비트코인 생성원리

마지막 업데이트: 2022년 3월 23일 | 0개 댓글
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  • 자신의 계정 및 잔고는 어디에 기록되는가?
    모든 거래는 block chain에 기록되어 있으므로 block chain 상에 나에게 지급된 이후 다시 타인에게 나가지 않은 거래잔고들의 합이 내 잔고임. client 프로그램이 보통 privacy 이유로 거래마다 키를 새로 생성하므로 보통 거래 횟수만큼의 계정을 가지게 됨. 따라서 복수의 계정별로 잔고가 존재할수 있고, 이걸 다 합친게 내 잔고임.
    하나의 private key로 100개의 비트코인 주소를 생성할 수 있는데, 주소는 보안상의 이유로 일회용으로 사용하는 것이 바람직하다고 이야기되고 있음. 따라서 비트코인 주소는 일회용 계좌번호이고 고정된 계좌번호는 존재하지 않음. 내가 가진 private key로 사용할수 있는 비트코인 주소들의 합이 내 계좌에 해당한다고 볼수 있음. 100개의 주소를 다 소모하면 wallet이 알아서 새로운 private key를 생성함. 기존 주소들에 남아있는 잔고를 모두 새 주소로 옮길 수 있으므로 기존 private key는 버릴수 있음. 하지만 사용자는 private key가 바뀔때마다 이걸 다시 backup 해둬야 하는 불편함이 생기므로 하나의 private key로 주소를 무한히 생성할 수 있는 스펙(BIP32)이 나와있는 상태임(HD Wallet). 코인은 마이닝에서 발생하므로, 마이너가 생성한 코인이 여러 번의 거래를 거쳐 내 계좌까지 흘러오게 됨. 내 컴퓨터(bitcoin 비트코인 생성원리 wallet)에 저장되는건 private key 뿐임. 이걸 잃어버리면 코인을 찾을수 없음.

작업증명(PoW) 은 무엇입니까?ㅣ 코인 용어 소개

블록 체인에 대해 이야기 할 때, 많은 사람들이 일반적으로 “채굴”을 생각합니다. 현재 가장 기본적인 채굴 방법은 작업증명(POW)와 지분증명( POS)입니다.

오늘은 작업증명(POW)에 대해 소개합니다.

작업증명(PoW) 이란?

작업증명(PoW, Proof of Work)이란 목표값 이하의 해시를 찾는 과정을 무수히 반복함으로써 해당 작업에 참여했음을 증명하는 방식의 합의 알고리즘입니다. 채굴(mining)을 통해 작업증명을 한다. .

작업 증명(PoW)은 비트코인의 기본 합의 모델인 블록체인 네트워크에 대한 합의 알고리즘입니다. 비트코인은 PoW의 사용을 최초로 이끈 암호화폐입니다.

작업 증명이라는 용어는 1999 년에 만들어졌습니다. “작업 증명 및 빵 푸딩 프로토콜” (저자 Markus Jakobsson 및 Ari Juels)이라는 기사에서 등장했습니다. 작업 증명이라는 개념은 “확인자”가 지정된 시간 경과시 수행 된 필수 컴퓨터 작업의 증거를 “확인자”에게 제공해야한다고 가정합니다.

PoW방식은 채굴자들은 채굴을 통해 작업증명을 하게 되며, 네트워크에 자신의 컴퓨터의 연산력(해시파워)을 제공하여 블록을 검증하고 체인에 연결합니다.

연산력이 높다는 것은 주어진 시간당 더 많은 작업증명을 수행할 수 있다는 의미이므로, 연산력이 빠르면 빠를수록 블록에 기록할 수 있는 권한이 더 부여됩니다.

작업증명은 별도의 채굴기가 필요하고 높은 연산력과 성능이 필요하기 때문에 대량의 전력이 소모됩니다.

또한 작업증명은 일반적으로 시간이 지날수록 조금씩 채굴의 난이도가 높아지며 디지털자산은 어느 시점의 한계치를 가지고 일정 수준으로 유지되기 때문에 점점 채굴 소요 시간이 늘어나게 되어 일반적인 채굴자는 채굴을 점점 채굴에 참여하기 어려워집니다.

주용 참여자

작업증명(PoW)는 두 가지의 주요 참여자가 있습니다: 바로 채굴자와 풀 노드 운영자입니다.

채굴자는 다음 블록을 생성(10분 마다 생성됨)하고 이를 네트워크에 브로드캐스트하기 위해 경쟁적으로 문제를 푸는 네트워크 참여자들입니다. 이 각 10분의 라운드당 승리한 채굴자가 블록 보상(현재 12.5 BTC)과 블록의 트랜잭션 수수료 모두를 보상으로 받게 됩니다. 이러한 방식은 다음의 두 가지 주요 요소로 인해 블록 생성 과정에서 정직하게 행동하도록 추동하는 역할을 합니다.

풀 노드 운영자

PoW의 두 번째 객체는 풀 노드 운영자나 풀 노드를 실행하는 일반 사용자입니다. 풀 노드는 소프트웨어 클라이언트로, 비트코인 소프트웨어를 실행해 네트워크에서 트랜잭션과 블록을 자동으로 검증하고 생성합니다.

암호학적 증명과 비트코인의 합의 규칙을 사용하는 풀 노드 운영자는 네트워크의 상태에 대한 최종 검증인이자 네트워크의 역동성을 상징합니다. 풀 노드 클라이언트는 또한 마이닝 클라이언트가 될 수도 있으며, 클라이언트는 네트워크상의 유효하지 않은 블록과 트랜잭션을 거부합니다.

