블록체인의 상태는 무엇이며 각각의 새로운 블록으로 어떻게 업데이트됩니까?

블록체인 상태 이해

1. 블록체인의 상태는 특정 순간에 네트워크에 기록된 모든 데이터의 현재 상태를 나타냅니다. 여기에는 계정 잔액, 스마트 계약 저장, 거래 내역 및 분산 원장에 저장된 기타 관련 정보가 포함됩니다.

2. 이더리움과 같은 시스템에서 상태는 모든 계정과 해당 속성을 암호화 방식으로 연결하는 상태 트리(state trie)라는 구조를 통해 유지됩니다. 각 계정에는 nonce, 잔액, 코드(계약용) 및 스토리지 루트와 같은 속성에 매핑된 고유한 주소가 있습니다.

3. 트랜잭션 목록이나 블록 헤더와 달리 상태 자체가 블록 내에 직접 저장되지 않습니다. 대신 블록에는 상태 변경으로 이어지는 지침(트랜잭션)이 포함됩니다. 실제 상태는 체인을 검증하는 노드에 의해 별도로 계산되고 보존됩니다.

4. 국가는 네트워크의 모든 참가자에게 일관성과 검증 가능성을 보장하여 중앙 기관에 의존하지 않고 계정 상태에 대한 무신뢰 검증을 가능하게 합니다.

5. 모든 전체 노드는 최신 상태의 복사본을 유지하므로 기존 규칙 및 이전 조건을 기반으로 새로운 트랜잭션과 들어오는 블록을 독립적으로 확인할 수 있습니다.

새 블록이 상태를 업데이트하는 방법

1. 새로운 블록이 제안되면, 채굴자나 검증자가 멤풀에서 선택한 검증된 트랜잭션 세트가 포함됩니다. 이러한 거래에는 토큰 전송, 계약 실행 또는 데이터 업데이트가 포함될 수 있습니다.

2. 노드는 각 트랜잭션을 순차적으로 처리하여 해당 논리를 현재 상태에 적용합니다. 예를 들어, 거래가 Alice로부터 Bob에게 2 ETH를 보내는 경우 노드는 Alice의 잔액에서 2 ETH를 공제하고 Bob의 잔액에 추가합니다.

3. 스마트 계약 상호 작용은 더욱 복잡한 상태 변경을 유발합니다. 함수를 호출하면 내부 변수가 변경되거나, 이벤트가 발생하거나, 새 계약이 생성될 수 있습니다. 각 수정 사항은 업데이트된 상태에 반영됩니다.

4. 모든 트랜잭션이 실행된 후 최종 결과는 블록 변경 후 전체 상태를 나타내는 암호화 해시인 새로운 상태 루트를 생성합니다. 이 루트는 확인 목적으로 블록 헤더에 포함됩니다.

5. 이 메커니즘은 처리상의 불일치로 인해 다른 상태 루트가 발생하고 합의 검증 중에 유효하지 않거나 악의적인 블록에 즉시 플래그를 지정하도록 보장합니다.

상태 전환 및 합의 규칙

1. 상태 전환은 지분 증명 또는 작업 증명과 같은 합의 메커니즘에 의해 시행되는 엄격한 프로토콜 정의 규칙을 따라야 합니다. 노드는 소유하지 않은 자금을 지출하거나 가스 한도를 위반하는 등 유효하지 않은 변경을 제안하는 블록을 거부합니다.

2. 각 노드는 수신된 블록의 트랜잭션을 재생하여 상태 전환의 정확성을 독립적으로 확인합니다. 결과 상태 루트가 블록 헤더의 루트와 일치하면 블록이 승인됩니다.

3. 결정론이 중요합니다. 모든 정직한 노드는 동일한 블록을 처리한 후 정확히 동일한 상태에 도달해야 합니다. 비결정적 작업은 합의를 깨고 네트워크를 조각화할 수 있습니다.

4. 상태 업데이트는 원자적입니다. 즉, 블록의 모든 트랜잭션이 성공적으로 적용되거나 전혀 적용되지 않습니다. 부분 업데이트가 발생하지 않아 장애나 공격 중에도 무결성이 유지됩니다.

5. 합의 알고리즘은 유효한 상태 전환이 있는 블록만 표준 체인의 일부가 되도록 보장하여 분산 노드 전체에서 글로벌 합의를 유지합니다.

자주 묻는 질문

두 블록이 서로 다른 상태 루트를 생성하면 어떻게 되나요? 두 개의 경쟁 블록이 서로 다른 상태 루트로 이어지는 경우 노드는 합의 규칙에 따라 두 블록을 모두 평가합니다. 프로토콜 사양을 따르고 대다수의 검증인 또는 채굴자가 지원하는 블록만이 가장 긴 유효 체인의 일부가 됩니다. 다른 하나는 오래된 것으로 폐기됩니다.

전체 상태가 모든 노드에 저장되어 있나요? 예, 전체 노드는 완전한 현재 상태를 저장하므로 독립적인 검증이 가능합니다. 그러나 일부 노드는 공간을 절약하기 위해 기록 상태나 특정 데이터가 생략될 수 있는 경량 모드(예: 정리 또는 보관 노드)에서 작동합니다.

블록체인 상태가 손상될 수 있나요? 디자인은 부패를 극도로 어렵게 만듭니다. 암호화 해싱 및 합의 메커니즘은 무단 변경으로부터 보호합니다. 과거 데이터를 변조하려는 시도는 모든 후속 블록을 다시 작성하고 네트워크의 계산 또는 지분 대다수를 압도해야 합니다.

네트워크 포크 중에 상태 업데이트는 어떻게 처리되나요? 포크 중에는 네트워크의 여러 부분이 일시적으로 별도의 상태를 유지할 수 있습니다. 합의가 하나의 체인에 수렴되면 노드는 손실된 포크를 포기하고 허용된 체인에 해당하는 상태를 채택하여 충돌하는 업데이트를 삭제합니다.