비트코인 입문자 기초 4화-비트코인 채굴과 작업증명(PoW)

 

' 채굴' = '작업 증명(Proof of Work, PoW)' : 비트코인 거래가 안전한 이유

 

비트코인은 어떻게 외부의 공격으로부터 안전할까요?

 

이번 글은 비트코인 입문자 기초과정 마지막 글입니다.  비트코인은 인터넷을 통해 누구나 자유롭게 거래할 수 있는 디지털 화폐입니다. 하지만 온라인에서 돈을 주고받을 때, 어떻게 거래가 안전하게 이루어질 수 있을까요? 은행처럼 중앙에서 관리하는 기관이 없는데도, 어떻게 비트코인의 거래 내역이 조작되지 않고 신뢰할 수 있을까요?그 비결은 바로 채굴(mining) 과정에 있습니다. 비트코인 네트워크는 '작업 증명(Proof of Work, PoW)'이라는 시스템을 이용하여 거래가 정당한지 확인하고 보호합니다.

 

작업 증명(Proof of Work, PoW)이란?

• 채굴자들이 암호화된 복잡한 문제를 풀어야 하는 시스템
• 연산 능력이 강한 컴퓨터가 많은 시도를 통해 해시(Hash) 값을 찾음
• 정답을 가장 먼저 찾은 채굴자가 블록을 생성하고, 보상을 받음
• 블록이 생성되면 네트워크 전체에 공유되며, 거래가 검증됨

이 과정은 매우 복잡한 암호화 문제를 푸는 방식으로 이루어지며, 이를 해결하는 사람들을 채굴자(miner) 라고 부릅니다. 채굴자들은 강력한 컴퓨터를 사용해 수학적으로 어려운 문제를 풀어야 합니다. 이렇게 문제를 해결하면 새로운 블록이 생성되고, 해당 블록에는 여러 사용자의 거래 기록이 담기게 됩니다. 이 과정을 통해 비트코인의 거래 내역이 안전하게 기록되고 보호됩니다.

이제, 비트코인 채굴이 정확히 어떻게 이루어지는지 조금 더 쉽게 이해할 수 있도록 풀어서 설명해보겠습니다.

 

시작하기전에 잠깐! 이전화의 내용을 읽으면 훨씬 이해가 쉬울꺼예요! 

• 2025.02.08 - [비트코인 솔루션] - 비트코인 입문자 기초3화-비트코인, 왜 조작못할까? 거래 및 검증방법
• 2025.02.08 - [비트코인 솔루션] - 비트코인 입문자 기초 2화-블록체인 살펴보기! 정말 쉬워요
• 2025.02.08 - [비트코인 솔루션] - 비트코인 입문자 기초 1화-비트코인은 왜 만들어졌을까? 시대상황과 배경

 

 

---

블록(Block)과 블록체인이란?

비트코인 블록. 채굴의 결과예요

1. 개요

• 블록은 비트코인의 거래 정보를 저장하는 데이터 단위
• 여러 거래가 하나의 블록에 묶여 네트워크에 기록됨
• 블록체인은 여러 블록이 연결된 형태의 데이터 구조
• 각 블록은 해시 값과 이전 블록의 정보를 포함해 위변조가 어려움

 

2. 블록에 포함된 정보 

블록은 단순한 데이터 묶음이 아니라, 비트코인 네트워크의 보안을 유지하는 핵심 요소입니다. 하나의 블록에는 다음과 같은 정보가 포함됩니다.

 

1️⃣ 블록 헤더(Block Header)

• 버전(Version): 블록의 형식과 소프트웨어 정보
• 이전 블록 해시(Previous Block Hash): 바로 이전 블록의 암호화된 해시 값
• 머클 루트(Merkle Root): 해당 블록에 포함된 모든 거래의 요약 정보
• 타임스탬프(Timestamp): 블록이 생성된 시간
• 난이도 목표(Target Difficulty): 문제 해결 난이도 조정값
• 논스(Nonce): 채굴자가 정답을 찾기 위해 변경하는 변수

 

2️⃣ 거래 목록(Transaction List)

• 해당 블록에 포함된 모든 비트코인 거래 내역
• 각 거래는 송금자, 수신자, 송금액, 수수료 등의 정보 포함
• 거래 정보는 암호화되어 위변조가 불가능함

 

3. 그래서, 블록체인이란?