비트코인은 발생한 모든 비트코인 ​​거래의 이력을 포함하는 공유 원장인 블록체인입니다. 이름에서 알 수 있듯 이 블록체인은 블록으로 구성되어 있습니다. 각 블록은 최신 트랜잭션을 저장합니다.

작업 증명은 비트코인 ​​블록체인에 새 블록을 추가하는 데 필요한 부분입니다. 블록은 작업 증명을 수행하는 생태계의 플레이어인 채굴자에 의해 활성화됩니다. 네트워크는 채굴자가 새로운 성공적인 작업 증명을 제안할 때마다 새 블록을 수락하며, 이는 대략 10분마다 발생합니다.

한편, 마이닝(채굴)이란 임의의 nounce 값을 대입해서 블록해시(blockhash) 결과 값을 생성하고 블록해시 결과 값이 제시된 Target보다 작은 블록해시값이 되도록 찾는 것입니다.

nounce 값을 0부터 1씩 증가시키면서 제시된 Target보다 작은 결과값이 나올 때까지 무한 반복작업을 수행해야 하며, 이러한 문제를 풀이하는 과정을 1초 안에 몇 번이나 수행할 수 있는지를 해시파워라고 합니다.

해시파워가 높은 마이너(채굴자)일 수록 더 많은 문제를 풀 수 있고 더 많은 문제를 풀 수 있는 채굴자가 새로운 블록을 찾을 확률이 높습니다. 따라서 PoW를 정의할 때 많은 일을 한 채굴자에게 더 많은 보상이 주어지는 방식이라고 표현합니다.

채굴난이도는 지속적으로 높아지고 시간마다 채굴 될 수 있는 블록이 한정되어 있기에 이제는 개인이 채굴을 하는 것이 거의 불가능 합니다.

기업들은 더 많은 블록을 채굴하기 위해 해시파워를 유지해야하고 이를 위해 고사양 장비가 필요하다 보니 과도한 전력소모가 발생하게 되었습니다.

비트코인으로 인한 환경문제가 제기 되는 것도 이러한 채굴을 위한 전력 소모 때문입니다.

작업 증명(PoW) 특징

작업증명 방식의 합의 알고리즘은 어떤 트랜잭션이 발생했을 경우 해당 트랜잭션이 유효한 트랜잭션인지에 대한 합의 방법 및 새로운 블록이 진짜인지, 가짜인지에 대한 검증을 수행합니다.

마이닝(Mining, 채굴)은 쉽게 말하면 암호화폐의 거래내역을 기록한 블록을 생성하고 그 대가로 암화화폐를 얻는 행위를 말한다. 채굴은 임의의 논스(Nonce) 값을 대입하여 얻은 결과 값이 제시된 타겟보다 작은 결과 값이 나올 때까지 무한 반복 작업이 실행됩니다.

이러한 수학 문제를 풀이하는 과정을 1초에 몇 번이나 수행할 수 있는지에 대한 수치 정보를 해시파워라고 표현합니다.

해시파워가 높다는 것은 주어진 시간당 더 많은 문제를 풀어낼 수 있다는 의미이며 이에 따라 새로운 블록을 찾을 확률이 더 높아집니다. 결국 높은 해시파워를 가진 채굴자는 확률적으로 더 많은 보상을 받게 됩니다.

작업 난이도

작업 난이도는 논스값 계산의 어려운 정도를 나타냅니다. 작업 난이도는 블록 헤더 정보에서 bits라는 값으로 조절됩니다.

난이도는 2,016개의 블록이 생성되는데 소요되는 시간이 평균 시간인 20,160분보다 적게 걸리면 난이도가 올라가고, 오래 걸리면 낮아지는 방식이다, 대략 20,160분 주기로 전체적으로 평균 10분이 소요되는 하나의 난이도가 전체에 적용됩니다.

보상은 새로 발행되는 비트코인과 해당 블록에 포함되는 거래의 거래 수수료의 합이다.비트코인의 새로운 발행은, 채굴자가 블록을 처음 구성할 때 채굴자의 지갑으로 일정량의 비트코인이 입금되는 거래를 그 블록의 첫 거래(generation transaction)로 추가하는 방식으로 이루어집니다.

새로 발행되는 비트코인의 시작은 50BTC이다. 그 후 21만개의 블록이 블록체인에 추가될 때마다 비트코인 생성원리 반감기를 겪게 됩니다. 거래 수수료는 각 거래 당사자끼리 자율적으로 정할 수 있습니다. 또한 거래 수수료는 거래가 블록에 추가되는 우선 순위를 결정하는데 입력 값으로 작용하기도 합니다.

작업증명(PoW)의 장점 및 단점

•최소 가격대 형성이 확실하게 정해져 있음

•채굴난이도가 높아지면서 연산에 필요한 고사양 장비가 많이 필요하고, 과도한 전력소모로 인한 에너지 낭비가 커짐

•채굴난이도가 높아지면서 개인 채굴자는 채굴을 할 수 없는 수준까지 옴

•지속적으로 해시파워를 유지해야 함

•채굴하는 업자끼리의 단합 문제

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비트코인 가격은 어떻게 결정될까

[오태민 마이지놈박스 블록체인 연구소장] 암호화폐 가격이 회복세다. 특히 아르헨티나와 아프리카 수단에서는 비트코인 가격이 2017년 고점보다 높다는 보도가 나왔다. 두 나라 모두 정정 불안과 인플레이션이 진행되고 있다. 비트코인의 가격은 예측할 수 없고 심하게 요동치지만 아르헨티나와 수단의 종이돈에 비하면 오히려 안정적이라는 인식 때문이다.

