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난이도 조절

비트코인에서 난이도 조절은 블록체인 네트워크에서 블록 생성 속도를 일정하게 유지하기 위한 메커니즘이며, 약 10분마다 새로운 블록이 채굴되도록 설계되어 있습니다. 이 기능은 네트워크의 해시 레이트 변화에 따라 작동하며, 난이도 조절 알고리즘이 이를 조절합니다.

난이도 조절의 주요 과정은 다음과 같습니다.

• 네트워크의 총 해시 레이트가 증가하면, 즉 더 많은 채굴자들이 참여하거나 기존 채굴자들의 채굴 장비가 업그레이드되면, 블록 생성 속도가 빨라질 수 있습니다. 이 경우 난이도 알고리즘이 블록 생성 난이도를 높여 작업 증명 과정이 어려워지도록 조정합니다.

• 반대로 네트워크의 총 해시 레이트가 감소하면, 블록 생성 속도가 느려질 수 있습니다. 이때 난이도 알고리즘이 블록 생성 난이도를 낮춰 작업 증명 과정이 쉬워지도록 조정합니다.

비트코인 네트워크에서는 대략 2,016개의 블록이 생성된 후 난이도 조절 알고리즘이 작동하게 됩니다. 이는 약 2주에 한 번씩이며, 이전 2,016개 블록의 생성 시간을 평가하여 새로운 난이도를 계산합니다. 이렇게 함으로써 블록 생성 시간이 대략 10분이 되도록 유지하고, 비트코인 네트워크가 안정적으로 작동하도록 보장합니다.

합의

비트코인 합의 알고리즘은 네트워크 참여자들이 동일한 정보를 갖고 일관된 상태를 유지하도록 돕는 메커니즘입니다. 비트코인에서 사용되는 합의 알고리즘은 작업 증명(Proof of Work, PoW)라고 합니다.

작업 증명(PoW) 알고리즘의 핵심 원리는 참여자들이 어떤 계산 문제를 풀어서 해당 문제의 해답을 찾는 것입니다. 이 계산 문제는 해시 함수를 이용하여 난이도를 조절할 수 있으며, 채굴자들이 해결하기에 어려운 문제입니다. 참여자들은 블록을 생성하기 위해 이 계산 문제를 풀고, 문제의 해답을 찾아야 합니다. 해답을 찾은 참여자는 새로운 블록을 네트워크에 제출할 수 있으며, 그에 따라 보상을 받게 됩니다.

비트코인에서 사용되는 작업 증명 알고리즘이 최장 체인 규칙(Longest Chain Rule)을 따릅니다. 즉, 참여자들은 항상 가장 긴 체인을 선택하고, 이를 블록체인의 현재 상태로 인정합니다. 이를 통해 참여자들은 일관된 상태를 유지하고, 이중 지불 문제와 같은 문제를 방지할 수 있습니다.

작업 증명 알고리즘은 참여자들의 이기적인 행동을 활용하여 네트워크의 안정성을 유지합니다. 즉, 참여자들이 규칙을 따르고 정직하게 행동하면 경제적 이익을 얻을 수 있도록 설계되어 있습니다. 이를 통해 비잔틴 장애 허용 문제를 해결하고, 블록체인 시스템의 안전성과 신뢰성을 보장합니다.

작업 증명

작업 증명(Proof of Work, PoW)은 블록체인 기반의 합의 알고리즘 중 하나로 비트코인과 같은 암호화폐에서 널리 사용되고 있습니다. PoW는 참여자들이 특정 작업을 완료하여 그 결과를 제출함으로써 네트워크의 합의를 이루는 방식입니다.

작업 증명의 핵심 원리는 다음과 같습니다.

• 참여자들은 해시 함수를 사용하여 특정한 계산 문제를 풉니다. 이 계산 문제는 난이도를 조절할 수 있으며, 참여자들이 해결하기에 어려운 문제입니다.

• 참여자들은 이 계산 문제의 해답을 찾기 위해 계산 작업을 수행합니다. 이 과정에서 시간, 에너지 및 컴퓨팅 자원이 소비됩니다.

• 참여자가 문제의 해답을 찾으면, 그 결과를 네트워크에 제출합니다. 이를 '작업 증명'이라고 하며, 네트워크의 다른 참여자들은 이 결과를 쉽게 검증할 수 있습니다.

• 작업 증명을 완료하고 검증된 참여자는 보상을 받게 됩니다. 비트코인의 경우 새로 채굴된 블록에 포함된 거래 수수료와 새로 생성된 비트코인을 보상으로 받습니다.

블록 보상

비트코인 블록 보상은 채굴자들에게 블록을 생성하고, 거래를 검증하는 과정에서 지급되는 인센티브입니다. 블록 보상은 새로 생성된 비트코인과 거래 수수료로 구성됩니다.

• (새로 생성된 비트코인) 비트코인의 초기 블록 보상은 50 BTC였습니다. 이 보상은 약 210,000 블록이 생성될 때마다 절반으로 감소하는데 이를 '반감기'라고 합니다. 첫 번째 반감기 이후 블록 보상은 25 BTC가 되었고, 그 다음 반감기 이후에는 12.5 BTC, 그리고 현재는 6.25 BTC입니다. 이러한 방식으로 총 비트코인 발행량은 약 2,100만 개로 제한됩니다.

• (거래 수수료) 거래자들은 자신의 거래가 블록에 빠르게 포함되기 원할 경우 채굴자에게 거래 수수료를 지불할 수 있습니다. 채굴자들은 이 수수료를 추가 수익으로 받게 되며, 이는 블록 보상의 일부가 됩니다. 거래 수수료는 거래의 크기와 네트워크의 현재 상황에 따라 다양합니다.

블록 보상은 비트코인 채굴자들에게 경제적 인센티브를 제공하며, 이를 통해 네트워크의 보안을 유지하고 비트코인이 탈중앙화된 시스템으로 작동할 수 있도록 합니다. 블록 보상이 점차 감소함에 따라 거래 수수료가 채굴자들의 주요 수익원이 될 것으로 예상되며, 이는 비트코인 네트워크의 지속 가능성을 보장하는데 중요한 역할을 할 것입니다.

반감기

반감기(Halving)는 비트코인 채굴 보상이 절반으로 감소하는 주기를 의미합니다. 비트코인 시스템은 총 발행량이 2,100만 개로 제한되어 있기 때문에 시간이 지남에 따라 새로운 비트코인의 발행 속도를 줄여나가는 방식으로 이 제한을 유지합니다. 이를 위해 약 210,000개의 블록마다 블록 보상이 절반으로 감소합니다.

비트코인은 2009년에 처음 시작되었을 때 블록 보상은 50 BTC였습니다. 첫 번째 반감기가 발생한 2012년, 블록 보상은 25 BTC로 줄었습니다. 두 번째 반감기는 2016년에 발생하여 블록 보상이 12.5 BTC로 감소했고, 세 번째 반감기는 2020년에 이뤄져서 블록 보상은 현재 6.25 BTC입니다.

이러한 반감기를 통해 비트코인의 발행 속도가 점차 느려지며, 최종적으로 2,100만 개의 총 발행량에 도달하게 됩니다. 이 과정은 비트코인의 희소성을 보장하며, 디지털 골드로써의 가치를 높입니다. 그러나 반감기로 인해 채굴자들의 보상이 줄어들기 때문에 채굴의 난이도와 경쟁력이 증가하며, 블록체인 네트워크의 보안성을 유지하기 위한 채굴자들의 인센티브를 지속적으로 조정할 필요가 있습니다.