학습일: 2026. 10. 22.
Ⅰ. 블록체인의 개념
1. 정의
- 거래 기록을 일정 단위(블록)로 묶고, 각 블록에 직전 블록의 해시값을 기재하여 사슬 형태로 연결한 분산 장부
- 동일한 장부 사본을 다수 참여자가 보관하며, 새 블록의 추가는 사전에 정한 합의 규칙에 따름
2. 구성 요소
| 용어 |
내용 |
| 블록(Block) |
일정 시간 동안의 거래를 묶은 기록 단위 |
| 해시(Hash) |
입력값을 고정 길이 값으로 변환한 결과. 입력이 1비트만 달라도 결과가 전혀 달라짐 |
| 체인(Chain) |
각 블록 헤더에 직전 블록의 해시를 기재하여 연결한 구조 |
| 분산 원장 |
중앙 관리자 없이 다수가 동일한 장부 사본을 보관하는 방식 |
| 합의(Consensus) |
어느 블록을 장부에 추가할지 결정하는 규칙 |
3. 위변조가 어려운 이유
- 특정 블록의 내용을 수정하면 해당 블록의 해시가 변경됨
- 다음 블록에 기재된 이전 해시와 불일치하게 되어 연결이 끊어짐
- 은폐하려면 이후 모든 블록을 다시 생성해야 하고, 다른 참여자 다수의 사본보다 앞서야 함
4. 한계
- 입력 단계의 진실성은 보장하지 않음. 최초 기록이 허위이면 위조 불가능한 허위 기록이 됨
- 다수 참여자의 합의가 필요하여 처리 속도가 느리고 비용(전력·수수료)이 큼
- 기록 수정이 불가능하므로 오류는 새 거래를 추가하는 방식으로만 정정함
Ⅱ. 등장 배경
1. 사토시 나카모토의 역할
-
-
- 비트코인 백서 발표, 2009. 1. 3. 최초 블록(제네시스 블록) 생성
- 기존 기술을 조합하고, 그 위에 개방형 네트워크용 합의 방식을 새로 설계함
- 정체는 현재까지 밝혀지지 않음. 본인이라 주장한 인물에 대해 2024년 영국 법원이 사토시가 아니라고 판단함
- ’블록체인’이라는 용어는 백서에 사용된 표현이 아니며, 이후 정착된 명칭임
2. 선행 기술
| 연도 |
기술 |
블록체인에서의 역할 |
| 1979 |
머클 트리 |
다수 거래를 하나의 요약값으로 압축 |
| 1982 |
비잔틴 장군 문제 정식화 |
배신자가 섞인 집단의 합의 이론 |
| 1991 |
해시 사슬 타임스탬프(하버·스토네타) |
기록의 선후·불변성 보장 |
| 1997 |
해시캐시(애덤 백) |
작업증명의 원형 |
| 1998 |
b-money, bit gold |
탈중앙 디지털 화폐 구상(미완성) |
| 기존 |
공개키 암호·전자서명, P2P 네트워크 |
소유 증명, 장부 사본 공유 |
3. 핵심 문제 — 이중지불
- 디지털 정보는 복제 비용이 없어 같은 돈을 두 번 사용하는 문제가 발생함
- 종전에는 은행이 유일한 장부 관리자로서 사용 여부를 판정함
- 은행 없이 해결하려면 다음 두 문제를 넘어야 함
| 문제 |
내용 |
| 비잔틴 장군 문제 |
일부 참여자가 거짓 정보를 전달해도 정직한 참여자 전원이 같은 결론에 도달해야 함 |
| 시빌 공격 |
가상 신분을 무제한 생성하여 다수결을 장악하는 공격 |
4. 비잔틴 장군 문제의 결론
- 서명 없는 메시지 기준, 배신자 수를 f라 할 때 전체 참여자가 3f + 1명 이상이어야 합의 가능(배신자 1/3 미만)
- 3명 중 1명이 배신자인 경우: 충성스러운 부관이 받는 정보가 ’사령관이 배신한 경우’와 ’다른 부관이 배신한 경우’에 동일하여 구별 불가
- 4명 중 1명이 배신자인 경우: 받은 명령을 서로 공유하고 다수결로 결정하면 합의 가능
- 위조 불가능한 서명을 사용하면 전달자가 내용을 변조할 수 없어 배신자 수와 무관하게 해결 가능
