최우선으로 알아야 할 비트코인 핵심 개념 20

1. 블록체인
비트코인을 구성하는 핵심 기술. 블록체인은 데이터를 안전하게 저장하고 관리하는 방식으로, 여러 개의 블록이 한 줄로 연결되어 체인을 형성한다. 각 블록은 특정 시간에 발생한 거래(송금) 기록을 포함하고 있다. 블록에는 거래 정보 외에도, ‘이전(직전) 블록’에 대한 해시값이 포함되어 있어, 블록 간의 연결이 이루어진다.
블록체인의 가장 큰 특징은 데이터의 변경이 매우 어렵다는 점이다. 만약 어떤 블록의 정보를 수정하려고 하면, 그 블록 이후의 모든 블록을 다시 계산해야 하므로 사실상 불가능하다. 이 때문에 블록체인은 위변조가 불가능하다고 여겨진다. 모든 참여자는 네트워크에 저장된 동일한 블록체인을 가지고 있어, 거래의 진위를 서로 검증할 수 있다.
또한 블록체인은 분산형 데이터베이스로, 중앙 관리자가 없다. 각 참여자는 ‘노드’라 불리는 컴퓨터로 네트워크에 연결되어 있으며, 각 노드는 블록체인의 복사본을 유지한다. 이런 구조 덕분에 단일 실패 지점이 없고, 네트워크가 더욱 안전해진다.

2. 블록의 구조
블록은 크게 블록 헤더와 바디 두 부분으로 나눌 수 있다.

블록 헤더
· 버전: 블록의 버전 정보
· 이전 블록의 해시: 이전 블록의 해시값을 포함해 블록 간의 연결성을 보장한다.
· 타임스탬프: 블록이 생성된 시간을 기록한다.
· 난이도 목표: 다음 블록을 생성하는 데 필요한 작업증명의 난이도를 나타낸다.
· 논스: 해시값을 찾기 위해 임의로 변동되는 값으로, 작업증명 과정에 사용된다.
· 머클 루트: 블록에 포함된 모든 거래를 해싱하여 생성된 최종 해시값으로, 거래의 무결성을 보장한다.

바디
이 부분에는 블록에 포함된 모든 거래(트랜잭션)의 상세 정보가 들어 있다. 각 거래는 송금인, 수취인, 금액 등의 정보를 포함하며, 전자서명을 통해 검증된다. 최대 블록 크기인 1MB까지 1,500~2,000건 정도의 거래를 담을 수 있다.

