광업에서 Nonce의 목적은 무엇입니까?

cryptocurrency 마이닝에서 Nonce의 역할을 이해합니다

cryptocurrency 마이닝 의 세계에서 Nonce 라는 용어는 '한 번만 사용되는 숫자'를 나타냅니다. 이 단순한 개념은 블록 체인에 새로운 블록을 만드는 과정에서 중요한 역할을 합니다. 블록 체인에 추가 된 모든 블록은 주로 유효한 블록 해시의 생성과 관련된 특정 암호화 기준을 충족해야합니다. NONCE 는 가변 구성 요소 광부가 네트워크의 난이도 요구 사항을 충족시키는 해시를 생성하기 위해 반복적으로 조정됩니다.

광부가 트랜잭션 블록을 조립하면 이전 블록의 해시, 트랜잭션의 머클 루트, 타임 스탬프 및 현재 난이도 대상 등 여러 고정 구성 요소가 포함 된 블록 헤더가 포함됩니다. 블록의 데이터를 무효화하지 않고 변경 될 수있는 유일한 요소는 Nonce 입니다. 이 값을 변경함으로써 광부는 필요한 조건 (일반적으로 특정 수의 주요 0이있는 해시)을 충족 할 때까지 다른 해시 출력을 생성합니다.

Bitcoin의 SHA-256 과 같은 대부분의 블록 체인에 사용되는 암호화 해시 함수는 결정적이지만 예측할 수 없습니다. 이것은 동일한 입력이 항상 동일한 출력을 생성한다는 것을 의미하지만, NonCE를 1으로 증가시키는 것과 같은 사소한 변경조차도 완전히 다른 해시를 초래합니다. 광부는 유효한 솔루션을 찾기 위해 초당 수백만 또는 수십억의 NonCE 값을 반복 하여이 속성을 이용합니다.

광부가 Nonce를 사용하여 작업 증명 퍼즐을 해결하는 방법

광업 과정은 본질적으로 유효한 비체를 찾기위한 무차별적인 계산 경쟁 입니다. 목표는 네트워크의 현재 난이도 대상 보다 수치 적으로 작거나 같은 블록 해시를 생성하는 것입니다. 이 대상은 Bitcoin의 10 분마다 일관된 블록 시간을 유지하기 위해 주기적으로 조정됩니다.

광부는 일반적으로 0에서 시작하는 초기 비체 값을 설정하는 것으로 시작합니다.

• 필요한 모든 데이터로 블록 헤더를 조립하십시오
• 현재 Nonce 값을 삽입하십시오
• SHA-256 해싱 알고리즘을 두 번 적용하십시오 (Double-SHA-256)
• 결과 해시를 네트워크 난이도 대상 과 비교하십시오
• 해시가 대상을 충족하지 않으면 Nonce를 증가시키고 반복하십시오.

이 루프는 광부가 유효한 해시를 발견 할 때까지 계속됩니다. 일단 발견되면, 광부는 검증을 위해 블록을 네트워크로 방송합니다. 다른 노드는 제공된 NONCE 로 블록 헤더를 해싱하여 솔루션을 빠르게 검증 할 수 있습니다.

유효한 해시를 찾을 확률은 매우 낮기 때문에 성공은 계산 능력 에 달려 있습니다. 채굴 리그는 초당 수조의 해시 시도 (Terahashes 또는 Petahashes로 측정)를 수행하여 비체 값을 특별한 속도로 순환합니다.

비체 크기 및 공간 제한

Bitcoin에서, Nonce 필드의 길이는 32 비트이며, 이는 0에서 4,294,967,295 사이의 값을 나타낼 수 있습니다. 이는 블록 헤더 구성 당 40 억 개 이상의 가능한 Nonce 값을 제공합니다. 그러나 현대 광업 에서이 범위는 종종 ASIC 광부의 엄청난 해싱 파워로 인해 빠르게 소진됩니다.

유효한 해시를 찾지 않고 전체 NonCE 공간이 소진되면 광부는 블록의 다른 측면을 수정하여 새로운 해싱 가능성을 생성해야합니다. 가장 일반적인 방법은 코인베이스 트랜잭션을 변경하여 새로운 머클 루트를 생성 할 수 있습니다. 이로 인해 블록 헤더를 효과적으로 재설정하여 40 억 개의 비 CER이 시도 할 수 있습니다.

또 다른 기술은 블록 헤더에서 타임 스탬프를 조정하는 것입니다. 타임 스탬프는 합리적인 범위 내에 있어야하지만 (과거 나 미래에는 그리 멀지 않음) 검색 공간을 확장하기 위해 약간의 조정이 이루어질 수 있습니다. 이러한 전략은 제한된 Nonce 크기 에도 불구하고 광부가 옵션이 부족하지 않도록합니다.