- 비잔틴 장군 문제는 1982년 램포트 등이 제시한 가상의 사고실험이며 역사적 사건이 아님
5. 사토시의 해법(나카모토 합의)
- 작업증명을 합의 수단으로 사용: 표를 참여자 수가 아니라 투입한 계산량으로 셈
- 누적 작업량이 가장 많은 사슬을 정본으로 인정
- 정직한 기록에 신규 코인을 보상하여 협조가 공격보다 유리하도록 설계
6. 시대적 조건(2008년 전후)
- 사회: 금융위기로 금융기관 신뢰 하락. 제네시스 블록에 은행 구제금융 관련 신문 1면 제목을 기재함
- 기술: 초고속 인터넷, P2P 네트워크 운영 경험, 개인 PC 연산력 확보
- 선례: 1990년대 디지털 화폐(DigiCash, e-gold 등)는 운영 주체가 있어 파산·폐쇄됨
7. 비트코인과 블록체인의 관계
- 백서의 주제는 ’개인 간 전자 현금(Peer-to-Peer Electronic Cash)’이며, 블록체인은 이를 위한 장부 구조로 함께 탄생함
- 블록체인을 비트코인과 분리하여 범용 기술로 활용하는 흐름은 2014~2015년경부터 형성됨(이더리움 등)
- 비트코인 코드는 공개되어 있어 복제 가능하나, 참여자·계산력·유동성·운영 이력은 복제되지 않음
- 참여자가 적은 복제 체인은 소규모 계산력으로도 과반 장악이 가능하여 실제 51% 공격 피해 사례가 있음
Ⅲ. 블록의 구조
1. 블록 헤더(80바이트, 6개 항목)
- 형식(항목 수·순서·크기)은 2009년 이후 변경된 적 없음. 각 항목의 값은 블록마다 다름
| 순서 |
항목 |
크기 |
값의 결정 방식 |
| ① |
버전 |
4바이트 |
프로토콜 규칙 및 업그레이드 신호 |
| ② |
이전 블록 해시 |
32바이트 |
직전 블록으로 자동 결정 |
| ③ |
머클 루트 |
32바이트 |
블록에 포함된 거래 목록으로 자동 계산 |
| ④ |
시각 |
4바이트 |
채굴자가 기재, 허용 범위 제한 |
| ⑤ |
난이도 목표(bits) |
4바이트 |
2,016블록마다 자동 조정 |
| ⑥ |
논스 |
4바이트 |
조건 충족 시까지 변경하며 탐색 |
2. 항목별 유의사항
(1) 버전
- 블록마다 1씩 증가하는 일련번호가 아니라 적용 규칙의 개정판 표시임
- 2009~2013년 초 1, 이후 2·3·4로 변경, 2016년부터 0x20000000 기반 비트 신호 방식(BIP9)
- 0x20000000의 앞 3비트는 001로 고정, 나머지 비트는 업그레이드 찬성 신호로 사용(예: 2021년 탭루트는 2번 비트, 신호 0x20000004, 90% 이상 찬성으로 확정)
- 현재 장비는 가운데 16비트(13~28번)를 논스 보조용으로도 사용함(BIP320, 버전 롤링)
(2) 블록 높이
- 블록 번호(높이)는 헤더에 없음. 제네시스부터 연결 순서를 세어 산출함
- 블록 간 순서는 번호가 아닌 이전 블록 해시로 보장됨
(3) 시각
- 블록의 완성 시각이 아니라 해시 계산 전에 기재하는 작성 시각임
- 직전 11개 블록 시각의 중앙값보다 늦어야 하고, 네트워크 시각보다 2시간을 초과하여 앞설 수 없음
- 따라서 뒤 블록의 시각이 앞 블록보다 이른 경우가 존재함
3. 블록 본문
- 거래 개수와 거래 목록으로 구성됨
- 첫 번째 거래는 보상 거래(코인베이스)로, 이전 거래 참조가 없고 채굴자가 자신의 주소를 기재함
- 보상 거래의 메모란은 자유 기재가 가능함
4. 머클 루트
- 거래별 해시를 둘씩 묶어 다시 해시하는 과정을 하나가 남을 때까지 반복한 값
- 홀수 개인 경우 마지막 값을 복제하여 짝을 맞춤