비트코인에서 블록은 단독으로 존재하는 것이 아니라, 체인(Chain) 형태로 연결됩니다. 이를 블록체인(Blockchain)이라고 하며, 블록체인은 네트워크를 안전하게 유지하는 역할을 합니다.

 

✅ 연속된 블록이 서로 연결되어 조작이 어려움

✅ 이전 블록이 조작되면 이후 모든 블록의 데이터가 바뀌어야 함

✅ P2P(개인 간) 네트워크를 통해 모든 참여자가 블록을 검증

 

이제, 블록을 생성하는 과정이 어떻게 이루어지는지 살펴보겠습니다.

 

 

 

---

채굴 과정 이해하기

 

1. "이제, 게임을 시작해보지"

비트코인의 채굴 과정을 쉽게 이해할 수 있도록 자물쇠 푸는 게임으로 비유해볼게요.

 

🔑상황을 가정해봅시다. "자물쇠를 열어야 한다! "

 

 

여러분 앞에 6자리 비밀번호로 잠긴 자물쇠가 있다고 가정해봅시다.
이 비밀번호는 아무도 모르는 랜덤한 숫자 조합입니다.
자물쇠를 열기 위한 유일한 방법은 모든 숫자 조합을 하나씩 시도해보는 것뿐입니다.

예를 들어, 비밀번호가 "123456"이라고 해봅시다.
이제 우리가 할 수 있는 방법은 다음과 같습니다.

 

1️⃣ 000000 → 틀림 ❌
2️⃣ 000001 → 틀림 ❌
3️⃣ 000002 → 틀림 ❌
...
9️⃣ 123456 → 정답! ✅ (자물쇠 열림)

 

즉, 자물쇠를 열려면 많은 숫자 조합을 하나씩 시도해야 하고, 운이 좋은 사람이 가장 먼저 정답을 찾아내게 됩니다.

 

 

반응형

 

2. 비트코인 채굴도 같은 원리!

비트코인의 채굴 과정도 자물쇠를 푸는 게임과 매우 유사합니다. 비트코인 네트워크에서는 새로운 거래를 기록하기 위해 특정한 숫자를 찾아야 합니다. 이 숫자는 복잡한 암호화 과정을 거쳐 생성되며, 이를 해결하려면 매우 강력한 컴퓨터 연산 능력이 필요합니다. 즉, 채굴자들은 정확한 숫자를 찾을 때까지 무작위로 숫자를 입력하며 시도해야 합니다.

 

✅ 가장 먼저 정답을 찾아낸 채굴자가 새로운 블록을 생성할 수 있습니다.

✅ 정답을 찾은 채굴자는 보상으로 새로운 비트코인을 받게 됩니다.

✅ 거래 내역이 기록된 블록이 생성되면, 해당 블록은 네트워크 전체에 공유됩니다.

 

이 과정은 매우 어렵고 시간이 걸리지만, 한 번 생성된 블록을 검증하는 것은 매우 쉽습니다. 즉, 블록을 먼저 생성한 사람이 정말 정답을 찾았는지 확인하는 과정은 간단합니다.

이 덕분에 비트코인 거래는 누구나 신뢰할 수 있도록 보호됩니다.

 

3.그렇다면 왜 복잡하고 어렵게 문제를 만들었을까? 

비트코인 채굴에서 문제를 어렵게 만드는 이유는 다음과 같습니다.

 

1) 네트워크 보안 유지

• 만약 문제를 쉽게 만들면, 누구나 빠르게 블록을 생성할 수 있어 악의적인 공격(예: 중복 지불 공격, 블록 조작 등)이 가능해집니다.
• 어렵고 복잡한 문제를 풀어야만 블록을 생성할 수 있기 때문에, 비트코인의 거래 기록을 조작하는 것이 사실상 불가능합니다.

2) 공정한 경쟁 시스템 유지

• 문제를 쉽게 설정하면 강력한 컴퓨터를 가진 소수가 전체 블록을 독점할 가능성이 커집니다.
• 하지만 문제를 어렵게 만들고 일정한 시간(약 10분)마다 새로운 블록을 생성하게 조정하면, 많은 채굴자가 공정한 경쟁을 통해 참여할 수 있는 환경이 조성됩니다.

