로 던지면 돼요. 블록체인의 표준 정의 문장에도 이 두 축이 함께 들어 있어요.
- 연결과 저장은 어떤 모양인가? 블록체인은 중앙 저장소 없이 작동해요. 기록을 한곳에 모아 두는 저장소가 없다는 뜻이에요. 이 질문은 앞에서 본 세 그림과 연결돼요.
- 결정은 누가 내리는가? 블록체인은 대개 중앙 권한 없이 작동해요. 규칙을 정하거나 기록을 승인하는 주인이 한 곳이 아니라는 뜻이에요.
이렇게 나눠 보면 A씨가 본 "탈중앙화된 분산 네트워크"라는 표현도 풀려요. 두 용어를 딱 잘라 정리한 공식 기준은 없어요. 그래서 이 표현이 연결 구조를 말하는지, 중앙 권한이 없다는 점을 말하는지는 문맥으로 따져 봐야 해요. 정의에 "대개(usually)"라는 단서가 붙은 점도 눈여겨볼 만해요. 모든 블록체인에 중앙 권한이 없는 건 아니라는 뜻이니까요.
비잔틴 장애 허용은 단순한 노드 고장 대비와 무엇이 다른가요?
지금까지 다룬 견고성은 노드가 멈추거나 연결이 끊기는 경우였어요. 블록체인에는 문제가 하나 더 있어요. 어떤 노드가 멈추는 대신 일부러 거짓 정보를 보낼 수 있어요.
일부 피어가 다운되거나 악의적으로 공격해도 네트워크가 계속 작동하게 설계하는 것을 비잔틴 장애 허용(BFT)이라고 불러요. 이 말은 두 경우를 한데 묶어 다뤄요. 두 경우는 이렇게 달라요.
- 노드 고장: 고장 난 노드는 조용히 빠져요. 다른 경로로 돌아가면 해결돼요. 앞에서 본 분산형의 여러 연결이 이 경우를 막아 줘요.
- 악의적인 노드: 연결은 유지한 채 틀린 내용을 전달해요. 멀쩡히 연결된 상태로 네트워크를 공격할 수 있는 거예요.
그물 모양 연결은 "길이 끊기는 문제"를 풀어 줘요. 비잔틴 장애 허용은 "길 위에 거짓말쟁이가 섞인 문제"까지 다뤄요.
자주 묻는 질문
분산 네트워크와 P2P는 같은 말인가요?
분산 네트워크는 서로 연결된 많은 "노드 또는 피어"로 이뤄져요. 피어는 서버와 이용자의 구분 없이 동등하게 참여하는 노드를 말해요. 피어끼리 직접 주고받는 방식을 P2P(Peer to Peer)라고 불러요. 즉 분산 네트워크는 동등한 노드(피어)가 서로 여러 연결로 이어진 구조예요.
탈중앙형이면 중앙집중형보다 항상 안전한가요?
허브 하나가 고장 날 때 피해 범위는 중앙집중형보다 좁아요. 다만 허브마다 단일 장애점이 남아 있어요. 허브에 달린 노드들은 그 허브가 멈추면 연결을 잃어요. "중앙 통제나 단일 장애점이 없다"는 설명은 분산형에 해당해요.
분산형이면 노드가 아무리 많이 고장 나도 괜찮은가요?
그렇지 않아요. 얼마나 버티느냐는 연결 중복도와 공격 규모에 달려 있어요. 연결이 적으면 일부만 끊겨도 고립되는 노드가 생겨요. 공격 규모가 커질수록 끊기는 경로도 늘어나요.
마무리
세 구조의 차이는 연결이 거쳐 가는 중계 지점이 한 곳인지, 여러 곳인지, 아예 없는지에서 나와요. 분산형은 노드마다 여러 연결을 둬서 고장에 강해요. 블록체인은 여기에 중앙 권한 없는 운영과 비잔틴 장애 허용이 더해진 구조로 이해하면 돼요. 블록체인 기사에서 "탈중앙"과 "분산"을 만났다면 문맥을 한 번 더 봐 주세요. 그 말이 연결 구조를 가리키는지, 중앙 권한이 없다는 점을 가리키는지 확인하면 돼요.
출처
- RAND Corporation, Paul Baran, RM-3420 "On Distributed Communications: I. Introduction to Distributed Communications Networks" (1964)
- History of Computer Communications, Paul Baran 1959–1965
- Engineering and Technology History Wiki (IEEE), Distributed Networks
- University at Buffalo, What is Blockchain (2017), 14쪽
- University at Buffalo, What is Blockchain (2017), 47쪽
- NIST IR 8202, Blockchain Technology Overview (2018년 10월)
