블록체인 및 블록 구성요소에 관한 정의

안녕하세요. 어미새입니다.

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비트코인의 블록체인 구조를 이해하기 위해서는 해시 함수에 대한 개념정리가 먼저 필요합니다.

해시함수

1. 해시함수는 임이의 길이를 갖는 메시지를 입력받아 고정된 길이의 해시값을 출력하는 함수이다.

2. 해시 함수를 사용하는 목적은 메시지의 오류나 변조를 탐기 위해, 즉 데이터의 무결성을 제공하기 위해 사용한다.

해시함수의 특징

1. 어떤 입력 값에도 항상 고정된 길이의 해시 값을 출력한다.

2. 입력 값의 아주 일부만 변경되어도 전혀 다른 결과 값을 출력한다.(눈사태 효과)

3. 출력된 결과 값을 토대로 입력 값을 유추할 수 없다.

4. 입력 값은 항상 동일한 해시 값을 출력한다.

해시 함수에 대한 보다 자세한 내용을 원하시는 분은 이전에 작선 포스팅을 참조하시면 좋을것 같습니다. (http://withbabybird.tistory.com/6)

본 포스팅에서는 비트코인의 블록체인 구성 요서에 대한 간략한 개요정도만 설명할 예정이며, 추후 각 구성요서에 대한 개별 포스팅을 진해하여 자세한 내용을 다루도록하겠습니다.

블록체인(Block-chain)

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블록체인 기술은 블록과 블록을 체인형태(링크드 리스트)로 연결한 자료구조를 사용합니다. 블록체인 기술은 분산 컴퓨팅 기반의 데이터 위변조 방지 기술로써, 데이터를 '블록' 단위로 관리합니다. 블록체인 기술은 분산되고, 독립적인 데이터 관리를 가능하도록 도와주며, 네트워크에 연결된 모든 사용자들이 블록체인 데이터의 변경 결과를 열람할 수 있으며, 합이 알고리즘에 의해 새롭게 추가되는 블록의 검증이 이루어지고, 검증된 블록만들 기존의 블록체인에 연결하여 데이터 위변조를 방지할 수 있게됩니다. 즉 블록체인 기술은 분산되고 독립적인 공통 장부(원장, Ledger) 관리 기술이라고 할 수 있습니다.

비트코인 시스템은 블록체인 기술을 통해 순수하게 사용자들로만 이루어진, 그리고 조작이나 통제가 불가능한 금융 시스템을 만들 수 있게 되었습니다.

'블록(Block)'

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블록은 블록체인의 원소 개념으로, 다수의 트랜잭션(거래 정보)를 가지고 있으며, 데이터 베이스(블록 체인)에 저장하기 위한 데이터 묶음(트랜잭션 묶음)이라고 생각하시면 좋을것 같습니다. 블록의 이름은 Height(높이)라는 용어로 불리며, 블록체인을 길게 이어진 수평선으로 보는 것이 아니라 한 칸 한 칸 쌓아나가 탑의 형태로 구성된다고 생각하여 Height(높이)라는 말을 쓴다고 합니다. 하지만 이 이름은 정확한 블록의 이름이 아니며, 블록의 정확한 이름은 블록의 식별자 역할을 수행하는 블록의 해시 값입니다.

비트코인 시스템에 적용된 블록체인의 '블록'은 평균 10분에 한번식 생성될 수 있도록 설게되었으며, 블록의 크기는 1MB로 약 1800 - 4200건의 거래내역을 담을 수 있습니다. 비트코인의 블록체인에 저장되는 '블록'은 크게 블록 헤더정보와, 블록 바디정보로 구분할수있습니다.

블록 헤더 : 블록 헤더는 전반적인 블록의 상태 정보를 나타내며, 버전(Version), 이전 블록 해시(Previous block hash), 머클 루트(Merkle Root), 타임(Time), 난이도 목표(bits), 논스(Nonce) 정보로 구성됩니다.

블록 바디 : 블록 바디에는 다수의 거래 정보(트랜잭션)로 구성됩니다.

