비트코인 네트워크 주요 구성요소
1. 지갑 사용자(개인키 보유자)
- 자신의 비트코인 비밀키를 안전하게 관리한다.
- 비트코인 송금과 수신을 직접 서명하고 실행한다.
- 비트코인 소유권과 보안을 스스로 책임진다.
- 업비트, 빗썸, 바이낸스, 원더케이(개인지갑) 사용자 등
2. 채굴자(블록생성)
- 거래를 검증하고 블록에 기록한다.
- 수학 문제를 풀어 새 블록을 만든다
- 블록 생성 보상과 수수료를 받는다
- 비트코인 네트워크 보안에 기여한다.
- 마라홀딩스(대형채굴기업), 라이엇플랫폼, 브레인풀, 봉현스쿨 6기(개인채굴) 등
3. 검증노드 운영자
- 모든 거래와 블록의 위변조를 검증한다.
- 규칙에 맞지 않는 거래를 거부한다.
- 블록체인 데이터를 저장하고 공유한다.
- 네트워크의 탈중앙성과 신뢰를 유지한다.
- 풀노드, 검증노드 등
비트코인 채굴 정의
- 채굴이란 무엇인가?
- 채굴은 복잡한 수학 문제를 풀어 새 블록을 생성하는 과정.
- 이는 목표로 설정된 특정 값보다 작은 숫자를 무작위로 시도하여 먼저 찾아내는 것을 의미
- 이 과정을 통해 거래가 검증되고,
- 비트코인 네트워크는 안전하게 유지됨
비트코인을 채굴하는 이유
- 비트코인을 채굴하는 이유는 크게 경제적 보상, 네트워크 유지, 탈중앙화 기여라는 세 가지로 요약할 수 있음
- 채굴 수수료란?
- 비트코인 거래를 블록에 기록해주는 대가로 채굴자가 받는 수수료
- 시간이 지나면 블록 보상이 줄어들고, 채굴수수료 비중이 점점 중요해짐
- 비트코인 반감기란? ( 1,987만BTC 채굴 완료)
- 비트코인 네트워크에서 약 4년마다 채굴 보상이 절반으로 감소하는 현상
- 공급 속도를 조절해 희소성을 높이는 역할
- 현재는 네번째 반감기 이후 3,125btc가 신규 채굴보상으로 주어짐
비트코인 네트워크 작동시스템(POW)
1. 자발적 운영 시스템(중앙 서버 NO)
- 비트코인 네트워크는 다른 일반적인 시스템처럼 중앙 서버에 의해 작동되는 것이 아니다.
- 비트코인 네트워크는 자발적으로 운영되는 시스템이다.
2. ‘노력’과 ‘보상’의 작동 원리
- 자발적으로 운영되는 비트코인 네트워크를 안전하게 만들기 위해
- “노력(계산 작업)을 해야 블록을 만들 수 있다”
- 공격자가 시스템을 속이려면 막대한 자원이 필요함
- 쉽게 블록을 조작할 수 없으므로 네트워크가 신뢰할 수 있고 변경이 어렵게 됨
- 공짜로 블록을 조작하려는 사람을 막고,
- 정직하게 일한 사람만 보상(채굴)을 받게 하는 시스템
- “내가 진짜로 일을 했다”는 것을 수학적으로 증명하는방법으로
- 블록체인에서는 주로 새로운 블록을 추가할 때 이 작업증명 방식을 사용
- 즉, “나는 엄청난 계산 작업을 열심히 해서 이 블록을 만들었어요”라는 걸 다른 모든 사람들이 쉽게 검증할 수 있게 증거를 제출하는 시스템
- 참고로, 조작하려면, 지금까지 채굴된 모든 블록에 대해 순서 0부터(2009년) 시작되는 모든 체인 블록을 변조해야 하기 때문에 물리적으로 불가능함.
- 또한 먼저 전기를 쓰고(비용을 지불하고), 엄청난 노력을 하고 난 이후에 채굴조건이 주어지기 때 문에 위변조에 쉽게 접근하지 못함.
