블록체인은 실제로 어떻게 작동하나요? (단계별 설명)

거래 개시 및 검증

1. 사용자는 개인 키로 서명하고 소유권과 의도를 증명하는 고유한 디지털 서명을 생성하여 거래를 시작합니다.

2. 서명된 트랜잭션은 P2P 네트워크로 브로드캐스트되며, 여기서 노드는 이를 수신하여 mempool이라는 메모리 풀에 임시로 저장합니다.

3. 노드는 올바른 서명, 충분한 잔액, 이중 지출이 없는지, 프로토콜 규칙을 준수하는지 확인하여 거래의 유효성을 독립적으로 확인합니다.

4. 유효하지 않은 거래는 즉시 폐기됩니다. 모든 검증 검사를 통과한 것만 다음 블록에 포함될 수 있습니다.

5. 이 분산화된 검증은 단일 개체가 승인을 제어하지 않도록 보장합니다. 모든 노드는 합의 규칙을 자율적으로 시행합니다.

블록 형성 및 합의 메커니즘

1. 채굴자 또는 검증자는 멤풀에서 검증된 거래를 수집하여 후보 블록으로 조립합니다.

2. 각 블록에는 이전 블록의 암호화 해시, 타임스탬프, 임시값(작업 증명) 및 모든 거래의 머클 루트가 포함되어 있습니다.

3. 작업 증명 시스템에서 채굴자는 계산 집약적인 퍼즐을 풀기 위해 경쟁합니다. 즉, 목표 임계값 아래의 해시를 생성하는 임시값을 찾는 것입니다.

4. 지분 증명 시스템에서 검증인은 블록을 제안하고 증명하기 위해 스테이킹된 토큰 양 및 기타 매개변수를 기반으로 의사 무작위로 선택됩니다.

5. 최장 체인 규칙, 최종 가젯 또는 투표 프로토콜을 통해 합의에 도달하면 모든 정직한 노드의 체인에 새 블록이 추가됩니다.

데이터 불변성 및 암호화 연결

1. 각 블록의 헤더에는 이전 블록 헤더의 SHA-256 해시가 포함되어 끊어지지 않는 암호화 체인을 형성합니다.

2. 과거 블록 내의 데이터를 변경하면 해시가 변경되어 모든 후속 블록의 참조가 무효화됩니다. 따라서 모든 후속 해시를 다시 계산해야 합니다.

3. 체인을 재구성하려면 PoW에서 네트워크 리소스의 50% 이상 또는 다양한 PoS 변형에서 지분의 ⅔ 이상을 제어해야 하므로 경제적, 기술적으로 변조가 금지됩니다.

4. 머클 트리는 트랜잭션 세트를 단일 루트 해시로 압축하여 경량 클라이언트가 전체 블록을 다운로드하지 않고도 특정 트랜잭션의 포함을 확인할 수 있도록 합니다.

5. 이 구조적 설계는 일단 확인되면 거래가 각 추가 블록마다 반전에 대한 저항력이 점점 더 커지도록 보장합니다.

노드 참여 및 네트워크 동기화

1. 전체 노드는 모든 블록과 거래를 다운로드하고 검증하며 원장의 전체 사본을 유지하고 프로토콜 규칙을 시행합니다.

2. 라이트 노드는 헤더 및 증명을 위해 전체 노드를 사용하며 단순화된 지불 확인을 통해 신뢰 가정 감소를 위해 저장 효율성을 거래합니다.

3. 채굴 노드는 블록 생산에 참여하는 동시에 검증 업무도 수행합니다. 하지만 일부 네트워크에서는 이러한 역할을 명시적으로 분리합니다.

4. 노드는 지속적으로 인벤토리 메시지를 교환하고, 누락된 블록을 요청하며, 합의 규칙을 위반하거나 충분한 증거가 부족한 포크를 거부합니다.

5. 네트워크 전체의 동기화는 가십 전파를 통해 유기적으로 발생합니다. 중앙 조정자가 상태 전환을 지시하지 않습니다.

일반적인 질문과 직접적인 답변

Q: 트랜잭션이 멤풀에 들어간 후 제거될 수 있나요? A: 예. 너무 오랫동안 확인되지 않은 상태로 남아 있으면 노드는 메모리 제약으로 인해 이를 제거하거나 지원되는 경우 수수료별 교체 메커니즘을 사용하여 교체할 수 있습니다.

Q: 일부 블록체인에서는 거래 최종을 고려하기 전에 왜 6번의 확인을 요구합니까? A: 6개 블록은 표준 PoW 가정에 따라 성공적인 재구성 확률이 0.1% 미만으로 떨어지는 통계적 임계값을 나타냅니다.

Q: 모든 블록체인은 채굴을 사용합니까? A: 아니요. 많은 현대 체인에서는 에너지 집약적인 계산 없이 지분 증명, 위임된 지분 증명 또는 비잔틴 내결함성 합의와 같은 대안을 사용합니다.

Q: 블록체인은 정말 익명인가요? A: 이는 가명입니다. 주소에는 고유한 ID 연결이 없지만 온체인 분석 도구는 종종 흐름을 추적하고 주소를 실제 개체와 연결할 수 있습니다.