- 거래가 1건이면 해당 거래의 해시가 곧 머클 루트임
- 거래 1건만 변경되어도 머클 루트 → 헤더 → 블록 해시가 연쇄적으로 변경됨
Ⅳ. 제네시스 블록(블록 #0)
1. 개요
- 비트코인 최초 블록으로, 사토시가 직접 생성하여 프로그램 소스코드에 고정값으로 내장함
- 총 285바이트 = 헤더 80바이트 + 거래 개수 1바이트 + 거래 1건 204바이트
2. 헤더 값
| 항목 |
값 |
| ① 버전 |
1 |
| ② 이전 블록 해시 |
전부 0 (직전 블록 없음) |
| ③ 머클 루트 |
4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b |
| ④ 시각 |
2009-01-03 18:15:05 UTC (한국시간 2009-01-04 03:15:05) |
| ⑤ 난이도 목표 |
1d00ffff (최저 난이도) |
| ⑥ 논스 |
2,083,236,893 |
| 블록 해시 |
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f |
3. 거래 1건(204바이트)의 구성
| 항목 |
내용 |
| 거래 버전 |
1 |
| 이전 거래 참조 |
전부 0 (신규 발행) |
| 메모란 |
2009. 1. 3.자 영국 더타임스 1면 제목(은행 2차 구제금융 임박 관련) |
| 금액 |
50 BTC (5,000,000,000 사토시) |
| 받는 조건 |
사토시의 공개키(65바이트) |
| 잠금 시간 |
0 |
- 메모란의 신문 제목은 해당 일자 이전에 블록이 생성될 수 없었음을 증명하는 기능을 함
- 제네시스 블록의 보상 50 BTC는 구조상 사용 불가능함
- 공개키에 대응하는 주소는 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa이며, 이후 타인의 송금이 누적되어 잔액이 50 BTC를 초과함
4. 사토시의 관여 범위
| 구분 |
항목 |
| 직접 결정 |
① 버전, ④ 시각, ⑤ 난이도, 메모란 문구, 보상액, 받는 공개키 |
| 사실상 강제 |
② 이전 해시(0), 이전 거래 참조(0) |
| 자동 산출 |
③ 머클 루트 |
| 계산으로 탐색 |
⑥ 논스(값을 선택할 수 없음) |
| 결정 불가 |
블록 해시 |
5. 내용 변경 시의 결과(계산 검증)
| 가정 |
머클 루트 |
| 실제 |
4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b |
| 거래 버전을 0으로 기재 |
8f643f1582ed91b9983d90b26505fb288cbcb2dcc9456dcadb8c7b3e965401b7 |
| 메모란 문구를 다른 문장으로 기재 |
e3bdbe66a49682ffc82e1c1c5e635ad06f67495d0004d98e1bad25f1b9f4042e |
- 위 두 가정에서 기존 논스를 그대로 사용하면 블록 해시가 목표값을 통과하지 못함
- 내용이 1바이트만 달라도 논스를 새로 탐색해야 하고, 이후 모든 블록의 이전 해시가 달라짐
6. 생성 직후의 경과
| 일자(UTC) |
내용 |
| 2009-01-03 |
제네시스 블록 |
| 01-03 ~ 01-08 |
6일간 후속 블록 없음(사유 불명) |
| 01-08 ~ 09 |
비트코인 v0.1 공개 |
| 01-09 02:54:25 |
블록 #1 생성(이전 해시 칸에 제네시스 해시 기재) |
| 01-12 |
블록 #170, 최초 송금(사토시 → 할 피니 10 BTC) |