아르헨티나는 인플레이션율이 연 50%가 넘는다. 수단의 비트코인 가격은 고점보다 가격이 두 배가 높다. 수단은 얼마 전 30년 철권통치 독재자가 군부에 의해 축출된 이후 군부와 야당 사이에 협상이 진행되고 있다. 철권통치가 끝났기 때문에 오히려 정국을 예측할 수 없는 상태가 됐다.

초인플레이션이 진행되고 있는 국가의 평범한 시민들은 그간 인플레이션에 대항해 땀 흘려 얻은 수익을 지킬 수 있는 마땅한 수단이 없었다. 평소 달러·금·부동산을 매입하는 것이 전부였다. 하지만 경제가 붕괴로 치달으면 정부는 대체로 개인의 소유권을 무시한다. 금융망을 이용해 해외에 송금하거나 입금 받을 수도 없다. 달러를 몸에 지니고 국경을 넘는 과정에서 빼앗길 수도 있다. 그러나 비트코인은 금융망의 도움 없이 입금과 송금이 가능하다. 장기적으로는 가격이 오르는 추세이므로 단순히 가치 저장 수단으로도 정부가 마구 찍어대는 종이돈보다 낫다.

이런 용도에 대해 비트코인 회의론자들은 ‘특수한 경우’일 뿐이라고 비트코인 생성원리 치부한다. 하지만 지난 10년 동안 비트코인은 특수한 상황에서 항상 그 쓸모를 인정받으면서 성장했다. 키프로스 은행 지급불능, 그리스 국가 부도 위기, 브렉시트(영국의 유럽연합 탈퇴), 짐바브웨의 통화 위기, 베네수엘라 위기, 인도의 화폐개혁에 따른 혼란 등이 비트코인의 수요를 자극했다.

비트코인은 발행량과 유통량이 적다. 이 때문에 경제 규모가 크지 않은 나라에서 수요가 조금만 늘어도 전체적으로 가격이 상승하는 경향을 보여 왔다.

더구나 최근의 비트코인 가격 상승은 미·중 무역 전쟁이 심화됨에 따라 중국인들의 외환 수요와 맞물려 있다는 분석도 있다. 만약 이 분석이 맞아 향후 중국인들이 위안화의 평가절하와 인플레이션에 대한 대비책으로 비트코인을 선택하면 엄청난 가격 상승 압력을 예측할 수 있다.

◆ ‘내재 가치’를 인정하고야 만 JP모간

세상은 따분할 때가 별로 없다. 평온한 상태가 지속되는 것이야말로 예외적인 경우다. 지구 어디에선가는 정정 불안, 경제 위기, 전쟁 등으로 한 국가나 지역의 경제 시스템이 붕괴 직전에 몰리기 마련이다. 이때 기존의 금융 시스템을 통해서는 정부의 방해를 뚫고 위기에 처한 시민들을 바깥의 안정적인 경제와 연결해 줄 수 없었다. 평온한 나라의 국민에게 비트코인은 한낱 투기 수단이거나 흥미로운 발명품에 지나지 않을지라도 위기에 처한 국가의 시민들에게는 삶과 직결되는 심각한 해결책이 될 수 있다.

최근 미국의 금융회사 JP모간의 애널리스트가 비트코인의 내재 가치를 인정하는 분석을 내놓아 화제다. 세계 금융의 주류를 상징하는 이 회사의 제이미 다이먼 회장은 2년 전 비트코인은 아무런 가치가 없는 사기라고 폄하하기도 했었다. 이 때문에 2년 동안의 시각 변화가 주목받고 있다. 이 애널리스트는 최근 비트코인의 시장가격이 비트코인 채굴에 들어가는 전기료와 장비 유지비에 비해 턱없이 비싸기 때문에 붕괴될 것이라고 경고하려고 했다. 시장가격과 생산비용을 비교하는 과정에서 결국 ‘내재 가치’를 인정하고야 만 셈이다. 아무튼 비트코인은 아무런 가치가 없으니 결국 0원으로 수렴될 것이라는 완고한 주류 경제학자들의 전제와는 확연하게 다른 분석이다.

회의론자들은 비트코인의 가격이 튤립 거품과 마찬가지라고 비난하곤 한다. 튤립 구근 하나가 마차 몇 대 값에 팔렸다는 최초의 자산 거품 사건이다. 튤립 거품과 비트코인 현상은 차이점이 꽤 많아 두 현상을 비교하는 것은 타당하지 않지만 일반인들의 인식에는 이 비유가 뿌리 깊게 박혀 있다.

튤립과 비트코인을 가르는 가장 대표적인 요인은 바로 JP모간의 분석가가 제시한 생산비용이다. 튤립 거품의 당사자들은 튤립의 생산비용이 얼마인지 잘 몰랐다. 투르크제국에서 들여온 튤립이 유럽의 습하고 추운 기후에서는 재배하기가 쉽지 않았고 당시 네덜란드의 사치품 수요를 생산이 따라갈 수 없다는 인식이 널리 유포됐다. 한 계절만 볼 수 있는 꽃이고 현지 재배가 어렵고 냉장 시설도 없던 시절을 고려할 때 비용 요소만 놓고 보면 튤립 가격이 비쌀 수밖에 없는 구조였다. 사실 투기적 거품이 일기 전에도 오랫동안 높은 가격을 형성하고 있었다.

비극은 가격이 폭등하면 장기적으로 생산도 늘어난다는 시장 원리에 있었다. 돈을 쉽게 벌 수 있다는 기대로 우수한 자원들이 생산에 투입된다. 생산에서 혁신이 일어나므로 생산비용은 낮아진다. JP모간의 분석대로 생산비용과 간극이 큰 가격은 결국 붕괴하기 마련이다.

