비트코인에 대해서 알아보자 (1탄)

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비트코인, 왜 주목받는 걸까?

 

 

개인 간 전자 화폐 시스템 (사토시 나카모토, 2008) 

1. 서론

• 문제 제기비트코인의 해결책이 시스템은 탈중앙화된 네트워크를 통해 운영되며, 사용자들이 직접 참여하여 신뢰를 구축합니다.
• 비트코인은 신뢰할 수 있는 제3자 없이 개인 간의 전자 결제를 가능하게 합니다. 이를 위해 작업 증명(proof-of-work)을 사용하여 트랜잭션을 확인하고, 이중 지불(double-spending)을 방지합니다. 모든 거래는 블록체인에 기록되어 투명하고 안전하게 관리됩니다.
• 기존 전자 결제 시스템은 금융 기관을 신뢰해야 하며, 이로 인해 높은 수수료와 거래 비용이 발생합니다. 또한, 신용 기반의 시스템은 거래 취소와 같은 문제가 있습니다.

2. 트랜잭션

• 전자 화폐와 신뢰 문제비트코인의 접근 방식거래 과정
  1. 전자 서명: 각 트랜잭션은 송신자가 디지털 서명을 통해 서명합니다.
  2. 트랜잭션 브로드캐스트: 서명된 트랜잭션은 네트워크에 방송됩니다.
  3. 블록 체인에 추가: 채굴자들이 트랜잭션을 검증하고, 새로운 블록에 추가합니다.
• 이중 지불을 방지하기 위해 비트코인은 작업 증명(Proof-of-Work) 메커니즘을 사용합니다. 채굴자들은 복잡한 수학 문제를 해결하여 새로운 블록을 생성하고, 이를 통해 트랜잭션이 유효함을 증명합니다.
• 비트코인은 디지털 서명을 사용하여 소유권을 증명하고, 이를 통해 전자 화폐 거래를 가능하게 합니다. 각 트랜잭션은 이전 소유자의 디지털 서명과 새로운 소유자의 공개 키로 구성됩니다. 이 과정에서 트랜잭션은 공개 장부(블록체인)에 기록됩니다.
• 기존의 전자 화폐 시스템에서는 신뢰할 수 있는 제3자가 필요합니다. 하지만 이 시스템에서는 이중 지불 문제(하나의 돈을 두 번 사용하는 문제)를 해결하기 위해서도 이러한 신뢰가 필요합니다.

3. 타임스탬프 서버

• 타임스탬프 서버는 각 트랜잭션에 타임스탬프를 찍어 순서를 기록합니다. 이는 비트코인의 블록체인 기술의 핵심 요소로, 트랜잭션의 무결성과 순서를 보장합니다.
  1. 타임스탬프 생성: 트랜잭션을 모아 블록을 만들고, 해당 블록의 해시 값을 계산합니다.
  2. 블록체인에 기록: 이 해시 값은 블록체인에 기록되며, 모든 노드가 이를 공유합니다.
  3. 연속된 연결: 각 블록은 이전 블록의 해시 값을 포함하여 연속적인 체인을 형성합니다.
• 해시 값을 통해 각 블록의 무결성을 검증할 수 있으며, 이는 변경이 불가능하게 만들어 이중 지불을 방지합니다.

4. 작업 증명

• 작업 증명(Proof of Work, PoW)은 비트코인의 핵심 보안 메커니즘으로, 네트워크의 무결성과 합의를 보장하는 중요한 역할을 합니다.
  
  1. 목적
  
  • 이중 지불 방지: 동일한 비트코인을 여러 번 사용하는 문제를 방지합니다.
  • 합의 형성: 분산 네트워크에서 모든 참여자가 동일한 거래 기록을 유지하도록 합니다.
  2. 작동 원리
  • 문제 해결: 채굴자는 새로운 블록을 추가하기 위해 복잡한 수학 문제를 해결해야 합니다. 이 문제는 매우 어려워서 많은 계산 자원이 필요합니다.
  • 난이도 조정: 문제의 난이도는 네트워크의 전체 연산 능력에 따라 조정됩니다. 평균적으로 10분마다 하나의 블록이 생성되도록 설계되었습니다.
  3. 블록 생성
  • 블록 헤더: 블록의 헤더 정보에는 이전 블록의 해시, 트랜잭션의 해시, 난스(nonce)가 포함됩니다.
  • 난스(nonce): 채굴자는 난스 값을 변경하면서 해시 값을 계산하여 특정 조건을 만족하는 값을 찾아야 합니다. 이 조건을 만족하는 해시를 찾으면 블록이 생성됩니다.
  4. 보상
  • 블록 보상: 문제를 해결한 채굴자는 새로운 비트코인으로 보상받습니다. 이 보상은 새로운 비트코인의 발행과 트랜잭션 수수료로 구성됩니다.
  • 반감기: 약 4년마다 블록 보상이 절반으로 줄어드는 반감기(Halving)가 있습니다. 이는 비트코인의 총 발행량이 2,100만 개로 제한되도록 설계된 메커니즘입니다.
  5. 보안
  • 해시 연산: 각 블록의 해시는 이전 블록의 해시와 연결되어 있어 블록체인을 조작하려면 모든 이전 블록의 해시를 다시 계산해야 합니다. 이는 엄청난 계산 자원을 필요로 하기 때문에 실질적으로 불가능합니다.
  • 51% 공격: 네트워크의 연산 능력의 51% 이상을 소유한 공격자가 있을 경우, 이중 지불이 가능하지만, 이는 매우 비현실적이며 엄청난 비용이 소요됩니다.

5. 네트워크

• 비트코인 네트워크의 작동 방식
  1. 트랜잭션 전파
     • 새로운 트랜잭션은 네트워크 내 모든 노드에 방송됩니다.
     • 각 노드는 트랜잭션을 수신하고 이를 검증한 후 블록에 포함시킵니다.
  2. 블록 생성
     • 채굴자(miner)는 유효한 트랜잭션을 모아 새로운 블록을 생성합니다.
     • 이 블록에는 이전 블록의 해시값과 새로운 트랜잭션이 포함됩니다.
  3. 작업 증명
     • 채굴자는 작업 증명을 수행하여 새로운 블록을 생성합니다.
     • 블록이 생성되면 이를 네트워크에 방송하고, 다른 노드들은 블록의 유효성을 검증합니다.
  4. 블록체인에 추가
     • 검증된 블록은 블록체인에 추가되고, 네트워크의 모든 노드가 이를 받아들여 최신 상태로 업데이트합니다.
  5. 합의 형성
     • 가장 긴 작업 증명 체인이 유효한 체인으로 간주되며, 네트워크는 이 체인을 신뢰합니다.

 

 

https://bitcoin.org/files/bitcoin-paper/bitcoin_ko.pdf

 

위의 내용은 비트코인 관련 참고 문서를 간략하게 정리한 내용 1탄 입니다.
2탄에서는 나머지 부분으로 찾아뵙겠습니다.
디테일하게 확인 하고 싶으신 분은 참고 문서를 확인해주세요!