| 2009-12-30 |
최초 난이도 상승 |
| 2010-05-22 |
피자 2판을 10,000 BTC에 구매 |
| 2010-12 |
사토시의 마지막 공개 게시글 |
- 비트코인 v0.1은 제네시스 블록을 생성한 도구가 아니라, 제네시스 블록을 내장하여 배포한 최초의 공식 프로그램임
- 장부 보관·검증, 전파, 지갑, 채굴 기능을 포함하며, 이후 ’비트코인 코어’로 명칭이 변경됨(2014)
- 실행 시 제네시스 블록을 새로 채굴하지 않고 내장값의 해시를 확인한 후 시작함
Ⅴ. 해시와 작업증명
1. 블록 해시 산출 절차
① 헤더 6개 항목을 순서대로 연결(80바이트). 숫자는 작은 자리부터 저장(리틀 엔디언)
② SHA-256 1차 계산
③ 1차 결과에 SHA-256 2차 계산
④ 결과의 바이트 순서를 뒤집어 표시
제네시스 블록 적용 결과
- 1차: af42031e805ff493a07341e2f74ff58149d22ab9ba19f61343e2c86c71c5d66d
- 2차: 6fe28c0ab6f1b372c1a6a246ae63f74f931e8365e15a089c68d6190000000000
- 표시값: 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
2. 작업증명의 조건
- 블록 해시 ≤ 목표값
- 목표값은 헤더 ⑤의 압축 표기를 풀어낸 값임(예: 1d00ffff → 00000000ffff0000…0000)
- 비교 대상은 ’난이도’가 아니라 ’목표값’임
| 구분 |
의미 |
어려움과의 관계 |
| 목표값 |
해시가 이 값 이하여야 통과하는 기준선 |
낮을수록 어려움 |
| 난이도 |
최초 목표값 대비 몇 배 어려운지를 나타낸 수치 |
높을수록 어려움 |
3. 해시값의 대소 비교
- 해시값은 16진법으로 표기한 64자리 숫자임
- 16진법은 한 자리에 0~15를 사용하며 10~15를 a~f로 표기함(a=10, b=11, c=12, d=13, e=14, f=15)
- 자릿수가 같으므로 앞자리부터 비교하여 처음 달라지는 자리에서 대소가 결정됨
제네시스 블록 비교
- 목표값: 00000000ffff0000…
- 블록 해시: 000000000019d668…
- 9번째 자리에서 목표값 f(15) > 해시 0 → 통과
- 10진법 환산 시 목표값 68자리, 블록 해시 65자리이며 목표값이 약 2,536배임
4. 작업증명의 특성
- 해시 결과는 예측할 수 없으므로 논스를 변경하며 반복 대입하는 방법밖에 없음
- 조건을 충족하는 논스는 여러 개일 수 있으며 먼저 찾은 것이 유효함
- 찾는 데는 막대한 계산이 필요하나, 검증은 해시 1회 계산으로 가능함(비대칭성)
- 최저 난이도에서 통과 확률은 약 43억분의 1(2^32)
- 논스는 4바이트(약 43억 가지)이므로 현재 장비는 시각, 버전 일부, 보상 거래의 여분 칸(머클 루트 변경)을 함께 변경함
5. 난이도 조정
- 2,016블록마다 직전 구간 소요 시간을 기준으로 자동 조정함(목표: 2,016블록 × 10분 = 14일)
- 블록 생성이 빠르면 난이도 상승, 느리면 하락
- 장기 추세는 상승이나 단기적으로 하락도 빈번함
| 시기 |
조정 폭 |
원인 |
| 2021. 7. |
약 -28% (역대 최대 하락) |
중국 채굴 금지 |
| 2026. 2. 7. |
-11.16% |
2026년 최대 하락 |
| 2026. 6. 13~14. |
-10.09% (138.96T → 124.93T) |
가격 약 15% 하락, 직전 구간 약 15.6일 소요 |
