블록체인 위에서 주사위 굴리기: 공정한 아이템 드롭이 어려운 이유

모든 게임은 주사위로 돌아간다. 치명타, 아이템 드롭, 카드 팩, 맵 시드, 셔플 순서. 그 모든 것 뒤에 난수가 있다. 일반 게임 서버에서 난수를 얻는 건 아무 일도 아니다. 공개 블록체인에서는 이 분야 전체에서 가장 어려운 문제 중 하나다.

블록체인이 무작위에 약한 이유

블록체인은 모든 노드가 같은 코드를 돌려 같은 답을 얻기 때문에 작동한다. 그래서 믿을 수 있다. 하지만 이는 시스템 안에 비공개이고 예측 불가능한 무작위의 원천이 없다는 뜻이기도 하다. 스마트 계약이 볼 수 있는 건 다른 모두도 볼 수 있다.

초기 개발자들은 현재 블록의 타임스탬프나 최근 블록의 해시처럼 무작위처럼 보이는 값을 썼다. 문제는 이렇다.

• 누구나 읽을 수 있다. 플레이어가 만든 스마트 계약이 같은 '무작위' 결과를 먼저 계산한 뒤 행동할지 말지 정할 수 있다.
• 블록 생산자가 영향을 줄 수 있다. 블록을 만드는 쪽은 블록의 내용과 시점을 어느 정도 통제할 수 있어서, 마음에 들지 않는 결과가 나오는 블록은 아예 내지 않는 선택도 할 수 있다.

일이 틀어질 때

대표적인 교훈은 2018년 이더리움 게임 포모3D(Fomo3D)다. 카운트다운 복권처럼, 타이머가 끝나기 전 마지막으로 '키'를 산 사람이 상금을 가져가는 게임이었다. 첫 라운드에서 한 플레이어가 수수료를 높게 붙인 자기 거래로 네트워크를 가득 채워, 시계가 0이 될 때까지 다른 사람의 거래가 끼어들지 못하게 하는 방법으로 1만 ETH 넘게 챙겼다. 엄밀히 말해 무작위 버그는 아니었지만, 공개 체인에서는 영리한 플레이어가 게임이 의존하는 조건 자체를 조작할 수 있다는 걸 보여 줬다.

확률형 아이템 같은 구조에도 같은 원리가 적용된다. 결과를 예측하거나 살짝 비틀 수 있다면, 누군가는 반드시 그렇게 한다.

해법: 검증 가능한 무작위 함수

블록체인 게임에서 가장 널리 쓰이는 답은 검증 가능한 무작위 함수(VRF)다. 가장 잘 알려진 서비스가 체인링크 VRF다.

원리를 쉽게 풀면 이렇다. 1. 게임 계약이 난수를 요청한다. 2. 체인 밖의 운영자가 자신의 비밀 키와, 운영자가 통제할 수 없는 요청 정보를 함께 써서 난수를 만든다. 3. 운영자는 난수와 함께 그것이 그 입력값으로 올바르게 만들어졌다는 암호학적 증명을 돌려보낸다. 4. 계약은 난수를 쓰기 전에 체인 위에서 증명을 확인한다. 증명이 맞지 않으면 난수는 거부된다.

그 결과 운영자는 몰래 조작할 수 없고, 플레이어는 미리 예측할 수 없으며, 누구나 나중에 확인할 수 있는 무작위성이 생긴다.

다른 방법들

VRF만 있는 건 아니다.

• 커밋-리빌. 플레이어들이 먼저 비밀의 해시를 숨긴 채 제출하고 나중에 공개한다. 여러 플레이어의 비밀을 합치면 누구도 혼자 통제하지 못한 숫자가 나온다. 저렴하지만 느리고, 결과가 마음에 들지 않는 사람이 공개를 거부할 수도 있다.
• 프로토콜 무작위성. 이더리움은 지분 증명으로 전환한 뒤 검증인들의 기여로 RANDAO라는 값을 만든다. 유용하지만 검증인이 여전히 약간의 영향력을 가지므로, 큰 판돈이 걸린 결과를 이것만으로 정하는 건 권장되지 않는다.
• 오프체인 서버. 많은 '블록체인' 게임이 그냥 자기 서버에서 주사위를 굴리고 결과만 기록한다. 빠르고 싸지만, 결국 스튜디오를 믿어야 하는 처음 상태로 돌아간다.

플레이어에게 의미하는 것

블록체인 게임이 '증명 가능하게 공정한' 드롭을 광고한다면 어떻게 증명하는지 물어보자. 답이 VRF나 잘 설계된 커밋-리빌이라면 그 주장은 검증할 수 있다. 주사위를 스튜디오 서버에서 굴린다면, 결과는 체인에 기록돼도 공정함까지 증명되지는 않는다.

왜 중요한가

공정한 무작위성은 블록체인 게임이 일반 게임에서는 보기 드문 것을 줄 수 있는 지점이다. 믿기만 해야 하는 드롭률이 아니라 확인할 수 있는 드롭률이다. 확률형 아이템과 가챠 확률이 한국의 확률 공개 의무화를 포함해 세계 곳곳에서 규제 대상이 된 업계에서는 의미가 크다. 동시에 '온체인'이 자동으로 '공정'을 뜻하지는 않는다는 점도 기억하자. 중요한 건 주사위 뒤의 설계다.

블록체인이 게임 로직을 다루는 방식은 다크 포레스트, 가스비와 레이어 2 해설에서 더 볼 수 있다.