3. 거래(Transaction 트랜잭션)
거래는 비트코인을 송금하거나 수취하는 과정을 말한다. 입력(Input)과 출력(Output)으로 구성된다. 입력은 송금인이 이전에 받은 비트코인을 나타내고, 출력은 수취인의 주소와 송금할 비트코인 양을 포함한다. 송금인은 거래에 전자서명을 하여 거래의 유효성을 보장하며, 이 거래는 비트코인 네트워크에 전파되어 모든 노드에 기록된다. 거래는 메모리풀(Mempool)에 저장된 후 블록으로 묶여 블록체인에 추가된다. 또한, 거래 수수료를 포함시켜 채굴자에게 우선 처리되도록 할 수도 있다. 트랜잭션은 비트코인 생태계의 핵심 요소로, 블록체인은 이러한 거래 기록을 안전하게 저장한다.
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초록. 비트코인은 중간에 은행을 끼지 않고 개인들끼리 온라인상에서 직접 돈을 주고받을 수 있는 디지털 화폐이다. 지금까지는 은행 같은 신뢰할 수 있는 제3자가, 이미 사용한 돈을 다시 쓰는 ‘이중지불’ 문제를 해결해주었지만, 이 방법은 완벽하지 않았다. 비트코인은 P2P 네트워크를 사용해서 이 문제를 해결하려고 한다.
P2P 네트워크에서는 사람들이 거래(송금)할 때마다 그 송금 시간을 기록하는데, 이 기록을 ‘타임스탬프’라고 한다. 그리고 이 타임스탬프를 검증하는 과정을 ‘작업증명’이라고 부른다. 작업증명을 통해 검증된 송금 기록은 ‘블록체인’이라는 데이터베이스에 저장된다. 블록체인은 서로 한 줄로 연결된 여러 개의 블록을 말하며, 각 블록에는 약 2천 건 안팎의 거래(송금) 기록이 들어 있다. 새로운 송금 기록이 블록체인에 추가되려면, 그 블록이 작업증명을 통과해야 한다. 이렇게 하면 작업증명을 다시 하지 않는 이상 그 기록을 바꿀 수 없다. 가장 긴 체인은 가장 많은 컴퓨팅 파워를 가진 노드들이 만든 것이다. 여기서 ‘노드’라 함은 비트코인 네트워크에 참여하는 각각의 컴퓨터를 말한다. 이 체인은 블록이 생성된 순서대로 연결되므로 그 자체로 사건들이 일어난 순서를 증명한다. 네트워크 공격에 협력하지 않는 정직한 노드들이 컴퓨팅 파워의 과반수를 차지하면, 이들이 가장 긴 체인을 만들어내고 공격자들보다 앞서게 된다. 비트코인 네트워크는 아주 간단한 구조만을 필요로 한다. 거래(송금) 메시지는 가능한 많은 노드에 보내지고, 각 노드는 언제든 네트워크를 떠났다가 다시 합류할 수 있다
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2. 거래
전자화폐는 전자서명이 마치 체인처럼 연결된 일련의 기록이라고 할 수 있다. 코인 소유자는 코인을 보내기 위해 두 가지 정보를 전자서명으로 묶는다. 하나는 이전 거래의 해시값이고, 다른 하나는 다음 소유자의 공개키(일종의 주소)이다. 이렇게 서명된 정보는 코인의 끝에 추가되고, 코인은 다음 소유자에게 전송된다. 수취인은 이 코인을 받았을 때, 이전 소유자가 정상적으로 소유권을 넘긴 것인지 확인해야 한다. 이를 위해서는 해당 전자서명을 검증하면 된다. 하지만 문제는 수취인이 이전 소유자 중 누군가가 이중지불을 하지 않았다는 것을 확인할 수 없다는 점이다. 전통적인 해결책은 신뢰할 수 있는 제3자인 중앙기관이 모든 지불을 확인하는 것이다. 전통적인 방식에서는 한 번 지불된 코인은 새 코인으로 발행되기 위해 중앙기관으로 회수되어야 하며, 중앙기관에서 발행한 코인만이 중복 사용되지 않았다는 신뢰를 받는다. 이 해결책의 문제는 전체 통화체계가 이 중앙기관에 의존해야 한다는 점이다.
그래서 우리는 이전 소유자가 과거에 다른 지불에 서명하지 않았음을 수취인이 알 수 있는 방법이 필요하다. 가장 먼저 발생한 지불이 중요하므로, 첫 번째 이후의 이중지불 시도는 신경 쓰지 않는다. 지불에 사용되지 않았음을 확인하는 유일한 방법은 모든 지불을 확인하는 것이다. 전통적 방식이라면 중앙기관이 모든 지불을 인지하고 어떤 지불이 먼저인지를 판단하겠지만, 신뢰할 수 있는 제3자 없이 이 방법을 실현하려면, 거래는 공개되어야 하고, 참여자들이 거래 순서에 대한 단일 기록에 동의하는 시스템이 필요하다. 수취인은 거래마다 과반수의 노드들이 해당 거래가 처음으로 수신된 거래라고 동의했다는 증거를 필요로 한다.

〈개념과 원리〉

전자서명이 마치 체인처럼 연결된 일련의 기록: ‘거래의 체인’을 말함. 모든 거래는 이전 거래의 해시값을 포함하고, 거래는 사용자의 전자서명으로 발생된다. 이러한 방식으로 거래는 이전 거래와 현 소유자와 다음 소유자가 연속적으로 연결되어 체인을 형성한다. 여기서 체인은 블록의 개념을 포함하지 않고, 단순히 거래와 전자서명의 연속적인 연결을 의미한다.

한 번 지불된 코인은 새 코인으로 발행되기 위해 중앙기관으로 회수되어야 하며, 중앙기관에서 발행한 코인만이 중복 사용되지 않았다는 신뢰를 받는다: 실제로 돈이 회수되는 건 아니고, 송금자 계좌에서 차감하고, 수취인 계좌에 입금하는 것을 은행이 관리하는 것을 비유적으로 말한 것이다.

수취인은 거래마다 과반수의 노드들이 해당 거래가 처음으로 수신된 거래라고 동의했다는 증거를 필요로 한다: 이중지불 문제를 방지하기 위해, 비트코인 네트워크는 각 거래가 처음으로 수신된 거래임을 확인하는 메커니즘을 사용한다. 과반수의 노드들이 해당 거래가 유효하고 최초로 발생한 거래임을 검증하면, 이 거래는 블록에 포함되어 블록체인에 기록된다.