6. 블록 간격
- 10분은 장기 평균 목표이며 실제 간격은 확률적으로 변동함
- 평균 10분 기준 확률(근사): 1분 이내 약 9.5%, 30분 초과 약 5%, 60분 초과 약 0.25%
Ⅵ. 블록 생성과 보상
1. 블록 생성 절차
① 사용자의 거래가 네트워크에 전파되어 대기 영역(멤풀)에 보관됨
② 채굴자가 직전 블록 해시와 거래를 담아 블록 후보를 작성함
③ 채굴자 간 논스 탐색 경쟁
④ 최초 성공자가 블록을 전파함
⑤ 노드가 검증하여 장부에 연결함
- 블록은 거래 발생과 무관하게 계속 생성되며, 거래는 생성되는 블록에 포함되는 방식임
- 채굴자는 수수료가 높은 거래를 우선 포함함
- 블록에 포함되는 시점(1 컨펌)에 장부상 처분 권한이 이전되며, 이후 블록이 쌓일수록 번복 가능성이 낮아짐
2. 블록 보상
- 구성: 신규 발행분 + 해당 블록 거래 수수료 합계
- 블록 생성자가 보상 거래에 자신의 주소를 직접 기재하며, 규칙 초과 시 블록 전체가 거부됨
- 보상으로 받은 코인은 100블록이 추가로 쌓인 후 사용 가능함
3. 반감기
| 구간 |
블록 번호 |
보상 |
개시일 |
| 1기 |
#0 ~ #209,999 |
50 BTC |
2009-01-03 |
| 2기 |
#210,000 ~ #419,999 |
25 BTC |
2012-11-28 |
| 3기 |
#420,000 ~ #629,999 |
12.5 BTC |
2016-07-09 |
| 4기 |
#630,000 ~ #839,999 |
6.25 BTC |
2020-05-11 |
| 5기 |
#840,000 ~ #1,049,999 |
3.125 BTC |
2024-04-20 |
| 6기 |
#1,050,000 ~ |
1.5625 BTC |
2028년 4월 전후 예상 |
- 반감 기준은 기간(4년)이 아니라 블록 수(210,000블록)임
- 1기 발행량: 210,000 × 50 = 10,500,000 BTC (총량의 절반)
- 최대 발행량: 20,999,999.9769 BTC (사토시 단위 정수 계산에 따른 버림, 반감 33회 후 보상 0)
- 1 BTC = 100,000,000 사토시
- 첫 보상 50 BTC, 반감 주기 210,000블록, 목표 간격 10분은 사토시가 정한 설계값이며 수치 선정 근거는 공식적으로 설명된 바 없음
4. 현재 채굴 방식
- 비트코인 전용 칩 장비(ASIC)를 사용하며 일반 PC로는 사실상 불가능함
- 장비 1대의 단독 채굴 시 블록 1개 획득까지 평균 수십 년 소요(장비 200~300TH/s, 전체 약 1,000EH/s 가정 시 약 63~95년)
- 따라서 대부분 채굴풀에 참여함
5. 채굴풀
| 역할 |
내용 |
| 풀 운영자 |
블록 틀 작성(이전 해시, 포함 거래, 보상 수령 주소 지정) |
| 참여자 |
받은 틀로 논스 탐색만 수행 |
| 쉐어(share) |
실제 목표값보다 완화된 기준을 통과한 해시. 참여자의 작업량 측정 수단 |
| 배분 |
풀 운영자가 쉐어 비율에 따라 배분(블록체인 외부에서 이루어짐) |
- 각자 경쟁하는 경우 블록 생성자 1인이 보상 전액을 취득하며 배분은 없음
- 블록 틀에 풀 운영자 주소가 기재되어 있어, 참여자가 정답 발견 후 주소를 바꾸면 해시가 달라져 무효가 됨
- 풀 참여자는 정답을 공동으로 계산한 것이 아니라 풀 전체의 당첨 확률을 높인 것임
| 지급 방식 |
내용 |
운의 위험 부담 |
| PPLNS 등 |
블록 발견 시 최근 쉐어 비율로 분배 |
참여자 |
