Bitcoin의 합의 메커니즘 : 작업 증명 (POW)은 어떻게 작동합니까?

Bitcoin의 합의 메커니즘은 운영의 중요한 측면으로, 분산 된 네트워크가 블록 체인의 상태에 동의 할 수있게한다. 이 메커니즘의 핵심에는 네트워크를 확보 할뿐만 아니라 새로운 bitcoin S가 공정하게 사인되도록 보장하는 작업 증명 (POW) 프로토콜이 있습니다. 이 기사에서는 Bitcoin 생태계 내에서 POW의 작동 방식에 대한 복잡성을 탐구 할 것입니다.

작업 증명은 무엇입니까?

작업 증명은 Bitcoin가 트랜잭션을 검증하고 블록 체인에 추가하기 위해 사용하는 합의 알고리즘입니다. POW의 주요 목표는 이중 지출을 방지하고 블록 체인의 무결성을 보장하는 것입니다. 이것은 광부라고 알려진 참가자들에게 복잡한 수학 퍼즐을 풀도록 요구함으로써 달성됩니다. 이 퍼즐은 의도적으로 어렵고 시간이 많이 걸리도록 설계되어 블록 체인에 새로운 블록을 추가하는 프로세스가 안전하고 분산되어 있습니다.

Bitcoin의 POW에서 광부의 역할

광부는 트랜잭션을 검증하고 새로운 블록을 생성하여 Bitcoin 네트워크에서 중추적 인 역할을합니다. 이를 위해 POW 알고리즘에 필요한 수학적 퍼즐을 해결하기 위해 경쟁합니다. 퍼즐을 해결 한 첫 번째 광부는 블록 체인에 새로운 블록을 추가하게되며 새로 힌트 된 bitcoin S와 거래 수수료로 보상을받습니다. 이 보상 시스템은 광부에게 네트워크에 참여하고 확보하도록 장려합니다.

POW 알고리즘은 어떻게 작동합니까?

Bitcoin의 POW 알고리즘에는 광부가 트랜잭션을 검증하고 블록 체인에 추가하기 위해 광부가 따라야하는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다.

• 거래 수집 : 광부는 Bitcoin 네트워크에서 확인되지 않은 거래 세트를 수집합니다. 그런 다음 이러한 거래는 블록으로 그룹화됩니다.

• 블록 생성 : 광부는 이전 블록의 해시, 트랜잭션의 메르클 루트, 타임 스탬프 및 NonCE (무작위 숫자)를 포함하는 블록 헤더를 만듭니다.

• 해싱 : 광부는 SHA-256 알고리즘을 사용하여 블록 헤더를 해시합니다. 목표는 네트워크의 난이도 대상을 충족시키는 해시를 찾는 것입니다. 해시가 적거나 동일 해야하는 숫자입니다.

• Nonce 조정 : 해시가 난이도 대상을 충족시키지 않으면 광부가 Nonce를 조정하고 다시 시도합니다. 이 과정은 유효한 해시가 발견 될 때까지 반복됩니다.

• 블록 제출 : 유효한 해시가 발견되면 광부는 새 블록을 네트워크에 제출합니다. 네트워크의 다른 노드는 블록을 확인하고 유효한 경우 블록 체인 사본에 추가합니다.

Bitcoin의 POW의 어려움 조정

약 10 분의 일관된 블록 시간을 유지하려면 Bitcoin의 POW 알고리즘에는 어려움 조정 메커니즘이 포함됩니다. 2016 년마다 네트워크는 이전 2016 블록을 채굴하는 데 걸리는 시간에 따라 난이도 대상을 다시 계산합니다. 블록이 예상보다 빠르게 채굴되면 어려움이 증가하여 유효한 해시를 찾기가 더 어려워집니다. 반대로, 블록이 예상보다 느리게 채굴되면 어려움이 감소하여 유효한 해시를 더 쉽게 찾을 수 있습니다. 이를 통해 네트워크의 총 계산 능력의 변화에도 불구하고 블록 생성 속도가 안정적으로 유지됩니다.

POW의 보안 및 탈 중앙화

Bitcoin의 POW의 보안은 수학 퍼즐을 해결하는 데 필요한 계산 노력에서 비롯됩니다. 공격자는 51%의 공격으로 알려진 시나리오 인 이중 지출 공격을 성공적으로 시작하기 위해 네트워크의 총 컴퓨팅 능력의 50% 이상을 제어해야합니다. 이 높은 진입 장벽으로 인해 악의적 인 행위자가 네트워크를 타협하는 데 매우 어렵고 비용이 많이 듭니다.

