작업 증명에서 Nonce의 목적은 무엇입니까?

블록 체인에서 Nonce의 역할을 이해합니다

WORW (Work) 시스템에서 NONCE는 네트워크 보안을 보장하고 분산 노드 간의 합의를 가능하게하는 데 중요한 역할을합니다. 'Nonce'라는 용어는 '한 번만 사용되는 숫자'를 나타냅니다. 블록 체인 기술의 맥락에서, 특히 Bitcoin과 같은 암호 화폐에서, NONCE는 광부가 현재 난이도 목표를 충족시키는 유효한 블록 해시를 찾도록 조정하는 임의의 값입니다 .

광부가 거래 세트를 모아 후보 블록으로 포장하면 프로세스가 시작됩니다. 이 블록에는 버전 번호, 이전 블록 해시, 머클 루트, 타임 스탬프, 난이도 대상 및 마지막으로 Nonce의 여러 구성 요소가 포함 된 헤더가 포함되어 있습니다. 광부가 Nonce를 변경할 때마다 결과 블록 해시를 변경하여 필요한 조건을 만족시키는 해시를 검색 할 수 있습니다.

NonCE가 블록 검증을 용이하게하는 방법

NONCE는 네트워크의 난이도 대상보다 낮거나 동일한 암호화 해시를 생성하는 데 필수적입니다 . 광부는 유효한 출력을 생성하는 것을 발견 할 때까지 블록 헤더를 다른 비 사용으로 반복적으로 해시 하여이 작업을 수행합니다. 이 시행 착오 접근 방식은 새로운 블록을 만드는 데 상당한 계산 노력이 필요합니다.

각 시도에는 블록 헤더 데이터를 가져 와서 SHA-256 해싱 알고리즘 (Bitcoin의 경우)를 두 번 적용하는 것이 포함됩니다. 결과 해시가 난이도 요구 사항 (일반적으로 특정 수의 주요 0으로 표시되는 난이도 요구 사항을 충족하지 않으면 광부가 Nonce를 증가시키고 다시 시도합니다. 이 반복 프로세스는 유효한 솔루션이 발견 될 때까지 계속됩니다.

NONCE를 사용하면 광부가 블록 헤더의 다른 부분을 변경하지 않고 입력을 변경할 수 있으므로 채굴 중에 사용되는 주요 변수가됩니다. 이 메커니즘이 없으면 난이도에 의해 부과 된 제약 하에서 유효한 해시를 효율적으로 검색하는 것은 불가능합니다.

Nonce와 채굴 난이도의 연결

NonCE는 일관된 블록 생성 시간을 유지하기 위해 네트워크의 어려움 조정 알고리즘과 함께 작동합니다 . 예를 들어, Bitcoin는 채굴 전용 총 컴퓨팅 전력을 기준으로 2016 년마다 또는 대략 2 주마다 어려움을 조정합니다. 어려움이 증가하면 블록 해시에서 더 많은 주요 0이 필요하므로 유효한 비체를 찾기가 더 어려워집니다.

이 동적은 더 많은 광부가 네트워크 나 하드웨어에 가입하더라도 블록을 채굴하는 평균 시간은 약 10 분 정도 남아 있습니다. 따라서, NONCE는 변화하는 조건에 적응하여 블록 체인의 안정성과 예측 가능성을 보존하는 유연한 파라미터 역할을합니다 .

또한 각 블록의 해시가 이전 모델에 의존하기 때문에 이전 블록의 Nonce 의 모든 변경 사항은 모든 후속 블록을 무효화합니다. 이 상호 의존성은 블록 체인의 불변성을 강화하고 악의적 인 행위자들이 과거의 거래를 변경하려고 시도하는 것을 방해합니다.

Nonce 재사용 및 그 의미

NONCE는 해싱 시도 당 독특하도록 설계되었지만 단기간 내에 동일한 NONCE가 재사용되는 시나리오가있을 수 있습니다. 그러나 암호화 해싱의 특성으로 인해 NONCE를 재사용한다고해서 블록 헤더의 다른 변수도 변경되지 않는 한 유효한 해시를 찾을 확률이 크게 증가하지 않습니다 .

광부는 종종 Nonce를 순차적으로 증가 시키지만, 가능한 모든 값 (32 비트 크기로 인해 Bitcoin에서 40 억으로 제한됨)는 Coinbase 트랜잭션에 추가 데이터를 추가하여 타임 스탬프를 수정하거나 머클 루트를 조정할 수 있습니다. 이러한 조정을 통해 광부는 Nonce 카운터를 재설정하고 프로토콜 규칙을 위반하지 않고 유효한 솔루션을 계속 검색 할 수 있습니다.

따라서 NonCE 재사용은 본질적으로 유해하지 않지만 , 특히 최적화 된 마이닝 소프트웨어 또는 하드웨어와 경쟁 할 때 마이닝 프로세스에서 비 효율성으로 이어질 수 있습니다.

Bitcoin 마이닝의 비체 사용의 실제 예

실제 응용 프로그램에서 NONCE 기능이 어떻게 기능하는지 설명하려면 Bitcoin 마이닝을 사용하여 단순화 된 예를 고려하십시오.

• 광부는 거래를 수집하고 머클 트리를 구축합니다.
• 그들은 머클 뿌리를 블록 헤더에 넣습니다.
• 이전 블록 해시, 타임 스탬프 및 난이도 대상도 포함됩니다.
• 광부는 Nonce를 0으로 설정하고 블록 헤더의 Double SHA-256 해시를 계산합니다.
• 결과 해시가 난이도 요구 사항을 충족하지 않으면 광부는 Nonce를 하나씩 증가시키고 프로세스를 반복합니다.
• 이 루프는 유효한 해시가 발견 될 때까지 계속됩니다.이 시점에서 광부는 새로운 블록을 네트워크로 방송합니다.

이 절차를 통해 NONCE는 자주 그리고 체계적으로 변화하는 유일한 필드이며 , 광부는 나머지 블록 구조를 수정하지 않고 수십억의 해시 가능성을 탐색 할 수 있습니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

• 동일한 비체를 여러 블록에 사용할 수 있습니까? 아니요, 각 블록에는 Nonce를 포함한 고유 한 데이터 조합이 있어야합니다. 다른 블록에 대해 NONCE를 재사용하면 유효하지 않은 해시가 발생하고 네트워크에 의해 블록이 허용되는 것을 방지 할 수 있습니다.

 Nonce가 채굴 중에 유일한 변수가 변경 되었습니까? NONE는 기본 변수 변경이지만 광부는 비세 공간이 소진 될 때 코인베이스 트랜잭션에 타임 스탬프를 변경하거나 추가 데이터를 포함시킬 수 있습니다.

유효한 Nonce를 찾는 데 얼마나 걸립니까? 이는 마이닝 하드웨어, 네트워크 난이도 및 운에 따라 다릅니다. 몇 초 또는 몇 시간이 걸릴 수 있으며, 일부 광부는 시도하는 동안 유효한 Nonce를 찾지 못합니다.

Nonce가 블록 체인 보안에 중요한 이유는 무엇입니까? Nonce는 블록 체인을 보호하는 계산 퍼즐에 기여합니다. 광부에게 유효한 해시를 찾기 위해 자원을 소비하도록 요구함으로써 공격을 방해하고 탈 중앙화가 그대로 유지되도록합니다.