| FPPS·PPS 등 |
블록 발견과 무관하게 쉐어당 정해진 단가로 지급 |
풀 운영자 |
Ⅶ. 합의 — 가장 긴 사슬 규칙
1. 장부의 일시적 분기
- 두 채굴자가 거의 동시에 블록을 생성하면 각 노드는 먼저 수신한 블록을 채택함
- 이 시점에 서로 다른 두 버전의 장부가 공존함
2. 정리 방식
- 다음 블록이 어느 쪽에 먼저 연결되는지에 따라 결정됨
- 모든 노드는 누적 작업량이 가장 많은 사슬로 전환함
- ’가장 긴’은 블록 개수가 아니라 누적 작업량 기준임
3. 버려진 블록(stale block)의 처리
| 항목 |
처리 |
| 해당 블록의 보상 |
소멸 |
| 해당 블록에만 포함된 거래 |
멤풀로 복귀하여 이후 블록에 재포함 |
4. 이중지불 공격과 성공 확률
- 공격자가 자신의 송금을 되돌리려면 별도 사슬을 생성하여 공개 사슬보다 길게 만들어야 함
- 백서 공식에 따른 공격 성공 확률(계산 검증)
| 공격자 계산력 비중 |
1블록 후 |
3블록 후 |
6블록 후 |
10블록 후 |
| 10% |
20.5% |
1.3% |
0.024% |
0.00012% |
| 30% |
62.8% |
32.5% |
13.2% |
4.2% |
| 45% |
92.0% |
84.4% |
76.6% |
68.5% |
- 과반 미만 공격자의 성공 확률은 대기 블록 수가 늘수록 급감함
- 거래소가 입금 확정 전 여러 블록을 대기하는 근거가 됨
- 계산력 과반 보유 시 결국 추월하므로 이를 51% 공격이라 함
5. 51% 공격자의 가능·불가능 범위
| 가능 |
불가능 |
| 자신이 보낸 거래의 번복(이중지불) |
타인 코인의 탈취(서명 위조 불가) |
| 특정 거래의 블록 미포함(검열) |
규칙을 초과한 코인 발행(노드가 거부) |
|
오래된 블록의 번복(누적 작업량 재생성 필요) |
Ⅷ. 노드와 검증
1. 노드
- 비트코인 프로그램을 실행하여 장부 전체를 보관·검증·전달하는 컴퓨터
- 채굴자는 노드를 운영하나, 노드가 모두 채굴하는 것은 아님
- 노드 운영에는 보상이 없음
- 비트코인 보유 여부와 노드 운영 여부는 무관함. 거래소에서 비트코인을 매수해도 노드가 되지 않음
2. 거래 검증 항목
| 항목 |
방지 대상 |
| 사용하려는 입력이 존재하고 미사용 상태인지 |
이중지불, 없는 돈 사용 |
| 소유자의 개인키 서명이 공개키로 확인되는지 |
타인 자산 사용 |
| 출력 합계 ≤ 입력 합계인지 |
임의 발행 |
| 양식·크기 등 기타 규칙 |
장부 오염 |
3. 블록 검증 항목
- 블록 내 모든 거래의 위 검증
- 블록 해시 ≤ 목표값
- 이전 해시 = 보유 장부의 마지막 블록 해시
- 난이도·시각이 규칙에 맞는지
- 머클 루트 = 본문 거래의 해시 결과인지
- 보상 거래 금액 ≤ 신규 발행분 + 수수료
4. 프로그램과 규칙
- 모든 참여자가 동일한 프로그램을 사용할 필요는 없으며, 합의 규칙만 동일하면 됨
- 합의 규칙이 다른 블록은 거부되며, 규칙이 갈라지면 별개의 장부로 분리됨(하드포크, 예: 2017년 비트코인캐시)
5. 노드 운영의 의미
| 관점 |
이익 |
| 네트워크 전체 |
분산 효과. 소수가 규칙을 변경하거나 장부를 통제하지 못하게 함(공공재 성격) |
| 운영자 개인 |
제3자를 신뢰하지 않고 직접 검증, 조회 시 사생활 보호 |
- 운영 주체: 거래소, 채굴풀, 지갑·결제 회사, 블록 탐색기 운영사, 개발자, 개인
- 노드가 1개뿐이면 그 운영자가 장부를 통제하게 되어 분산 장부로서의 의미가 사라짐
