블록체인의 상태는 무엇이며 각각의 새로운 블록은 이를 어떻게 변경합니까?

블록체인 상태 이해

1. 블록체인의 상태는 특정 순간에 네트워크에 저장된 모든 데이터의 현재 스냅샷을 나타냅니다. 여기에는 계정 잔액, 스마트 계약 코드 및 저장 공간, 거래 내역 및 시스템에서 유지 관리하는 기타 정보가 포함됩니다.

2. 이더리움과 같은 시스템에서는 상태가 블록에 직접 저장되지 않습니다. 대신 효율적이고 안전한 데이터 검증이 가능한 Merkle Patricia Trie라는 구조를 통해 관리됩니다. 네트워크의 각 노드는 이 상태의 로컬 복사본을 유지합니다.

3. 상태는 동적이며 체인에 새로운 블록이 추가될 때마다 진화합니다. 해당 시점까지 실행된 모든 트랜잭션의 누적 결과를 반영하여 분산된 참가자 간의 일관성과 무결성을 보장합니다.

4. 추가만 가능한 블록체인 자체와 달리 상태를 업데이트할 수 있습니다. 그러나 이러한 업데이트는 합의 규칙에 따라 엄격하게 결정되며 트랜잭션이 검증되고 새 블록에 포함될 때만 발생합니다.

5. 모든 참가자가 중앙 기관에 의존하지 않고 거래 결과를 독립적으로 확인할 수 있기 때문에 국가는 무신뢰 상호 작용을 가능하게 합니다.

새로운 블록이 상태를 수정하는 방법

1. 새로운 블록이 채굴되거나 제안되면 네트워크의 합의 메커니즘에 따라 검증된 거래 목록이 포함됩니다. 이러한 거래에는 암호화폐 전송, 스마트 계약 실행 또는 분산 애플리케이션 데이터 변경이 포함될 수 있습니다.

2. 노드는 각 트랜잭션을 순차적으로 처리하여 그 효과를 현재 상태에 적용합니다. 예를 들어, Alice가 Bob에게 5 ETH를 보내면 시스템은 Alice의 잔액에서 5 ETH를 공제하고 Bob의 잔액에 추가합니다.

3. 스마트 계약 상호 작용은 더욱 복잡한 상태 변경을 유발합니다. 함수를 호출하면 변수가 업데이트되거나, 이벤트가 발생하거나, 토큰이 전송될 수 있습니다. 이 모든 작업은 계약의 내부 저장소를 변경하고 잠재적으로 다른 계정에 영향을 미칠 수 있습니다.

4. 블록 내 모든 트랜잭션이 실행되면 최종 상태는 해시되어 블록 헤더에 '상태 루트'로 저장됩니다. 이 암호화 약속은 모든 노드가 동일한 결과에 동의하도록 보장합니다.

5. 계산된 상태 루트에 불일치가 있으면 블록이 무효화되어 악의적인 행위자가 무단 변경을 시도하는 것을 방지합니다.

국가 전환에서 합의의 역할

1. 작업 증명 또는 지분 증명과 같은 합의 알고리즘은 어떤 블록이 정식 체인의 일부가 될지에 대해 모든 노드가 동의하도록 보장합니다. 블록에 대한 동의는 결과적인 상태 전환에 대한 동의를 의미합니다.

2. 각 노드가 독립적으로 트랜잭션을 실행하더라도 결정론적 실행으로 인해 동일한 결과에 도달해야 합니다. 이 속성은 네트워크 전체에서 통합된 상태를 유지하는 데 필수적입니다.

3. 포크는 일시적으로 경쟁 상태를 만들 수 있습니다. 두 개의 블록이 거의 동시에 생성되면 네트워크의 서로 다른 부분이 서로 다른 버전을 수용할 수 있습니다. 가장 긴 체인이나 가장 큰 가중치와 같은 합의 규칙은 결국 이러한 차이를 해결합니다.

4. 블록이 후속 블록 아래에 충분히 묻혀지면 관련 상태 변경이 완료된 것으로 간주됩니다. 이를 되돌리려면 실현 불가능한 양의 계산 능력이나 지분이 필요합니다.

5. 상태 전환은 암호학적으로뿐만 아니라 경제적으로도 보호됩니다. 공격자는 합의를 방해하기 위해 높은 비용을 지불해야 하기 때문입니다.

자주 묻는 질문

두 노드가 서로 다른 상태 루트를 계산하면 어떻게 되나요? 두 개의 정직한 노드가 동일한 블록을 처리한 후 서로 다른 상태 루트를 계산하는 경우 이는 소프트웨어의 버그 또는 트랜잭션 실행의 비결정적 동작을 나타냅니다. 이러한 불일치는 체인 분할로 이어져 노드가 서로의 블록을 거부합니다. 커뮤니티는 문제를 신속하게 파악하고 해결하여 합의를 회복해야 합니다.

블록체인 상태를 롤백할 수 있나요? 기술적으로, 특히 체인 포크나 공격의 경우 재구성 중에 롤백이 발생할 수 있습니다. 더 길거나 무거운 체인이 나타나면 노드는 해당 체인으로 전환하여 이전 블록을 버리고 상태 변경을 되돌립니다. 그러나 심층 롤백은 극히 드물고 비용이 많이 들며, 특히 보안이 잘 된 네트워크에서는 더욱 그렇습니다.

상태는 오프체인에 어떻게 저장되나요? 노드는 빠른 조회 및 업데이트에 최적화된 데이터베이스에 로컬로 상태를 저장합니다. 블록체인은 변경된 내용을 기록하지만 현재 상태 자체는 해당 기록을 처리하여 파생됩니다. 일부 레이어 2 솔루션 및 인덱싱 서비스는 쿼리 목적으로 상태에 대한 외부 보기도 유지합니다.

각 블록에 전체 상태가 포함되지 않는 이유는 무엇입니까? 모든 블록에 전체 상태를 포함하면 블록이 지나치게 커지고 비효율적이게 됩니다. 대신, 고정 크기 해시인 상태 루트만 포함됩니다. 이를 통해 경량 클라이언트는 모든 데이터를 저장하지 않고도 상태 변경을 확인할 수 있어 확장성과 접근성이 향상됩니다.