NOCE, 난이도 및 해시율 사이의 관계

블록 체인의 난이도는 적절한 Nonce를 찾는 것이 얼마나 어려운지 직접적인 영향을 미칩니다. 더 많은 광부가 네트워크에 합류함에 따라 총 해시율이 증가하여 네트워크가 어려움을 촉진하도록 촉구합니다. 이는 대상 아래의 해시를 찾으려면 더 많은 계산 작업이 필요하다는 것을 의미하며, 비체 시도 당 성공 가능성을 효과적으로 줄입니다.

예를 들어, 1의 어려움에서 네트워크에는 10 개의 주요 0이있는 해시가 필요할 수 있습니다. 어려움이 20, 30 이상으로 증가함에 따라 필요한 주요 제로의 수가 증가하여 유효한 해시가 기하 급수적으로 드물게됩니다. 따라서 광부는 성공하기 전에 평균적으로 더 많은 Nonce 값을 반복해야합니다.

해시 속도는 네트워크가 초당 얼마나 많은 NonCE 시험을 수행하는지를 반영합니다. 해시 속도가 높을수록 네트워크 전체에 걸쳐 더 많은 시도를 의미하므로 누군가가 대상 시간 내에 유효한 비체를 찾을 가능성이 높아집니다. 이 동적 균형은 광업 전력의 변동에 관계없이 블록 생산이 꾸준히 유지되도록합니다.

대안 적 합의 메커니즘의 Nonce

NONCE는 Bitcoin와 같은 작업 증명 (POW) 시스템의 중심이지만 다른 합의 모델에서는 역할을하지 않습니다. 이더 리움 포스트 머지와 같은 스테이크 증명 (POS) 에서 블록 검증은 계산 퍼즐보다는 스테이크 자산을 기반으로합니다. 알고리즘 공정성 메커니즘을 통해 선택된 유효성 검사기에 의해 블록을 제안하기 때문에 광부가 Nonce 를 검색 할 필요는 없습니다.

마찬가지로, 증명 증명 또는 공간 증명 시스템에서, 시행 착오 변수로서의 비체 의 개념은 없다. 이 모델은 암호화 무차별 인력보다는 정체성, 저장 용량 또는 경제적 헌신에 의존합니다. NONCE는 전산 노력이 보안 메커니즘 역할을하는 POW 기반 블록 체인 의 독특한 특징으로 남아 있습니다.

Nonce에 대한 일반적인 오해

빈번한 오해는 Nonce 자체가 본질적인 가치를 지니거나 블록의 보안에 영구적으로 연결되어 있다는 것입니다. 실제로 블록이 검증되면 Nonce는 단순히 역사적 기록의 일부입니다. 그 중요성은 채굴 과정에서 유효한 해시의 발견을 가능하게하는 데 있습니다.

또 다른 오해는 광부가 Nonce 검색을 예측하거나 단축시킬 수 있다는 것입니다. 암호화 해싱의 특성으로 인해 올바른 Nonce를 도출 할 수학 공식이 없습니다. 시행 착오를 통해 찾아야합니다. 고급 하드웨어를 사용하더라도 성공은 확률 론적이며 결정 론적입니다.

일부는 Nonce 값이 낮을수록 더 안전하거나 귀중한 블록을 나타냅니다. 이것은 거짓입니다. Nonce가 1 ~ 40 억인지 여부는 블록의 유효성은 해시가 난이도 목표를 충족하는지에 달려 있습니다. NONCE 의 숫자 값은 보안이나 보상에 영향을 미치지 않습니다.

자주 묻는 질문

블록에 여러 개의 유효한 논스가있을 수 있습니까? 그렇습니다. 이론적으로 둘 이상의 NonCE가 난이도 대상 아래에 해시를 생성하는 것이 가능합니다. 그러나 광부가 첫 번째 유효한 Nonce를 찾으면 즉시 블록을 방송합니다. 네트워크는 수신 된 첫 번째 유효한 블록을 수용하여 추가 유효한 비스 와 관련이 없습니다.

NONCE가 블록 체인에 영구적으로 저장되어 있습니까? 예, Nonce는 블록 헤더의 일부이며 블록 체인에 영구적으로 기록됩니다. 모든 노드는 블록 데이터의 일부로 저장하여 언제든지 작업 증명을 완전히 확인할 수 있습니다.

Nonce가 유효한 해시를 생성하지 않으면 어떻게됩니까? 전체 32 비트 Nonce 공간이 성공하지 않고 소진되면 광부는 Coinbase Transaction 또는 Timestamp 와 같은 다른 블록 구성 요소를 변경하여 새로운 블록 헤더를 생성합니다. 이로 인해 신선한 Nonce 가능성 세트가 생겨 마이닝 프로세스가 무기한으로 계속 될 수 있습니다.

모든 광부는 동일한 비체 값으로 시작합니까? 대부분의 광부는 0의 NOCE 로 시작하지만 트랜잭션 선택 및 타이밍의 변화로 인해 다른 블록 구성을 종종 사용합니다. 이렇게하면 광부가 동일한 Nonce 에서 시작하더라도 광부가 정확히 동일한 작업을 복제하지 않도록합니다.