채굴과 작업 증명

채굴은 비트코인에서 다음 블록을 누가 추가할지 정하는 방식이자, 새 비트코인이 유통되기 시작하는 방법입니다. 채굴자들은 추측으로 답을 찾는 퍼즐에 컴퓨팅 파워를 쏟아부으며 경쟁합니다. 이 레슨에서는 그 퍼즐과, 그것이 네트워크를 보호하는 이유를 설명합니다.

채굴자가 하는 일

채굴자는 대기 중인 거래를 모아 후보 블록을 만들고, 거래가 규칙에 맞는지 확인합니다. 네트워크는 채굴자가 경쟁에서 이기기 전까지 그 블록을 받아들이지 않습니다.

퍼즐

채굴자는 블록에 논스(nonce)라는 숫자를 넣고 해시를 계산합니다. 규칙은 블록의 해시가 네트워크가 정한 목표값보다 작아야 한다는 것입니다. 해시는 예측할 수 없으니 지름길이 없습니다. 채굴자는 숫자를 바꿔 다시 시도합니다.

네트워크 전체에서 채굴 장비들은 초당 수백 해(垓) 번에 이르는 추측을 합니다. 유효한 해시를 처음 찾은 채굴자가 블록을 전파하면, 다른 노드는 단 한 번의 계산으로 그것을 확인할 수 있습니다. 만들기는 어렵고 확인하기는 쉽다. 이것이 작업 증명입니다.

보상

이긴 채굴자는 새로 만들어진 비트코인과 블록에 담긴 거래들이 낸 수수료를 받습니다. 새 비트코인이 만들어지는 길은 이것뿐입니다. 2024년 4월부터 새로 만들어지는 몫은 블록당 3.125비트코인이며, 이것이 어떻게 줄어드는지는 레슨 5에서 다룹니다.

난이도가 블록 간격을 10분으로 유지한다

채굴자가 늘어나면 블록이 더 빨리 나오기 시작할 겁니다. 그래서 네트워크는 2,016블록마다, 약 2주마다 목표값을 조정해 평균을 10분으로 되돌립니다. 채굴 파워가 늘면 퍼즐이 어려워질 뿐, 비트코인이 더 생기지는 않습니다.

이것이 네트워크를 지키는 이유

기록을 다시 쓰려면 공격자는 바꾸려는 블록과 그 뒤의 모든 블록에 대해 작업 증명을 다시 해야 합니다. 그런 다음 정직한 체인을 앞질러야 하는데, 여기에는 나머지 네트워크 전체를 합친 것보다 많은 컴퓨팅 파워가 필요합니다. 이를 흔히 51% 공격이라고 합니다.

비트코인에서는 장비와 전기에 드는 비용이 억지력이 됩니다. 규모가 작은 작업 증명 코인은 더 쉬운 표적입니다. MIT 연구진은 2019년 이후 이런 코인에서 40건이 넘는 대규모 체인 재작성을 기록했습니다.

대가: 에너지

작업 증명은 설계상 전기를 많이 쓰며, 이것이 가장 큰 비판입니다. 케임브리지 연구진은 2023년 비트코인 채굴이 약 120테라와트시, 전 세계 전력 수요의 0.2%에서 0.9%를 사용했다고 추정했습니다. 오늘날 채굴은 전용 장비로, 대개 대형 시설에서 이루어지며, 채굴자들은 힘을 모아(풀) 보상을 나눕니다.

다른 방식으로 보안을 유지하는 네트워크도 있습니다. 이더리움은 2022년 9월 지분 증명이라는 방식으로 전환해 에너지 사용량을 약 99.95% 줄였습니다. 레슨 8에서 다룹니다.