또한 POW는 필요한 하드웨어를 가진 사람이 채굴에 참여할 수 있도록함으로써 탈 중앙화를 촉진합니다. ASICS와 같은 특수 채굴 하드웨어의 증가로 인해 특정 지역의 광업 전력이 중앙 집중화되었지만 프로토콜의 개방 된 특성은 여전히 ​​다양한 참가자를 허용합니다.

에너지 소비 및 환경 영향

Bitcoin의 POW 중 가장 논쟁의 여지가있는 측면 중 하나는 에너지 소비입니다. 수학 퍼즐을 해결하는 과정에는 상당한 계산 능력이 필요하며, 이는 많은 양의 전기를 소비합니다. 비평가들은이 높은 에너지 소비는 지속 불가능하고 환경 악화에 기여한다고 주장한다. 그러나 지지자들은 광업에 사용 된 에너지가 재생 가능한 원천에서 비롯 될 수 있으며 POW가 제공하는 보안은 에너지 지출을 정당화한다고 지적합니다.

POW의 경제 인센티브

Bitcoin의 POW 시스템에 내장 된 경제 인센티브는 운영에 중요합니다. 광부는 새로 채굴 된 bitcoin S와 그들의 노력에 대한 거래 수수료로 보상을 받으므로 거래를 계속 검증하고 네트워크 보안을 유지하도록 장려합니다. 블록 보상이 대략 4 년마다 절반으로 절반이되면 광부의 주요 수입원으로서의 거래 수수료에 대한 의존이 증가합니다. 이 경제 모델은 광부가 Bitcoin 네트워크의 장기 건강 및 보안에 관심을 갖도록합니다.

자주 묻는 질문

Q : 해시 기능은 Bitcoin의 POW에서 어떻게 작동합니까?

A : Bitcoin의 POW에 사용 된 해시 함수는 SHA-256이며 입력 (블록 헤더)을 취하고 고정 크기 출력을 생성합니다. 목표는 네트워크의 난이도 대상을 충족시키는 해시를 찾는 것입니다. 이것은 블록 헤더에서 Nonce를 조정하고 유효한 해시가 발견 될 때까지 재사용하여 수행됩니다. 해시 함수는 편도로 설계되었으므로 해시를 쉽게 계산할 수 있지만 출력에서 ​​입력을 리버스 엔지니어링하기가 매우 어렵습니다.

Q : POW를보다 에너지 효율적인 합의 메커니즘으로 대체 할 수 있습니까?

A : POW는 에너지 집약적이지만 높은 수준의 보안 및 분산을 제공합니다. 스테이크 증명 (POS)과 같은 대체 합의 메커니즘은 에너지 효율적이지만 보안 및 분권화 측면에서 다른 트레이드 오프를 가질 수 있습니다. Bitcoin 커뮤니티는 현재 시스템이 네트워크 보안에 효과적인 것으로 입증 되었기 때문에 POW를 다른 메커니즘으로 대체하는 것에 대한 합의에 도달하지 못했습니다.

Q : 두 광부가 동시에 유효한 블록을 찾으면 어떻게됩니까?

A : 두 광부가 동시에 유효한 블록을 찾을 경우 블록 체인의 임시 포크가 발생할 수 있습니다. 네트워크는 한 분기가 다른 지점보다 길어질 때까지 네트워크가 계속 작동합니다. 그런 다음 광부는 더 긴 지점에 초점을 맞추고 짧은 지점이 버려집니다. 이 프로세스는 블록 체인이 일관되고 안전하게 유지되도록합니다.

Q : 블록 보상 절반은 POW 시스템에 어떤 영향을 미칩니 까?

A : 대략 4 년마다 발생하는 블록 보상 절반은 블록 당 1 개의 새로운 bitcoin S의 수를 절반으로 줄입니다. 이 사건은 광부에 대한 즉각적인 보상을 줄임으로써 POW 시스템에 영향을 미쳐 잠재적으로 수익성에 영향을 미칩니다. 그러나 블록 보상이 감소함에 따라 거래 수수료는 광부 소득의 더 중요한 부분이되어 네트워크를 계속 확보하도록 장려합니다.