비트코인 채굴은 어떻게 작동하나요?

비트코인 채굴은 쉽게 말해 어떻게 작동하나요?

전기 요금을 내고 복권을 사는 것과 비슷합니다. 채굴자마다 후보 블록을 만들고 해싱으로 가능한 한 빠르게 복권을 삽니다. 대부분은 당첨되지 않습니다. 대략 10분마다 전 세계 어딘가에서 누군가 당첨자를 뽑아 모두에게 알리고, 그 블록 위에서 다시 경쟁이 시작됩니다.

블록 채굴은 어떤 단계로 진행되나요?

위의 대표 이미지에서는 블록 969,785에서 이 과정을 보여줍니다. 말로 풀면 다음과 같습니다.

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   거래 수집하기

   멤풀에서 대기 중인 거래를 수수료율이 높은 순서로 가져온 뒤, 채굴자에게 보상을 지급하는 코인베이스 거래를 추가합니다.

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   머클 루트 만들기

   거래를 짝지어 한 단계씩 해싱하고, 모든 거래를 나타내는 해시 하나만 남깁니다.

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   헤더 채우기

   80바이트에 담긴 6개 필드: 버전, 이전 블록 해시, 머클 루트, 시간, 목표값, 논스.

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   해싱하고, 논스를 바꾸고, 반복하기

   블록 헤더에 SHA-256를 두 번 적용합니다. 결과값이 너무 크면 논스를 바꾸고 다시 시도합니다.

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   목표값보다 낮은 해시 찾기

   목표값보다 낮은 해시가 작업 증명입니다. 다른 노드는 해시 한 번으로 이를 확인합니다.

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   보상 받기

   블록이 체인에 추가되고, 코인베이스 거래를 통해 보조금과 수수료가 지급됩니다. 모두 다음 블록으로 넘어갑니다.

가능한 논스 4.30억 개를 모두 시도하면, 최신 장비로도 1초가 채 걸리지 않습니다. 그러면 채굴자는 코인베이스의 여분 필드를 바꿉니다. 이렇게 하면 새로운 머클 루트가 만들어지고, 시도할 논스도 새로 생깁니다.

비트코인 채굴은 왜 이렇게 어려운가요?

SHA-256은 예측할 수 없기 때문입니다. 헤더의 비트 하나만 바꿔도 해시가 완전히 달라지므로 지름길은 없습니다. 승자를 찾는 방법은 계속 시도하는 것뿐이며, 네트워크 전체가 약 10분 동안 시도하도록 목표값이 설정됩니다.

참여하는 장비가 늘면 한동안 블록이 더 빨리 생성되고, 다음 조정 때 난이도가 높아집니다. 채굴자가 줄면 난이도는 낮아집니다. 난이도 가이드에서 다음 변화를 실시간으로 확인할 수 있습니다.

블록 채굴을 직접 해볼 수 있나요?

네, 바로 여기서 해볼 수 있습니다. 간단한 블록으로 브라우저에서 실제 이중 SHA-256를 실행합니다. 난이도를 앞자리 0이 5개 또는 6개가 되도록 설정하고, 시간이 얼마나 더 걸리는지 확인해 보세요.

0이 하나 늘어날 때마다 난이도는 약 16배 높아집니다. 실제 블록에는 보통 19 또는 20 정도의 0이 필요합니다. 해싱 과정과 바이트 단위로 수정할 수 있는 헤더, 51% 공격에 필요한 조건은 작업 증명에서 확인하세요.

비트코인에 채굴이 필요한 이유는 무엇인가요?

비트코인에는 어떤 결제가 먼저 이뤄졌는지 정하는 은행이 없습니다. 그 역할을 채굴이 합니다. 각 블록에는 트랜잭션이 순서대로 담기고, 모든 블록은 바로 앞 블록에 이어집니다. 따라서 과거의 결제를 바꾸려면 그 뒤에 쌓인 작업을 전부 다시 해야 합니다. 그래서 확인된 결제는 되돌리기 어렵습니다.

신규 비트코인이 발행되는 방식이기도 합니다. 발행량은 정해진 일정에 따라 4년마다 절반으로 줄어듭니다. 보상에 관한 내용은 블록 보상과 반감기에서 확인하세요.

직접 비트코인을 채굴할 수 있나요?

전문 ASIC과 저렴한 전력, 마이닝 풀이 있으면 가능합니다. 다만 수익률은 낮습니다. 휴대폰이나 노트북은 의미 있는 수준에 도달하기엔 수백만 배나 느립니다.

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자주 묻는 질문

출처와 추가 자료

1. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System(백서) · Satoshi Nakamoto, 2008
2. 블록체인 가이드: 헤더, 머클 트리, 작업 증명 · Bitcoin 개발자 문서
3. 채굴 가이드: 솔로 채굴과 풀 · Bitcoin 개발자 문서
4. 블록 해시 알고리즘 · Bitcoin Wiki
5. 머클 트리 · Bitcoin Wiki
6. 난이도 · Bitcoin Wiki

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