완전경쟁 시장에서 가격은 한계비용에 수렴한다는 것은 미시경제학의 공리다. 한계비용은 역사적인 비용에 대한 상대적인 개념인데 마지막 한 단위를 생산하는 비용을 의미한다.

비트코인의 시장가격이 한계비용에 수렴한다는 JP모간의 분석은 타당하다. 왜냐하면 비트코인 생태계는 이상적인 완전경쟁 시장에 가깝기 때문이다. 자격증과 같은 진입 장벽이 거의 존재하지 않는다. 다만 JP모간이 간과한 것은 비트코인의 한계생산비용은 시장가격에 빠르게 반응한다는 점이다. 이 탄력성 때문에 비트코인의 한계생산비용을 추론할 때 가장 쉬운 방법은 글로벌 시장가격으로 환산하는 것이다.

◆ 교과서 속 ‘완전경쟁 시장’인 비트코인

어느 가격도 균형가격이 될 수 있다는 이런 특성은 생산량이 늘어나는 대신 생산비용이 올라가는 비트코인 채굴의 구조적 특성 때문이기도 하다. 장난삼아 유휴 설비로 비트코인을 채굴하던 시대는 지난 비트코인 생성원리 지 오래다. 채굴업자들은 전기요금과 장비 유지비용을 당시의 시장가격에 코인을 팔아 조달해야 한다. 채굴자들은 비트코인 가격이 내리면 설비 가동률을 낮춰 비용을 절감하려고 할 것이고 가격이 오르면 가동률을 높이거나 설비를 확장하려고 한다. 채굴은 완전경쟁에 노출돼 있으므로 시장가격이 한계비용보다 높으면 채굴 경쟁이 심화되고 시장가격이 한계비용보다 낮아지면 경쟁이 완화된다. 하지만 어떤 경우에도 비트코인의 총생산량은 변하지 않는다.

전통적인 자산을 분석하는 이들이 비트코인을 괴물처럼 여긴 이유는 자산 가격을 분석할 기준점이 존재하지 않기 때문이다. 모든 가격에서 균형을 이룰 수 있다는 생각을 확장하면 가격이 제로가 될 수도 있다는 추론도 가능하다. 하지만 이런 과감한 도약은 마치 자신들에게 분석 도구가 없으므로 비트코인은 존재할 수 없다는 결론을 내린 것과 같다.

총생산량은 변하지 않고 생산비용만 변하므로 비트코인의 가격은 특별한 경우를 제외하고는 모든 가격에서 균형을 이룬다. 따라서 비트코인의 가격 변화를 예측하려면 수요에 자극을 주는 사건을 고려하는 것이 생산비용을 따지는 것보다 타당하다. 즉 최근의 가격 상승은 생산 요인이 아니라 경제 불안정에 따른 수요 요인이었다.

비트코인의 용도를 평온한 사회에서의 일상적인 거래에서 찾는 대신 경제 위기를 주목하는 것은 타당한 이유다. 게다가 국지적인 경제 위기는 일상화돼 있고 지구적 차원의 경제 위기도 주기적이라는 역사적 증거를 애써 무시하고 비트코인을 평가하는 것은 비현실적일 뿐만 아니라 지나치게 위험하다.

[돋보기] 채굴업자들의 유연성과 생산의 탄력성

채굴은 컴퓨터가 난수를 생성하는 작업에 가깝다. 초당 생성하는 난수가 많을수록 성공 확률이 높다. 단위시간당 난수 생성 수를 해시레이트라고 한다. 초당 1테라해시, 즉 1테라해시레이트초의 설비를 운영하는 채굴업자가 하루에 기대하는 수익을 마이닝 수익률이라고 한다. 여기에는 채굴한 비트코인을 바로 달러로 처분한다는 가정이 깔려 있다.

최근 마이닝 수익률은 0.3달러 정도다. 1테라해시초의 설비를 가지고 있다면 0.3달러 내에서 전기료와 설비 유지비용을 감당해야 한다. 3월에는 0.16달러에 머물렀다. 비트코인 가격은 그 사이 두 배가 넘게 올랐으므로 마이닝 수익률은 코인의 시장가격보다 증가가 완만하다. 가격이 오르면 채굴 경쟁이 늘어나므로 난이도가 높아져 테라해시당 채굴 확률이 낮아지는 것만큼 수익률 증가가 상쇄되기 때문이다.

물론 채굴의 설비 확장이나 축소가 완전히 탄력적인 것은 아니므로 가격이 올라가면 채굴업자의 수익도 늘어난다. 그럼에도 불구하고 채굴자들은 언제나 최대한의 이익을 얻기 위해 유연하게 적응하려고 하는데 이런 채굴업자들의 적응력을 보여주는 것이 암호화폐들의 마이닝 수익률 수렴 현상이다. 특히 비트코인과 비트코인캐시의 마이닝 수익률은 두 코인의 가격 차이와 무관하게 언제나 일치한다. 채굴자들은 비트코인과 비트코인캐시 중에서 수익률이 가장 좋은 코인을 선택해 바로 옮긴다는 의미다. 사실상 비트코인의 시장가격이 한계비용과 일치한다고 여길 수 있는 실증적 근거다.

비트코인 생성원리

전자화폐를 디지털 시그너처의 체인으로 정의함. 코인 소유자는 이전 거래의 해시값과 다음 소유자의 퍼블릭키를 포함해 코인을 전달함. 수신자는 해시값을 검증함으로써 이전 소유자의 소유권을 검증할 수 있음. 그런데, 이전 소유자가 해당 코인을 이미 다른 곳에서 사용했던 것인지 확인할 수 있는 방법이 필요하며, 이를 검증해줄 중앙의 인증기관없이 p2p로 해결하는 방안을 제안함.

