블록체인: 비트코인 마이닝

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블록체인은 비트코인으로 대표되는 암호화폐의 핵심이 되는 기술입니다. 가장 단순한 형태로 블록체인은 정보 블록으로 구성되어 있습니다. 각 블록에는 트랜잭션(비트코인의 경우 전송 중인 금액), 생성 시점, 콘텐츠 고유 디지털 서명, 이전 블록과 연결되는 코드가 포함되어 있습니다. 따라서 쉽게 설명하자면 블록체인은 블록을 순서대로 연결한 블록 연결체입니다.

블록 구성

전체적으로 블록체인은 비트코인이 처음 시작된 이래 발생했던 모든 트랜잭션으로 구성되어 있으며, 최초의 블록은 제네시스(Genesis)라고 부릅니다.

위 그림(블록당 1개 트랜잭션만 포함하도록 단순화함)에 설명된 것처럼 Alice가 비트코인 1개를 Bob에게 보내려고 하면 관련 정보를 기록하기 위한 새 블록이 생성됩니다. 트랜잭션 자체를 비롯하여, 이전 블록(0000abxf6h12gh)에 대한 링크, 블록 전체 콘텐츠에 고유한 디지털 서명(00008cnj21lxt3jh)에 블록 번호(이 경우 15)가 할당됩니다.

디지털 서명

디지털 서명은 SHA-256 또는 double SHA-256로 알려진 수학 함수(즉, 암호학 해시 알고리즘)의 결과입니다(자세한 내용은 비트코인 키 및 주소 기사 참조). SHA-256이 데이터 파일을 받아들이고, 이 파일에 대해 암호화 알고리즘을 실행한 다음, 디지털 서명으로 알려진 64비트 문자열 출력을 생성합니다. 이 코드의 길이는 수신한 데이터 파일 길이와 상관 없이 항상 64자입니다.

재미있는 점은 데이터에서 문자 또는 숫자 1개만 바뀌어도 SHA-256 알고리즘을 통해 생성되는 서명이 완전히 달라진다는 것입니다.  또한 각 디지털 서명은 0000로 시작됩니다.

만약 Bob이 시스템을 "속여서" Alice로부터 수령하는 비트코인 금액을 1에서 100을 변경하려 한다면, 이전의 모든 서명을 포함한 디지털 서명도 변하게 됩니다. 즉, Bob은 이와 같은 행위가 불가능합니다.

블록 헤더 – 블록체인에서 주어진 블록의 주요 식별자입니다.

트랜잭션이 노드(즉, 비트코인 네트워크 내 컴퓨터)에 의해 검증되면, 해당 트랜잭션은 블록 내에 포함되도록 선택(컨펌)되고 채굴 프로세스가 시작됩니다. 이는 운좋은 최적의 노드만 살아남는 시간과의 싸움입니다.

비트코인 마이닝

비트코인을 채굴하려면 소프트웨어를 다운로드하고 전용 컴퓨터를 구입해야 합니다. 소프트웨어의 경우 여러 가지 선택 옵션이 있는데, 가장 많이 사용되는 소프트웨어는 CGminer, BFGminer, BitMinter, BTCMiner 등입니다. 채굴자나 채굴자 그룹은 지정된 목표보다 낮거나 동등한 블록 해시를 계산해 내는 것을 목표로 합니다. 블록 헤더의 모든 정보가 일정하게 유지되는 한 SHA-256의 결과는 항상 같습니다. 그렇기 때문에 Nonce가 포함된 것입니다(암호학에서 Nonce는 한 번만 사용할 수 있는 임의의 숫자임). 계산된 블록 헤더의 해시가 목표 범위를 만족하지 못할 때마다 이 숫자가 증가하고 지정된 목표에 도달할 때까지 해시를 다시 계산합니다.

강력한 초고속 컴퓨팅 기기를 보유한 채굴자는 해당 목표를 가장 먼저 달성하는 데 유리합니다. 채굴에서 파워와 속도가 중요하기는 하지만 운도 좋아야 합니다! 목표 해시를 계산할 수 있는 로직이 없기 때문에 오랜 시간이 걸리는 무차별 계산법을 사용해야 합니다. 무차별 계산법은 정답에 도달할 때까지 가능한 모든 응답을 열거하는 소모적인 검색 기법입니다. 계산할 응답 수는 거의 10⁷⁷ 개이므로 많은 컴퓨팅 파워와 속도가 필요합니다.

목표 해시가 계산되고 나면 블록체인에 블록이 포함되고 해당 채굴자에게 보상(현재 비트코인 12.5개)이 지급됩니다. 현재 매 10분마다 블록이 블록체인에 추가되며 단일 블록에는 약 1,000 트랜잭션이 포함될 수 있습니다.

결론

블록이 블록체인이 포함되고 나면 이는 영구적이고 불가역적입니다. 네트워트 내의 모든 노드(컴퓨터)는 이 탈중앙화 레저(장부)의 사본을 보관하고 있습니다. 새로운 노드가 네트워크에 참여하면 블록체인 또는 레저의 또 다른 사본이 다운로드됩니다. 누군가 블록 내의 정보를 변경하려고 시도하면, 설사 그것이 1비트에 불과하다고 해도 제네시스 이후 모든 블록의 해시를 다시 계산해야 합니다. 이는 현재의 기술로는 거의 불가능에 가깝습니다. 설사 이것이 가능하다고 해도, 대다수의 노드가 양심적인 한 변조된 체인은 거부될 것입니다. 대다수의 노드가 허용한 블록체인은 항상 다른 노드의 대다수 승인을 받은 것입니다(즉, 작업증명(PoW)).

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