작업증명과 발행량 상한

다시 계산하는 데 비용이 들게 만들기#

앞 챕터에서는 해시를 다시 계산해 고친 흔적을 지울 수 있었습니다. 해시 계산이 너무 싸기 때문입니다. 비트코인 백서의 해법은 블록 하나를 만드는 데 일부러 많은 계산이 들게 하는 것입니다. 이것을 작업증명조건에 맞는 해시를 찾기까지 많은 계산을 들였음을 보여 주는 방식입니다.이라고 부릅니다.

방법은 이렇습니다. 블록 안의 논스해시 결과를 바꾸려고 블록에 넣어 두고 하나씩 바꿔 보는 숫자입니다.라는 숫자를 하나씩 바꿔 가며 해시를 계산합니다. 그러다 해시가 0 여러 개로 시작하는 값이 나오면 성공입니다.[1] 요구하는 0이 많을수록 찾기는 훨씬 어려워집니다. 하지만 찾은 답이 맞는지는 해시 한 번으로 확인합니다.[1]

직접 해 보면 감이 옵니다. learncave 블록이라는 글자 뒤에 0부터 숫자를 붙여 가며 SHA-256을 계산했습니다. 그리고 결과가 0으로 몇 자리 시작하는지 셌습니다.

0을 한 자리 더 요구할 때마다 평균 시도는 16배로 늘어납니다. 16진수 한 자리가 0일 확률이 16분의 1이기 때문입니다. 실제 횟수는 운에 따라 평균보다 훨씬 적거나 많기도 합니다. 6개짜리는 1,700만 번 넘게 시도해서야 찾았습니다. 그래도 그 답이 맞는지는 계산 한 번으로 확인됩니다.

블록 간격과 난이도 조정#

장비가 빨라지면 블록도 점점 빨리 나올 것입니다. 그래서 블록이 너무 빨리 나오면 조건을 더 어렵게 바꿉니다.[1] 이것을 난이도 조정블록이 너무 빨리 나오면 조건을 어렵게, 늦게 나오면 쉽게 바꾸는 규칙입니다.이라고 합니다. NIST에 따르면 비트코인은 2,016블록마다 난이도를 다시 정합니다.[2] 그래서 블록이 대략 10분에 하나씩 나오고, 조정은 약 2주에 한 번 일어납니다.[2]

오래된 기록일수록 고치기 어려운 이유#

이제 앞 챕터의 질문으로 돌아갑니다. 과거 블록을 고친 사람은 그 블록의 작업증명을 다시 해야 합니다. 그 뒤에 쌓인 블록의 작업증명도 모두 다시 해야 합니다. 그동안 정직한 참여자들은 계속 새 블록을 쌓습니다. 고친 사람은 그들을 따라잡고 앞질러야 합니다.[1]

어느 사본을 따를지도 여기서 정해집니다. 참여자들은 언제나 가장 긴 사슬, 곧 작업이 가장 많이 들어간 사슬을 따릅니다.[1] 이것이 비트코인의 다수결입니다. IP 주소 하나에 한 표를 주면 주소를 많이 만든 사람이 이깁니다. 작업증명은 계산력에 따라 표를 주므로, 속이려면 실제 계산력을 갖춰야 합니다.[1]

백서는 공격자가 몰래 다른 사슬을 만들어 끝내 따라잡을 확률도 계산했습니다.[1] 받는 사람이 블록 6개를 기다린 경우를 그 식으로 계산하면 다음과 같습니다.

공격자의 계산력이 작으면 블록이 쌓일수록 확률이 빠르게 0에 다가갑니다. 하지만 절반에 가까워지면 기다리는 것만으로는 거의 막을 수 없습니다. 그래서 백서는 정직한 참여자의 계산력이 공격자보다 많아야 안전하다고 전제합니다.[1] NIST도 이런 공격은 어렵다기보다 비싸며, 오래된 블록일수록 더 비싸다고 설명합니다.[2]

채굴 보상: 새 코인은 어디서 나오는가#

누군가 이 비싼 계산을 맡아야 장부가 지켜집니다. 그래서 백서는 블록을 만든 사람에게 새 코인을 주기로 했습니다.[1] 중앙 발행 기관 없이 코인을 처음 나눠 주는 방법이면서, 네트워크를 지키게 하는 보상입니다. 백서는 이것을 금을 캐는 일에 견주었고, 들어가는 자원은 CPU 시간과 전기입니다.[1] 블록을 만드는 일을 채굴이라고 부르는 것도 이 비유에서 왔습니다.

