블록체인의 기본개념과 동작방식 : 분산원장, 해시함수, 포크

 

블록체인 기술은 새로운 수준의 투명성, 보안 및 효율성을 제공하며 다양한 산업에 혁명을 일으켰습니다. 그 핵심은 등록된 거래를 소급하여 변경할 수 없도록 많은 컴퓨터에 걸쳐 거래를 기록하는 분산 원장입니다. 블록체인의 작동 방식을 이해하려면 분산 원장, 해시 함수 및 포크를 포함한 몇 가지 기본 개념을 이해하는 것이 필요합니다. 본 포스팅에서는 블록체인을 이해하기 위한 주요 구성 요소들에 대한 개념과 함께 블록체인의 기본적인 개념과 동작방식을 설명해 보겠습니다.

 

분산원장: 블록체인의 중추

 

분산 원장은 여러 사이트, 기관 또는 지역에 걸쳐 동의하에 공유되고 동기화되는 데이터베이스입니다. 분산 원장은 중앙 집중식인 기존 데이터베이스와 달리 중앙 기관이나 중개 기관이 필요하지 않습니다. 우리가 기존의 금융시스템을 사용할 때는 모든 거래내역과 자산, 신원에 대한 내용을 은행을 포함한 '금융기관'이라는 중앙기관을 거쳐야 했는데 이와는 다르게 어떠한 중앙기관도 거치지 않고 데이터베이스를 관리하고 기록하는 것이 분산원장의 목표입니다.

 

블록체인 원장은 거래를 검증하고 기록하기 위해 특정 프로토콜을 따르는 컴퓨터인 노드 네트워크에 의해 유지됩니다. 각 노드는 전체 원장의 사본을 가지고 있어 투명성과 중복성을 보장합니다. 새로운 거래가 이루어지면 네트워크로 브로드캐스트되고 작업증명(PoW) 또는 지분증명(PoS)과 같은 합의 메커니즘을 통해 노드에 의해 검증됩니다. 검증이 완료되면 거래가 블록에 추가되고 이후 이전 블록의 체인에 추가되어 불변의 기록이 생성됩니다. PoW와 PoS의 자세한 개념에 대해서는 추후 다른 포스팅에서 다루도록 하겠습니다.

 

원장의 분산된 특성으로 인해 단일 개체가 전체 블록체인을 통제할 수 없으므로 검열과 사기에 강합니다. 이러한 데이터 배포는 또한 보안을 강화하며, 블록체인의 모든 부분을 변경하려면 원장의 모든 사본을 동시에 변경해야 하는데, 이는 잘 설계된 네트워크에서는 사실상 불가능합니다. 그리고 블록체인의 역사, 즉 블록이 쌓이면 쌓일수록 모든 원장의 사본을 만드는 것이 더욱 어려워지면서 보안성이 강화되는 것입니다.

 

해시 함수: 무결성 및 보안 보장

 

해시 함수는 블록체인 데이터의 무결성과 보안을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 해시 함수는 입력(또는 '메시지')을 받아 고정된 크기의 바이트 열을 반환하는데, 이것은 무작위로 나타납니다. 해시라고 하는 출력은 각각의 고유한 입력에 고유합니다.

블록체인의 맥락에서 해시 함수는 블록들을 서로 안전하게 연결하는 데 사용됩니다. 각 블록에는 이전 블록의 해시와 함께 고유한 트랜잭션 세트가 포함됩니다. 이렇게 하면 한 블록의 데이터를 변경하면 해시가 변경되어 체인이 끊어지는 블록체인이 만들어집니다. 노드는 변경된 블록의 해시가 다음 블록의 참조와 더 이상 일치하지 않으므로 그러한 변경을 즉시 유효하지 않은 것으로 인식합니다. 즉 모든 블록은 이전 블록의 해시값을 가지고 이것이 체인으로 모두 연결되어 있기 때문에 하나의 블록만 변경해도 그 블록의 해시가 바뀌며 그 블록과 연결된 앞, 뒤 블록이 모두 무효해지는 것입니다. 그래서 해시를 통한 암호화 개념이 블록체인 보안기술의 핵심이라고 할 수 있는 것입니다.

 

또한 PoW 시스템에서 해시 함수는 채굴 과정의 기본 요소입니다. 채굴자들은 해시를 기반으로 복잡한 수학 문제를 풀기 위해 경쟁합니다. 문제를 해결한 첫 번째 채굴자는 블록체인에 다음 블록을 추가하고 암호화폐로 보상을 받습니다. 이 프로세스를 통해 새로운 블록이 무작위적이면서도 예측하기 어려운 방식으로 추가되어 블록체인을 더욱 안전하게 보호할 수 있습니다.

 

포크: 블록체인의 분기점 탐색

 

지금까지 분산원장과 해시, 채굴에 대해 이해했다면 이런 궁금증이 생길 수 있습니다 "채굴자들이 동시에 문제를 풀어 동시에 같은 블록이 생성되면 어떻게 되는 거지? 그때부터는 체인이 2개로 쪼개져서 생기는 건가?". 이러한 문제를 이해하기 위한 개념이 '포크'입니다. 포크는 블록체인이 두 개의 분리된 경로로 분기될 때 발생하는데, 일반적으로 노드 간의 합의 차이로 인해 발생합니다. 포크는 일시적일 수도 있고 영구적일 수도 있으며 일반적으로 소프트 포크와 하드 포크의 두 가지 유형으로 분류됩니다.

소프트포크는 블록체인을 역호환하는 것입니다. 이는 새로운 소프트웨어를 실행하는 노드들이 이전 소프트웨어를 실행하는 노드들의 트랜잭션을 인식하고 검증하지만 그 반대의 경우는 아니라는 것을 의미합니다. 소프트포크는 일반적으로 하나의 블록체인으로 이어지는데, 모든 노드가 결국 새로운 규칙으로 업그레이드하기 때문입니다.

 

이와 달리 하드포크는 원래 블록체인에서 영구적으로 분리된 것으로, 두 개의 다른 블록체인이 발생합니다. 이전 규칙과 호환되지 않는 근본적인 변화가 이루어질 때 발생합니다. 이전 규칙을 계속 따르는 노드는 새로운 규칙을 따르는 노드가 만든 블록을 거부합니다. 하드포크의 예로는 비트코인과 비트코인 캐시의 분리가 있는데, 이때 블록 크기 제한에 대한 이견으로 새로운 암호화폐가 탄생했습니다.

포크는 논쟁의 여지가 있고 영향을 받는 블록체인의 가치와 기능에 중대한 변화를 초래할 수 있습니다. 그들은 커뮤니티가 기술의 방향을 집단적으로 결정할 수 있는 블록체인 개발의 탈중앙화되고 민주적인 특성을 강조합니다.

 

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블록체인 기술은 분산 원장, 해시 함수 및 포크를 다루는 메커니즘을 통해 디지털 거래의 투명성, 보안 및 효율성을 보장하는 획기적인 방법을 제공합니다. 이러한 주요 개념을 이해하는 것은 블록체인이 어떻게 작동하고 왜 우리 시대의 가장 안전하고 혁신적인 기술 중 하나로 간주되는지에 대한 기본 통찰력을 제공합니다. 블록체인이 계속 진화하고 더 광범위한 채택을 얻음에 따라 다양한 산업에 미치는 영향이 커질 가능성이 있으며 디지털 시대의 혁신적인 힘으로서 역할을 더욱 확고히 할 것입니다.