비트코인은 p2p상으로 신뢰할 수 있는 타이밍 서비스를 얻기 위해 충분한 계산시간을 필요로하는 hashcash 문제를 이용해서 일정 시간마다 블럭을 생성하고 이전 블럭과 비트코인 생성원리 연결시킴으로서 시간 순서가 보장되는 chain을 구성하며, 악의적 사용자가 블럭 chain의 일부 혹은 전부를 조작하기 어렵게 만듦. 또한 새로운 블럭을 생성하는 peer들의 수를 안정적으로 확보하기 위해 블럭 생성에 인센티브를 도입함.

위조하기 어려운 타이밍 서비스를 만들면서 여기에 생성자 인센티브를 지급함으로써 peer들의 안정적인 참여를 비트코인 생성원리 확보함과 동시에 이걸 계획된 통화공급의 방법으로 활용하는 2가지를 한번에 달성한다는 착상이 훌륭함.

  • p2p의 peer들인 마이너(miner)들이 기를 쓰고 평균 10분마다 block을 하나씩 생산함. 생성된 블럭은 block chain이라는 글로벌한(모든 peer가 공유하는) 리스트에 추가됨. 분산된 네트웍이므로 비슷한 시간에 여러 개의 블럭이 생성될 수 있지만 가장 먼저 생성된 블럭만이 block chain에 포함되고 나머지는 버려짐. 블럭의 생산자는 인센티브로 25 비트코인을 받음.
  • 하나의 블럭이 추가되고 나면, 다시 모든 마이너들이 이 블럭을 링크하는 다음 블럭을 생성하기 시작함. 블럭 생성을 위해서는 많은 계산량이 필요한 연산을 해야 비트코인 생성원리 하므로 10분정도의 시간이 걸림.
  • 비트코인을 주고 받는 거래가 발생하면 이 거래내역이 가장 최근 블럭 안에 기록됨.
  • 블럭의 생성이나, 거래의 발생은 주변의 모든 peer들로 broadcast됨.
  • 다음 블럭이 생성되면 이전 블럭은 더 이상 수정할 수 없으며, 신규 블럭을 생성하려는 마이너는 아직까지 블럭에 포함되지 않은 거래내역을 가능한 모두 포함해서 신규 블럭을 생성함.
  • 블럭을 생산하는 마이너는 자신의 블럭에 포함시킬 거래가 정상적인 것인지 검증함.
  • 다른 마이너가 자기보다 먼저 신규 블럭을 생성했다는걸 전달받은 마이너는 신규 블럭을 검증하고, 문제가 없으면 자신이 가지고 있는 block chain에 포함시키고, 다시 신규 블럭 생산을 시작함.
  • block chain은 비트코인 시스템에서 벌어진 모든 거래내역을 담고 있게 됨.

이상 설명된 활동들을 통해 비트코인 시스템이 유지된다. 블럭을 빨리 생성해서 인센티브를 벌기 위해 혈안이된 마이너들이 블럭 및 그 안에 포함된 거래내역을 검증하는 작업을 하는 덕분에 중앙은행이 없이도 안전한 거래가 가능한 시스템이 만들어진다.