보상에는 그 블록에 담긴 거래의 수수료도 더해집니다. 백서는 정한 수량의 코인이 다 풀리면 보상이 모두 수수료로 넘어갈 수 있다고 적었습니다.[1]

2,100만 개는 어디서 나오는가#

백서에는 “미리 정한 수량”이라는 말만 있고, 2,100만 개라는 숫자는 없습니다.[1] 그 숫자는 비트코인 소프트웨어의 규칙에서 나옵니다. 대표 구현인 Bitcoin Core는 블록 보상을 50 BTC에서 시작해 21만 블록마다 절반으로 줄입니다.[3] 코드 주석은 이것이 대략 4년마다 일어난다고 적고 있습니다.[3] 이 주기를 반감기블록 보상이 절반으로 줄어드는 주기입니다. 비트코인에서는 21만 블록입니다.라고 부릅니다.

첫 21만 블록 동안은 블록마다 50개, 다음은 25개, 그다음은 12.5개씩 나옵니다. 이렇게 절반씩 줄어드는 양은 끝없이 더해도 처음 몫의 두 배를 넘지 못합니다. 첫 21만 블록의 몫이 1,050만 개이므로, 총량은 2,100만 개에 다가갑니다.

그래프처럼 발행량 대부분은 처음 몇 번의 반감 안에 나옵니다.

그런데 실제 총량은 2,100만 개보다 조금 적습니다. 비트코인은 1 BTC를 1억 사토시비트코인을 세는 가장 작은 단위로, 1 BTC의 1억분의 1입니다.로 나눠 세고, 모든 금액을 사토시 단위 정수로 다룹니다.[4] 보상을 절반으로 줄일 때는 사토시 아래 소수점을 버립니다.[3] 이 규칙대로 다시 더하면 총량은 20,999,999.9769 BTC입니다. 2,100만 개보다 0.0231 BTC 적습니다.

보상은 반감을 거듭하다가 33번째 반감에서 0이 됩니다. 비트코인 네트워크는 2009년에 출범했습니다.[2] 블록이 평균 10분마다 나온다면, 새 코인이 끊기는 때는 2140년 무렵입니다.

COIN = 100_000_000                      # 1 BTC = 1억 사토시
total = sum(210_000 * ((50 * COIN) >> h) for h in range(64))
print(total)          # 2099999997690000 (사토시)
print(total / COIN)   # 20999999.9769 (BTC)

발행량 상한이 약속하지 않는 것#

상한은 비트코인이 몇 개까지 생기는지만 정합니다. 그 한 개로 무엇을 얼마나 살 수 있는지는 정하지 않습니다. 영란은행은 디지털 화폐가 예금이나 지폐와 달리 누구의 부채도 아니라고 설명합니다. 참여자들이 의미 있다고 합의하는 만큼만 의미를 갖는다는 것입니다.[5] 돈의 액면 금액과 구매력일정한 돈으로 살 수 있는 물건과 서비스의 양입니다.명목 수익률과 실질 수익률 챕터에서 보기을 구분하는 법은 명목 수익률과 실질 수익률에서 다뤘습니다.

반대 의견도 있습니다. 영란은행은 공급이 미리 고정된 화폐가 경제의 주된 돈이 되면 물가 하락(디플레이션)을 부를 수 있다고 지적했습니다. 가격과 실물 경제의 출렁임도 키울 수 있다고 봤습니다.[5]

상한이 자연법칙이 아니라 소프트웨어 규칙이라는 점도 기억해 둘 만합니다. NIST는 개발자와 채굴자, 사용자가 저마다 영향력을 가진다고 설명합니다. 충분한 사용자가 받아들이면 규칙을 바꾼 갈래(포크)가 생길 수 있습니다.[2]

보상이 줄면 채굴 수익이 전기 요금에 못 미칠 수 있다는 걱정도 있습니다. NIST는 그러면 블록이 늦게 나오고 공격에 약해질 수 있다고 보고, 이를 블록체인의 한계로 꼽습니다.[2]

이렇게 발행된 코인도 결국 장부의 한 줄입니다. 그 한 줄을 누가 옮길 수 있는지는 무엇이 정할까요? 다음 챕터에서 개인 키거래에 서명하는 비밀 값입니다. 이것을 가진 사람이 그 코인을 옮길 수 있습니다.지갑, 개인 키, 거래소 보관 챕터에서 보기와 지갑, 거래소 보관거래소 같은 제3자가 고객 자산의 개인 키를 대신 관리하는 방식입니다.지갑, 개인 키, 거래소 보관 챕터에서 보기의 차이를 다룹니다.

용어 정리

작업증명

조건에 맞는 해시를 찾기까지 많은 계산을 들였음을 보여 주는 방식입니다.

논스

해시 결과를 바꾸려고 블록에 넣어 두고 하나씩 바꿔 보는 숫자입니다.

난이도 조정

블록이 너무 빨리 나오면 조건을 어렵게, 늦게 나오면 쉽게 바꾸는 규칙입니다.

반감기

블록 보상이 절반으로 줄어드는 주기입니다. 비트코인에서는 21만 블록입니다.

사토시

비트코인을 세는 가장 작은 단위로, 1 BTC의 1억분의 1입니다.

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