비트코인(Bitcoin) 작동원리

시작.

 

저는 코인 투자를 합니다. 그렇게 시작한 지 몇 년이 지났네요. 그러면서 다양한 공부를 해왔습니다. 암호화폐에 투자하면서 정작 작동원리에 대한 공부는 안 했더라고요. 그래서 그중 대장인 비트코인의 작동원리를 살펴보려 합니다. 저보다 훨씬 더 잘 아시는 분들도 있죠. 

 

전체적으로 한번 봅시다. 별거 없습니다. 우선 비트코인은 중앙의 통제가 없이 네트워크를 구성합니다. 그러기 위해 개개인의 컴퓨터들을 연결합니다. 그들이 연결된 네트워크 내에서 비트코인 거래에 대한 정보가 저장된 블록이 생성되고, 이 블록을 블록체인 안에 넣는 과정을 거칩니다. 이 정보는 누구나 확인 가능하지만, 블록체인에 접근하는 권한을 갖기 위한 어떤 행동을 해서 블록체인 안에 넣습니다. 그 정보를 확인해 비트코인을 받는 지갑의 정보를 확인하고 쌍방의 확인이 되면 A지갑에서 B지갑으로 코인이 이동되게 됩니다. 최대한 간단하게 적어보려 했는데 길게 나왔네요. 더 자세히 보겠습니다.

1. 분산 네트워크와 노드

다를 아시듯이 비트코인은 중앙 통제가 없는 탈중앙화 시스템입니다. 이 시스템을 유지하기 위해 수많은 컴퓨터들을 연결하여 네트워크를 구성해야 합니다. 여기서 컴퓨터를 '노드'라고 부릅니다. 노드와 다른 노드가 연결되어 네트워크를 구성하며, 거기서 모든 거래 기록을 저장합니다. 누구나 열람은 가능하지만 변조는 불가능하죠. 하지만 거래의 주체는 공개되지 않으며, 지갑 주소만 기록됩니다. 이 네트워크는 어떤 하나의 거래장부라고 생각하시면 됩니다. 위에서 말씀드렸듯이, 거래에 관한 모든 정보를 네트워크 내에 저장한다고 했습니다. 그 정보는 어떻게 저장되는 것일까요? 

2. 블록과 블록체인

우리가 많이 들어봤을 '블록체인(blockchain)'이 여기서 등장합니다. 블록체인은 데이터를 '블록(block)'이라는 작은 단위로 저장하며, 이를 시간 순사대로 연결합니다. 이 블록 안에 모든 거래 기록이 저장되며, 블록이 가득 차면 새로운 블록이 생성됩니다. 블록에 연결되어 하나의 큰 블록체인을 만들게 됩니다. 여기서 저장된 모든 기록은 영구적으로 저장되게 됩니다. 이를 확인하여 거래가 이루어지는 거죠. 위에서 봤듯이 블록과 블록체인 정보는 누구나 확인 가능하지만, 접근할 수 없다고 말씀드렸습니다. 그럼 어떻게 거래 기록을 추가할까요?

3. 채굴(Mining)

비트코인을 잘 모르는 사람들도 채굴이라고 하면 다들 한번쯤은 들어보셨을 거라 생각합니다. 채굴을 블록과 생성하고 블록체인에 연결할 수 있는 접근 권한을 가지기 위한 행위입니다. 새로운 거래가 발생하면 이를 처리하기 위해서 블록에 기록을 입력해야 합니다. 그리고 그 블록을 블록체인에 새로 연결해야 하죠. 권한을 얻기 위해 복잡한 수학 문제를 푸는 작업을 합니다. 이 문제를 풀게 되면 접근 가능한 상태가 됩니다. 이 수학 문제를 푸는 작업을 '채굴'이라고 합니다. 이런 채굴자들은 수학 문제를 풀고 이에 대한 대가로 비트코인을 받게 됩니다. 현재 블록당 6.25 BTC가 지급된다고 하네요. 이 보상을 목적으로 채굴자들은 이런 복잡한 수학문제를 풀게 되고, 이들의 노력으로 인해 비트코인 네트워크는 돌아가게 됩니다. 그럼 이 복잡한 수학 문제는 도대체 뭘까요?