3) 비트코인의 일정한 공급 유지

• 비트코인은 4년마다 반감기를 거치며 총 발행량이 2,100만 개로 한정되어 있습니다.
• 만약 블록을 쉽게 생성할 수 있다면, 너무 많은 비트코인이 빠르게 채굴되어 희소성이 낮아지고 가치가 급락할 위험이 있습니다.
• 이를 방지하기 위해 난이도 조절(Difficulty Adjustment) 메커니즘이 적용되어, 일정한 속도로 블록이 생성되도록 유지됩니다.

4) 네트워크의 탈중앙화 유지

• 작업 증명(Proof of Work) 방식에서 문제를 어렵게 만들면, 누구나 컴퓨팅 파워를 동원해 참여할 수 있습니다.
• 이를 통해 네트워크가 중앙화되지 않고, 전 세계 채굴자들에게 분산되는 효과가 발생합니다.

즉, 비트코인의 채굴 과정이 어렵게 설계된 이유는 보안, 공정성, 공급 조절, 탈중앙화를 동시에 유지하기 위함입니다.

 

 

---

비트코인 채굴이 중요한 이유

 

1. 거래 보안 유지

 

비트코인의 거래가 안전한 이유는 블록체인 네트워크가 변조를 방지하는 구조를 가지고 있기 때문입니다.

• 채굴을 통해 모든 거래는 블록에 기록되며, 한 번 기록된 블록은 수정이 불가능합니다.
• 만약 누군가가 특정 거래를 조작하려 한다면, 해당 블록 이후의 모든 블록을 다시 계산해야 하는데, 이는 엄청난 연산력이 필요하기 때문에 사실상 불가능합니다.
• 이러한 방식으로 비트코인 거래는 신뢰성을 유지하며, 해킹이나 위조가 어려운 보안성을 갖추게 됩니다.

 

2. 비트코인 공급 조절 

비트코인의 채굴 과정을 통해 새로운 비트코인이 일정한 속도로 공급됩니다.

• 비트코인은 금과 같은 한정된 자원으로 설계되었으며, 총 공급량은 2,100만 개로 제한되어 있습니다.
• 채굴 보상은 4년마다 반감기(halving)를 거쳐 절반으로 줄어듭니다.
• 이러한 방식 덕분에 비트코인은 인플레이션 방지 기능을 갖추고 있으며, 희소성이 유지됩니다.
• 이는 법정 화폐(달러, 원화 등)가 중앙은행의 정책에 따라 무한정 발행될 수 있는 것과 차별화된 요소입니다.

 

3. 탈중앙화 유지

비트코인의 가장 중요한 특징 중 하나는 탈중앙화(Decentralization)입니다.

• 기존의 금융 시스템에서는 은행이나 정부 같은 중앙 기관이 모든 거래를 통제합니다.
• 하지만 비트코인은 전 세계 수많은 채굴자가 네트워크를 운영하는 구조를 가지고 있습니다.
• 특정 기관이 관리하는 것이 아니라, 분산된 노드(채굴자들)에 의해 블록이 생성되고 검증되므로 검열이나 조작이 불가능합니다.
• 이는 정부나 기업이 특정 사용자의 자산을 동결하거나 차단할 수 없는 자유로운 금융 시스템을 구축하는 핵심 요소가 됩니다.

 

---

결론-비트코인 채굴을 한 문장으로!

 

"비트코인의 채굴 과정은, 자물쇠를 열기 위해 여러 숫자를 시도하는 것과 같다.

가장 먼저 정답을 찾은 사람이 새로운 블록을 생성하고, 보상으로 비트코인을 받는다. "

 

---

면책조항(Disclaimer)

본 글에 포함된 모든 내용은 정보 제공을 목적으로 작성된 것이며, 특정 자산에 대한 투자권유 또는 재정적 조언이 아닙니다. 따라서, 투자결정은 독자 본인의 판단과 책임 하에 이루어져야 하며,필요 시 재정 전문가나 법률 전문가와 상의하시기 바랍니다. 본 블로그와 작성자는 본 정보 사용으로 인해 발생하는 손실에 대해 일체의 법적 책임을 지지 않습니다.

---

함께 살펴보면 좋은글들!

2025.01.27 - [비트코인 솔루션] - 코인초보를 위한 비트코인 도미넌스? 뜻, 유래 및 활용법

코인초보를 위한 비트코인 도미넌스? 뜻, 유래 및 활용법

 

2025.02.02 - [비트코인 솔루션] - 디파이 코인? 이정도만 알아두세요!

디파이 코인? 이정도만 알아두세요!