  • 마이닝은 비트코인이라는 p2p 네트웍에서 peer들의 참여를 이끌어내기 위한 당근임과 동시에 코인의 공급을 조절 및 거래의 검증 역할까지 유도하는 기본 메커니즘임
  • 마이너는 hashcash 문제를 풀어서 block 을 생성할수 있으며 한 블럭당 25코인을 받음 (현 시가로 2500만원 이상)
  • 나도 마이닝 한번 해볼까 하는 사람은 이거 보고 포기하는게 좋음
  • 문제의 난이도와 보상금은 정해진 기준에 따라 변화됨. 블럭 생성속도가 빨라질 수록 난이도가 높아지고(블럭당 10분 정도가 유지되도록), 발견된 블럭이 늘어나면 보상금이 줄어듬. 블럭 생산이 20만개 늘어날때마다 보상금이 반으로 줄어듬.(대략 4년마다 반으로 줄어든다고 보면 됨)
    hashcash 문제는 생성해야 할 hash의 조건을 조정함으로써 손쉽게 난이도를 조정할 수 있음.
  • 한개 블럭의 생성에는 10분 정도가 소요되며, 전체 마이너 중에서 가장 빨리 문제를 푼 마이너가 코인을 획득함. 즉, p2p 네트웍이지만 모든 마이너가 하나의 block chain을 공유함. block chain 전체 목록을 다운로드 받는데 몇 일이 걸리기도 한다고 함. 블럭 생성에 10분 정도의 시간을 유지하는 것은 비트코인 위조방지의 핵심 원리임.
  • 마이닝에 의해 생성 가능한 코인은 2천1백만 코인이며, 생성이 종료되는 시점은 2140년도가 될것임. 지금까지 마이닝된 코인은 1천2백만 코인. (코인당 백만원으로 계산하면 12조원)
  • 마이닝 경쟁에는 높은 computing power가 필요하지만, hashcash 문제의 성격상 운이 작용함. 하지만 computing power가 높을수록 그만큼 확률이 높아짐. 사람들은 컴퓨팅풀을 구성하기도 하고(마이닝풀), 전용 하드웨어를 만들기도 함. 그래픽카드에 탑재된 GPU가 각광을 받고 있는데, CPU는 하나의 ALU를 포함하고 있는데 비해 GPU는 수천개의 ALU를 포함하고 있어서 단순 연산속도에서 월등히 앞서기 때문임. 하지만 전용 하드웨어인 ASIC에 밀림.
  • 마이너는 거래의 validity를 체크하는 역할도 하며, 블럭에 포함되는 모든 거래의 수수료는 해당 블럭을 생성한 마이너에게 돌아감. 수수료는 복잡한 규칙에 의해 계산되는데 거래금액이 아니라 data의 size와 관련됨. 블럭 생성자에게 거래 수수료를 지급하는 것 역시 거래를 블럭에 포함되게 만드는 유인책으로 보여짐.
  • p2p 시스템의 특성상 누가 가장 먼저 블럭을 생성했는지 알수가 없음. 블럭 안에 기입되어 있는 생성시간도 얼마든지 속일수 있으므로 믿을만한 정보가 아님. 비트코인에서는 주변의 더 많은 마이너들이 인정하는 블럭이 가장 먼저 만들어진 블럭으로 간주됨. 즉, 어떤 블럭이 가장 빨리 만들어진 정상적인 블럭이라고 주변의 마이너들이 인정을 하면 마이너들은 그 블럭을 기준으로 다음 블럭을 생성하기 시작할 것이고, 그 블럭을 기준으로 chain이 형성될 것임. 이때 멀리있던(?) 마이너로부터 더 긴 chain이 존재한다는 정보를 얻으면 짧은 chain은 버려지고 더 긴 chain이 인정을 받게 됨.
  • 거래 당사자의 인증은 퍼블릭키 암호화를 이용함. 거래자 ID는 퍼블릭키의 해시값을 이용해서 생성됨. 보통은 매 거래시마다 새로운 키를 생성해서 privacy를 보호함. (I D에는 checksum이 포함되어 타이핑 오류를 방지하고, 혼동하기 쉬운 문자를 제외하기 위해 base58로 문자화함.)
  • 모든 거래 내역은 block chain에 기록되며, 모든 peer에게 공유됨. 따라서 모든 거래내역 자체는 완전하게 오픈되며, 임의의 peer들이 거래의 validity를 검증할 수 있음.
  • 모든 거래는 블럭에 기록되며 고유의 번호가 부여됨. 코인을 생성한 최초의 거래에도 번호가 부여되고, 이걸 사용한 이후의 거래에도 번호가 부여되어 서로 링크됨. 따라서 한번 생성된 코인은 어느 거래들을 거쳐서 누구에게 최종적으로 전달되었는지 추적이 가능함. 50코인중 20코인을 타인에게 지불하는 경우, 20코인을 타인에게 지불하는 거래와 30코인을 자기 자신에게 지불하는 거래로 2개의 거래가 생성됨.
  • 거래의 정보에는 누가(input) 누구에게(output) 얼마를(output value) 지불하며, 어떻게 검증할지(script) 하는 내용이 기록됨. 검증방법은 수신자의 퍼블릭키를 이용해 검증하는 것이 가장 기본적이며, 수신자 키를 여러 개 지정할 수도 있으며(다수자 인증 지불), 추가적인 비빌번호를 요구할 수도 있음. 거래의 검증에서 중요한 것은 input의 검증인데, input은 이전 거래의 output으로의 링크를 가지고 있음. 이 거래를 요청한 사람이 사용하는 코인은 이전 거래로 부터 발생한 것이므로, 이전 거래가 valid 한지 체크하는 것이 검증의 핵심이며, 이 검증을 여러 마이너가 수행하게 됨.
  • 거래의 검증방식을 기술하는 script는 꽤 복잡하며, 일종의 스크립트 언어로 구성됨 (see contracts)
  • block chain에는 비트코인 네트웍에서 이루어진 모든 거래가 기록되어 있으므로, 현재의 거래가 이미 이전에 사용된 거래를 재사용하는 것인지(double-spending) 확인할 수 있음. 하지만 모든 거래내역을 full-search 하는건 상당한 부담이되므로, 비트코인 소프트웨어 구현상 고민이 되는 부분임. ( http://codinginmysleep.com/ultraprune-in-plain-english/ )
  • block chain의 모든 거래내역을 다 검토해서 거래를 보증할 수 있으므로 남은 문제는 block chain의 위조 여부인데, 하나의 블럭 생성에 10분이 걸리므로 전체 block chain을 위조해서 10분 내에 valid한 block chain을 만드는건 불가능함.
  • 거래의 검증 이 이루어진 후 6 block 이 쌓이면 승인이 됐다고 간주함(6 confirmation. 대략 1시간). 마이닝 검증은 100 block 정도의 검증을 요구함. 거래의 검증과정은 block 생성과 함께 이루어지므로 10분 정도가 소요될 것임.
  • 그림으로 보기: http://dcm6srpdb0rbc.cloudfront.net/wp-content/uploads/2013/10/how-a-bitcoin-transaction-works.gif