4. 작업 증명, 해시 함수

채굴자들은 복잡한 수학문제를 풀고 비트코인 네트워크를 유지해주고 비트코인을 보상을 받습니다. 여기서 복잡한 수학 문제를 '해시 함수'라 부르며, 여기서 나온 결과값은 해시값이라 부릅니다. 해시(Hash)는 주어진 데이터를 근거하여 생성되는 정해진 길이의 독특한 무작위 문자열입니다. 해시값을 찾기 위해서는 무수히 많은 경우의 수를 대입해야 합니다. 그 방법을 작업 증명(Proof of Work, PoW) 방식이라 부릅니다. 여기서 채굴자가 늘어나면 블록 생성이 많아지게 되고 그럼 시스템 오류나 네트워크가 불안정하게 됩니다. 그래서 이를 안정화하기 위해 비트코인 네트워크 전체 안에서 새로운 블록이 생성되는 시간은 평균 10분으로 설계했습니다. 블록 생성 평균 시간을 맞추기 위해 채굴자가 생성하는 블록을 조절해야 합니다. 이를 위해 해시 함수 난이도를 조절합니다. 너무 많으면 난이도를 높여 해시값이 늦게 나오도록 하는 거죠. 

5. 해시율

해시율(Hash Rate)이란, 작업증명(PoW)방식의 암호화폐를 채굴하기 위한 컴퓨터 연산 능력을 말합니다. 위에서 봤듯이, 해시 함수를 풀기 위해서는 무수히 많은 경우의 수를 대입해야 합니다. 이 과정을 처리할 수 있는 연산 능력을 말하는 거죠. 해시율이 높다는 말은 채굴자가 늘어났거나, 그들의 컴퓨터 능력이 높아졌다는 말입니다. 그만큼 비트코인에 대한 관심이 커졌다는 것을 확인할 수 있죠. 지금까지 해시율은 점차 올라가고 있습니다. 

비트코인 해시율(Hash Rate) / 출처 : CryptoQuant

6. 반감기

이번 년도 비트코인에 관한 최대 관심사는 ETF 승인과 반감기가 아니었을까 생각합니다. 반감기란, 비트코인 채굴에 따른 보상을 절반으로 줄이는 것을 말하며, 이는 4년마다 진행됩니다. 자동적으로 이루어지는 시스템이고, 비트코인의 공급량을 줄여 희소성을 유지하기 위해 실행하고 있습니다. 일반적인 화폐는 중앙은행의 필요에 따라 발행량은 조절할 수 있어 인플레이션이 발생할 가능성이 높습니다. 하지만 비트코인은 반감기를 통해 발행량을 한정하여 시간이 지날수록 그 가치는 올라가게 됩니다. 그래서 화폐 가치 저장 수단으로 여겨지고 있습니다.

 

비트코인 최대 발행량은 2,100만개로 정해져 있으며, 이는 시장에 유통되는 총량을 뜻합니다. 현재까지 약 1,930만 개가 발행되었고, 반감기를 통해 줄어드는 발향량을 감안하면 나머지 170만 개를 모두 발행하려면 2140년이 되어야 한다고 합니다. 그 후 발행량이 없으면 가치는 더 상승하게 되겠죠. 이렇게 한정된 발행량이 있고, 발행이 종료되는 시점이 예상됩니다. 금과 매우 유사하죠. 금은 가장 대표적인 화폐가치 헷지 수단입니다. 그래서 비트코인을 '디지털 금'이라고 말하는 거죠.

 

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여기까지 오시느라 고생 많으셨습니다. 지금까지 설명드린 내용만 알아도 전반적인 비트코인 작동원리를 알고 있다고 봐도 무방합니다. 이해가 되셨나요? 최대한 쉽게 적어보려고 노력했는데 제 의도가 잘 전달되었나 모르겠네요. 

 

오늘은 비트코인의 작동원리에 대해 알아봤습니다. 다음은 비트코인을 기반으로 한 다른 암호화폐에 대한 이야기로 찾아뵙겠습니다.