블록체인의 원리

Blockchain Research

지 슈 2023. 1. 12. 23:53

블록체인은 대부분 누구나 참여할 수 있는 퍼블릭 블록체인.

(+프라이빗, 컨소시움, 하이브리드)

블록체인 네트워크의 참여자(들이 사용하는 기기) = 노드(node)

블록체인의 모든 데이터를 저장하고 기록 = 풀 노드 -> 많은 저장공간 필요, 현실적으로 어려움.

블록 헤더의 데이터만 저장, 검증이 필요할 때만 풀 노드와 대조 = 라이트 노드 -> 적은 저장공간으로도 네트워크 참여 가능.

- 개인키(private key) : like 계좌 비밀번호

- 공개키(public key) : like 계좌번호

해싱 알고리즘 사용: 대개 SHA-256 방식 사용 -> 데이터를 256비트 크기의 출력값으로 변환

ㄴ 결정론적(Deterministic) : 입력 데이터가 달라지면 언제나 다른 출력값

ㄴ 단방향(One-way) : 출력값으로부터 입력값을 유추할 수 없음. 오로지 입력값->출력값 방향으로만.

블록을 생성하면, 그 블록을 네트워크에 공유한다.

그러면 다른 노드들이 ①트랜잭션의 해시값을 확인하고 ②전자서명을 공개키로 열어서 해시 값이 앞 과정과 동일한지 확인한다. 동일하다면 유효하다고 판정한다.

과반수의 노드들의 이 블록이 유효하다고 인정하면 해당 블록을 원본으로 저장하고, 다른 노드들은 각자 검증한 내용을 사본으로 저장하여 보관한다.

▶ 이렇게 복잡하게 검증하는 이유: 아무도 믿을 수 없음.

- 누구의 블록을 동기화해야하는지 합의해야 한다.

- 악의적인 참여자가 참여해도 정상적으로 작동해야 한다.

- 이중지불 공격:

51% 어택 -> 잘못된 트랜잭션이 담긴 블록을 51% 이상의 노드들이 유효하다고 인정하면 해당 블록의 노드는 거래를 해도 BTC가 남아있다.

레이스 어택 -> 어떤 노드가 다른 노드에게 BTC을 보내는 동시에 자신에게도 BTC를 보내면 자신에게 보낸 것만 인정되기 때문에 다른 노드는 받아야 할 BTC를 받지 못한다.

작업(Work) : 블록헤더의 논스(nonce)값을 구하는 행동

증명(Proof) : 논스값을 구한 노드가 채굴자(Miner)가 되는 권한을 얻는 것

▶ 논스?

채굴자가 구해야 하는 것 : 해시함수의 결과, 논스값을 찾는 것 -> 해시함수에 무작위 대입

브로드캐스트(Broadcast) : 채굴자가 새로 채굴한 블록에 대한 메시지를 다른 채굴자들에게 전달

-> 다른 채굴자들은 블록이 유효한지 확인한다.

유효하다면, 원본은 저장하고 각자 검증한 내용을 사본으로 저장하여 분산 보관한다.

▶블록 헤더 -> 버전, 이전 블록 해시, 머클루트, 타임, 난이도 목표, 논스

▶블록 바디 -> 트랜잭션(실질적인 거래 정보) 상세하게 기록되는 부분

▶블록 해시

-> 블록헤더의 6가지 정보의 합을 SHA-256으로 변환한 결과 값: 블록의 고유한 해시 값

장점

한계