'블록 해시(Hash of the block)'

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블록 해시는 블록의 식별자 역할을 수행하며, 블록 헤더 정보인 버전, 이전 블록 해시, 머클 루트, 타임, bits, 논스정보를 각 표현식에 맞게 변경한 후 합산하여 SHA256 해시함수를 통해 출력된 결과 값입니다,

'버전'

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비트코인 네트워크의 버전 정보를 의미합니다. 해당 블록이 생성되는 시점에서 네트워크에서 사용되었던 버전 정보를 기록합니다.

'이전 블록 해시(Previousblockhash)'

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블록체인의 자료구조는 링크트 리스트 형태로 구성됩니다. 블록이 생성되는 시점에서 이전 블록의 정보를 참조하여 블록이 체인 형태로 연결될 수 있도록 도와주는 역할을 수행합니다.

위의 그림처럼 각 블록의 헤더 정보에는 이전 블록의 해시정보를 가지고 있습니다. 각 블록이 이전 블록의 해시 정보를 가지고 있기 때문에 각 블록이 서로 서로 연결되어 있는 구조가 될 수 있습니다.

'머클 루트(Merkle Root)'

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'머클 루트'는 블록의 바디 부분에 저장된 트랜잭션(거래 정보) 들의 해시 트리라고 생각하시면 되겠습니다. 각 트랜잭션과 가까운 노드 끼리 쌍을 지어 해시 값을 구하여 최종적으로 구해진 해시 값이 머클루트 해시 값이 되겠습니다.

머클루트의 역할은 아래와 같습니다.

1. '머클루트'(머클해시)값을 통해 단일 블록 내에 존재하는 트랜잭션의 무결성을 검증할 수 있다.

2. '머클루트'(머클해시)값을 이용하여 블록의 해시 값을 생성하였기 때문에 블록의 해시의 무결성도 함께 검증할 수 있다.

쉽게 말해 해당 블록이 유효한지에 대한 무결성을 검증하기 위한 요소가 머클루트 혹은 머클해시라는 구성요소입니다.

'타임(Time)'

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해당 블록의 대략적인 생성 시간을 의미합니다. 타임 스탬프는 유닉스 기준일 자로 표시되며 1970년 1월 1일 자정부터 경과한 시간을 초 단위로 계산한 값입니다.

'bits'

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bits는 난이도 해시 목표 값을 의미하는 지표입니다. 이 부분에 대해서는 마이닝 즉 채굴이 어떻게 이루어지는지에 대한 포스팅에서 자세히 다루도록 하겠습니다.

'Nonce'

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난스는 블록을 만드는 과정에서 해시 값을 구할 때 필요한 재료 역할을 수행합니다. 이 부분에 대해서도 채굴과 관련된 포스팅에서 자세히 다루도록 하겠습니다.

이것으로 비트코인의 블록체인 기술 및 구성요소에 대한 시간을 마치도록 하겠습니다. 각 구성요소에 대한 자세한 내용은 추후 개별 포스팅을 통해 심도있게 다루겠습니다.

긴글 읽어주셔서 정말 감사합니다!

[참고 사이트]

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https://steemit.com/kr/@jsralph/merkle-trees

https://steemit.com/kr/@feyee95/1-1

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bitcoin_block_structure.svghttp://hanaloum.blogspot.kr/2014/06/block-1_9584.htmlhttps://www.slideshare.net/YechanAn/blockchain-77203988http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=renucs&logNo=220958282185&parentCategoryNo=&categoryNo=36&viewDate=&isShowPopularPosts=false&from=postViewhttps://homoefficio.github.io/2016/01/23/BlockChain-%EA%B8%B0%EC%B4%88-%EA%B0%9C%EB%85%90/http://privacy.jiransoft.co.kr/%EB%B9%84%ED%8A%B8%EC%BD%94%EC%9D%B8%EA%B3%BC-%EB%B8%94%EB%A1%9D%EC%B2%B4%EC%9D%B8%EA%B8%B0%EC%88%A0/https://brunch.co.kr/@ppineapple17/1