    비트코인 생성원리
  • 자신의 계정 및 잔고는 어디에 기록되는가?
    모든 거래는 block chain에 기록되어 있으므로 block chain 상에 나에게 지급된 이후 다시 타인에게 나가지 않은 거래잔고들의 합이 내 잔고임. client 프로그램이 보통 privacy 이유로 거래마다 키를 새로 생성하므로 보통 거래 횟수만큼의 계정을 가지게 됨. 따라서 복수의 계정별로 잔고가 존재할수 있고, 이걸 다 합친게 내 잔고임.
    하나의 private key로 100개의 비트코인 주소를 생성할 수 있는데, 주소는 보안상의 이유로 일회용으로 사용하는 것이 바람직하다고 이야기되고 있음. 따라서 비트코인 주소는 일회용 계좌번호이고 고정된 계좌번호는 존재하지 않음. 내가 가진 private key로 사용할수 있는 비트코인 주소들의 합이 내 계좌에 해당한다고 볼수 있음. 100개의 주소를 다 소모하면 wallet이 알아서 새로운 private key를 생성함. 기존 주소들에 남아있는 잔고를 모두 새 주소로 옮길 수 있으므로 기존 private key는 버릴수 있음. 하지만 사용자는 private key가 바뀔때마다 이걸 다시 backup 해둬야 하는 불편함이 생기므로 하나의 private key로 주소를 무한히 생성할 수 있는 스펙(BIP32)이 나와있는 상태임(HD Wallet). 코인은 마이닝에서 발생하므로, 마이너가 생성한 코인이 여러 번의 거래를 거쳐 내 계좌까지 흘러오게 됨. 내 컴퓨터(bitcoin wallet)에 저장되는건 private key 뿐임. 이걸 잃어버리면 코인을 찾을수 없음.

비트코인은 익명성을 가지므로 사용자가 정해진 계좌의 개념이 없다고 보는게 맞음. 돈을 주고받을 수는 있지만 그 돈을 보낸 사람이 누구인지도 확인할 수 없고, 받는 사람이 누구인지도 확인할 수 없음. 하나의 주소를 10명에게 공유하고 그 주소로 입금하라고 할 수는 있지만 그 주소로 3명이 입금한 경우에 그 3명이 누구인지 확인할 수 있는 방법이 없음. 누가 보낸건지 확인하려면 10명에게 각각 다른 주소를 알려주는 것이 바람직함.

자신이 만든 블럭이 한발 늦었다는걸 뒤늦게 알게된 peer가 이걸 인정하지 않고, 계속 빠르게 추가 블럭들을 생성해서 자신의 block chain을 가장 긴 chain으로 만들려는 악의적인 슈퍼컴퓨터가 있다고 가정하자. 이 컴퓨터는 이제 네트웍 상의 모든 peer들이 합심해서 만드는 block chain보다 더 빠른 속도로 홀로 chain을 만들어야 한다. 이를 위해서는 모든 peer들의 컴퓨팅파워보다 더 많은 컴퓨팅파워를 갖춰야 하므로, 현실적으론 불가능하다.

비트코인 생성원리

마이닝에 대한 이해를 하기 위해서는 블록체인의 블록 구조에 대한 개념정리가 먼저 필요합니다. 채굴에 대한 설명을 하기 앞서 비트코인의 블록체인 구조에 관한 내용을 조금 설명하고 넘어가겠습니다.

'블록'은 크게 헤더와 바디정보로 구성되어있으며, 다음 그림과 같이 버전, 이전 비트코인 생성원리 블록 해시, 머클 루트, 타임, 난이도 목표, 논스 정보로 구성됩니다.

1. 버전 : 해당 블록이 생성된 시점의 비트코인 소프트웨어 버전 정보입니다.

2. 이전 블록 해시 : 새로운 블록이 생성된 시점의 이전 블록 해시 정보를 참조하는 정보입니다(이 요소 정보로 인하여 블록이 체인형태로 연결될 수 있었습니다).

3. 머클 루트 : 트랜잭션의 무결성 및 블로 해시의 무결성을 검증하는 역할을 수행하며, 블록 바디에 저장된 TXID 정보를 머클 트리한 결과 값입니다.

4. 타임 : 해당 블록의 대략적인 생성 시간을 의미합니다.

5. bits : 난이도 해시 목표 값을 의미하는 지표입니다.

6. nonce : 블록을 만드는 과정에서 해시 값을 구하기 위한 재료 역할을 수행합니다.

개념만 잡자! 그래서 채굴이 뭔대?

가상화폐 열풍이 불면서 '채굴'에 대한 이야기를 많이 접하셨을거라고 생각합니다. 비트코인뿐만 아니라 암호화폐에서의 채굴(비트코인 생성원리 인센티브) 시스템은 아주 중요한 역할을 수행합니다. 그렇다면 도대체 '채굴'은 무엇일까요? 먼저 아래의 질문에 대한 답을 여러분들은 하실 수 있으신가요?

1.중앙에서 관리 감독하는 기관이 없는 탈 중앙화된 비트코인 네트워크에서는 도대체 누가 화폐, 즉 비트코인을 어떻게 발행할까요?

2. 블록체인 기술은 분산되고 독립적인 공통장부 관리기술입니다. 그렇다는 이야기는 누군가는 거래 기록을 기록하고, 관리해야한다는 의미이며, 도대체 누가 거래기록을 기록할까요?

3. 블록은 크게 헤더와 바디정보로 구성됩니다. 블록의 바디정보에는 다수의 거래정보가 담겨져있습니다. 그렇다면 이 블록은 누가 생성할까요?

위의 질문에 대한 답을하기 앞서 먼저 '채굴'에 대한 개념을 이해하기 아주 좋은 동영상을 찾았습니다. 대략 1분 55초 분량의 아주 짧은 영상이니 꼭 시청해 보시면 좋겠습니다. (한글 자막을 지원하니, 아래의 그림과 같이 하단에 있는 자막을 설정하시고 보시면됩니다.)

영상을 보시고나니 어느 정도 채굴에 대한 감이 잡히셨나요? 그렇다면 비트코인 생성원리 채굴(마이닝)이 필요했던 이유가 무엇일까요?

채굴(마이닝)이 왜 필요했을까요?