- 현재까지 한 번도 멈추지 않고 작동되는 시스템
3. POW의 구체적 작동 방식
- 작업증명(Proof-of-Work, PoW)은 비트코인 네트워크의 거래를 검증하고, 블록을 생성하기 위한 경쟁 과정
- 채굴자들은 어려운 수학문제를 풀어야 하며, 가장 먼저 푼 사람이 보상을 받음
- 이 과정은 비트코인의 보안과 분산성(탈중앙화)을 유지하는 핵심 메커니즘
(1) 문제 제시
- 채굴자들은 블록 안의 데이터를 특정 규칙(목표값) 보다 작은 해시(hash)로 만드는 문제를 받음
- 이 문제는 매우 어려움. 정답을 찾기 위해 수십억 번 이상 무작위로 숫자(Nonce)를 바꿔서 계산해야 함
(2) 계산 작업(Work)
- 채굴자는 수많은 시도 끝에 목표값 보다 작은 결과를 찾아야 한다.
- 계산은 무작위 추측(brute force)과 비슷, 운도 필요하다.
(3) 정답 제출(Proof)
- 찾은 정답은 누구나 빠르게 검증할 수 있다.
- ” 아, 진짜로 이 해시가 목표값 보다 작네? 오케이, 인정!”
- 검증은 1초도 안 걸립니다.
💙 만약에 채굴자가 거짓된 트랜잭션(거래내역)을 전파하면 어떻게 될까?
- 채굴자가 거짓된 트랜잭션(예: 이중지불)을 전파하더라도 네트워크의 다른 노드들이 이를 검증하기 때문에 블록에 포함되지 않거나 무효처러됩니다.
- 비트코인은 모든 노드가 트랜잭션의 유효성을 독립적으로 검사하므로, 규칙에 어듯난 트랜잭션은 자동으로 거부됩니다.
- 즉, 채굴자가 혼자서 네트워크의 규칙을 어길 수는 없습니다.
POS(이더리움 작업증명방식)과 비교
- PoS(Proof of Stake)는 네트워크 참여자가 암호화폐를 일정량 예치(staking)하면, 그 지분의 크기와 기간을 기준으로 블록 생성 및 검증 권한을 부여하는 합의 알고리즘
- 즉, 전기, 연산 자원을 소모하는 대신 자신의 코인을 담보로 걸고 네트워크를 운영하는 방식
사례
- 이더리움(ETH) – 가장 유명한 PoS 기반 네트워크(The Merge 이후 적용)
- 카르다노(ADA) – 초기부터 PoS 기반으로 설계됨
- 폴카닷(DOT), 솔라나(SOL) 등도 변형된 PoS 알고리즘 사용
장점
- 에너지 효율성 : PoW 대비 전력 소모 거의 없음
- 탈중앙성 강화 : 채굴 장비 없이도 누구나 참여가능
- 보안성 유지 : 악의적 행동 시 예치금이 소각되는 경제적 페널티 있음
단점
- 부자 우대 가능성 : 많이 예치할수록 영향력 커짐
- 새로운 공격 벡터 : Nothing-at-Stake, 장기 검증자 공격 등의 이론적 취약점
- 분산성 저하 우려 : 소수 대형 스테이킹 풀에 검증 권한이 집중될 가능성
채굴(Mining)의 종류
1. 풀채굴(Pool Mining)
- 여러 채굴자가 힘을 합쳐 블록을 찾고 보상을 나눈다
- 안정적으로 작은 수익을 꾸준히 받을 수 있다.
(1) 중앙화된 풀채굴
- 제출한 작업량(Share)당 고정 보상을 지급
- 풀 운영자에게 수수료를 지급
- 안정적인 네트워크로 작업 실패 비율이 낮음
(2) 탈중앙화된 풀채굴
- 기존 대형풀들이 중앙화되어 있다는 문제의식에서 출발
- 블록 템플릿을 채굴자 스스로 만들 수 있는 기능은 제공하지만,
- 그렇지만 서버운영 운영 등은 중앙화되어 있음.
2. 솔로채굴(Solo Mining)
- 혼자서 블록을 찾아야 하며, 성공 확률이 매우 낮다.
- 블록을 찾으면 전체 보상을 혼자 독차지할 수 있다.
- 대규모 해시파워가 없으면 겅의 성공하기 어렵다.
(1) 공용풀에서 솔로채굴
- 실내 낙시터에서 각자 채굴하는 걸 의미함
- 채굴시 수수료 발생
(2) 내풀에서 솔로채굴
- 나만의 낙시터에서 나혼자 채굴하는 것을 의미함
- 나만의 서버를 운영하기 때문에 초기 비용 발생
- 갈수록 심해지는 채굴경쟁(비트코인 해시레이트)
<자료출처 : 봉현스쿨>