탈 중앙화된 금융거래 시스템인 비트코인 네트워크에서는 어떤 거래가 발생하고, 발생된 거래 내역이 투명하게 네트워크를 통해 공유되어야합니다. 그렇다면 누군가는 이 거래 내역을 기록하고, 기록된 거래내역을 블록에 담아 사용자들에게 전파하는 역할을 수행해야합니다. 또한, 악의 적인 사용자에 의해 잘못된 거래 기록이 전파되는것을 방지하기 위해 작성된 블록의 유효성을 검증하는 과정이 필요합니다.

앞서 이야기한 작업들을 수행하기 위해서는 서버 자원 및 전력자원이 낭비됩니다. 그렇다면 아무런 보상 없이 이러한 일을 수행하기엔 무리가 있지 않을까요?

이러한 작업들을 참여자가 자발적으로 수행할 수 있도록 별도의 인센티브 제도가 필요했으며, 이러한 작업을 수행한 참여자에게 보상의 개념으로 비트코인을 지급함으로써 네트워크에 기여도를 높일 수 있도록 하였습니다. 그리고 이러한 보상을 우리는 '채굴'이라고 표현하고 있습니다.

12458읽음 12458읽음

비트코인의 구성은 10 억 개에 달하는 satoshi 라는 개별적인 단위들의 모임이 합쳐지면 1 비트코인이 됩니다 .

2009 년 비트코인을 생성할 수 있는 프로그램인 Bitcoind 가 발명되었다고 합니다 .

2. 비트코인의 원리는 무엇일까 ?

상자안에 1 부터 500 까지 숫자가 적힌 구슬이 들어있다고 가정해봅시다 .

물론 그 안의 숫자를 여러분의 육안으로 보는 것은 불가능합니다 .

3-1) 구슬의 숫자가 30( 프로그램 설정값 ) 보다 작으면 비트 코인 1 개를 얻는다 .

3-2) 구슬의 숫자가 30( 프로그램 설정값 ) 보다 크면 구슬을 다시 상자안에 넣고 섞는다 .

4) 위의 과정을 반복하며 비트코인을 얻는다 .

물론 제가 예시를 든 것은 여러분이 쉽게 이해하기를 바라는 마음으로 든 것이며 실제 원리는 아래와 같습니다 .

비트코인을 채굴하는 과정에는 SHA-256 의 해시함수가 이용됩니다 .

비밀번호 등 남들에게 절대적인 보안이 필요한 내용을 암호화하기 위해 가장 많이 사용하고 있는 함수를 말합니다 .

SHA-256 의 해시함수는 입력값에 사용자가 숫자 또는 텍스트를 입력하면 256 비트로 구성된 2 진수 값을 출력하며 입력된 내용을 반대로 알아내는 것은 거의 불가능하기 때문에 보안상으로 최적화되었다고 할 수 있습니다 .

3. 비트코인을 채굴할 때 컴퓨터의 속도가 왜 중요한가 ?

채굴원리가 위와 같기 때문에 핵심은 결국 속도입니다 .

최대한 빠르게 상자 안에서 구슬을 꺼내고 번호를 확인하고 원하는 값이 아닐 대 다시 상자 안에 구슬을 넣는 작업을 하려면 컴퓨터의 속도가 빨라야 남들보다 유리한 위치를 선점할 수 있습니다 .

4. 비트코인의 암호화 및 유한성

비트코인이라는 것은 개별적인 사용자에게 부여된 address( 주소 ) 를 통해 교환 및 이동이 가능합니다 .

주소의 구성 예시를 보면 다음과 같습니다 .

136wosi4u2S7oko4Zw5twwF9wjowZo132T --> 이것이 비트코인 주소

335wosi4u2S7uo4Zw5twwm9wjorZo1T189y-> 이것이 비트코인 주소

즉 , 비트코인은 맨 앞의 숫자가 1 로 시작하거나 3 으로 시작하며 중간에 알파벳을 포함하여 33 개의 자리고 구성되어 있습니다 .

이러한 복잡한 비트코인 주소는 코인의 암호화 및 유한성이라는 특징을 부여합니다 .

5. 비트코인은 언제까지 만들어질까 ?

시스템적으로 비트코인의 숫자는 2 억 1 천만 개 까지 생성되며 그 이후는 만들어지지 않는다고 합니다 .

재미있는 사실은 과거 비트코인의 채굴은 쉬운 수학적 암호였지만 컴퓨터의 성능이 점차 향상될수록 쉽게 채굴하는 것을 시스템적으로 막기 위해 암호가 복잡해진다고 하네요 .

예를 들면 예전에는 구구단만 잘해도 비트코인을 채굴할 수 있었지만 이제는 2 차함수를 완벽하게 풀 수 있어야 코인이 부여되는 것이죠 .

현재는 비트코인을 개인적으로 채굴하는 것이 거의 불가능하며 전기세 및 유지비가 많이 들기 때문에 협업을 통해 암호를 해석하는 각자의 역할을 부여하여 비트코인을 채굴하는 팀도 존재한다고 합니다 .

비트코인이 미래의 화폐 수단으로서 유의미한 가치를 갖게 될지 또는 네덜란드 튤립 광풍처럼 신기루가 될지 물론 미래를 정확하게 예측하는 것은 불가능 합니다 .

그게 무슨 의미가 있어라고 생각하실 수도 있지만 여러분께 한 가지 질문을 던져보고 싶네요 .

그렇다면 금과 다이아몬드는 어떤 가치가 있죠 ?

저는 이미 비트 코인의 전망에 대해 분석해드린 바 있습니다.

2021 비트코인 시세 전망 및 그래프

비트코인의 상승세가 매섭습니다. 비트코인의 상승세가 기관이 금이 아닌 비트코인을 자산으로 편입하기 때문이라는 사실을 아시나요? 작년 800만원 대를 기록할 때 미래에 대한 가치투자로서 1


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