- 정직한 사본이 1개라도 남으면 장부는 소실되지 않으며, 신규 노드가 제네시스부터 재검증할 수 있음
- 개인도 운영 가능함(공식 프로그램 설치, 저장공간 수백 GB 이상, 초기 동기화 수일 소요, 가지치기 모드 선택 가능)
Ⅸ. 지분증명과의 비교
1. 블록체인과 합의 방식의 구별
- 블록체인은 장부 구조를, 작업증명·지분증명은 다음 블록 작성자를 정하는 합의 방식을 가리킴
- 지분증명을 사용하는 이더리움도 블록체인에 해당함
- 이더리움은 2022. 9. 작업증명에서 지분증명으로 전환하였으며, 전환 중에도 장부는 연속됨
2. 비교
| 구분 |
작업증명(PoW) |
지분증명(PoS) |
| 대표 |
비트코인 |
이더리움 |
| 생성권 획득 |
계산 경쟁 |
담보 예치자 중 추첨(담보가 클수록 확률 증가) |
| 투입 자원 |
장비·전력 |
코인(담보) |
| 명칭 |
채굴, 채굴자 |
스테이킹, 검증자 |
| 부정행위 제재 |
블록 거부로 비용 손실 |
담보 몰수(슬래싱) |
| 증명 수단 |
목표값 이하의 해시 |
검증자 키의 전자서명 |
| 확정 방식 |
블록 누적에 따른 확률적 확정 |
담보 2/3 이상 투표 시 최종 확정 |
| 전력 소모 |
큼 |
작음 |
- 두 방식 모두 시빌 공격을 막기 위해 참여자 수가 아니라 비용으로 투표권을 정한다는 점에서 공통됨
3. 이더리움 지분증명의 작동
- 예치: 최소 32 ETH를 예치 계약(0x00000000219ab540356cBB839Cbe05303d7705Fa)에 송금
- 예치 계약은 2020. 12. 가동, 출금 기능은 2023. 4. 추가됨
- 12초 단위 슬롯마다 블록 제안자 1인을 무작위 선정
- 32슬롯(약 6.4분)이 1에포크이며, 검증자는 에포크마다 투표함
- 담보 기준 2/3 이상 투표 시 약 2에포크(약 12.8분) 후 최종 확정(비잔틴 합의의 1/3 기준 적용)
- 투표·서명은 검증자 프로그램이 자동 수행하며, 사람은 예치·설치·운영 관리를 담당함
- 보상: 투표 보상은 에포크마다 소액, 블록 제안 보상은 선정된 경우에만 발생
- 서버 미가동 시 보상 차감, 동일 순번 이중 서명 등 모순 행위 시 담보 몰수 및 자격 박탈
Ⅹ. 보유와 소유
1. 비트코인 매수의 의미
- 블록을 매수하는 것이 아니라, 장부에 기록된 금액에 대한 처분 권한을 이전받는 것임
- 블록은 장부의 페이지이며 소유·매매 대상이 아님
- 개별 코인에 일련번호가 없으므로 ’보유한 1개의 생성 시점’은 특정할 수 없음
- 거래 이력은 공개되어 있어 자금 흐름의 역추적은 가능함
2. 거래 구조(UTXO)
- 기존 기록(입력)을 소멸시키고 새 기록(출력)을 생성하는 방식임
- 예: 1 BTC 기록을 사용하여 0.1 BTC를 송금하면 0.1 BTC(수령인), 약 0.9 BTC(본인 거스름돈), 소액 수수료(채굴자)로 나뉨
3. 거래소 보관과 이전
- 거래소에서 매수 후 보관하는 경우 블록체인 장부에는 변화가 없고 거래소 내부 장부만 변경됨
- 이용자가 보유하는 것은 거래소에 대한 청구권이며, 블록체인상 처분 권한은 거래소의 개인키에 있음
- 거래소 간 이전 시 블록체인에는 ‘거래소 A 주소 → 거래소 B 주소’ 거래만 기록되며 이용자 명의는 나타나지 않음
- 거래소는 고객 자산을 통합 관리하므로 출금 시 사용되는 기록은 특정 고객의 매수분과 대응하지 않음
- 국내 거래소는 가상자산이용자보호법(2024. 7. 시행)에 따라 고객 자산 분리 보관 등의 의무를 부담함
4. 지갑의 구분
| 구분 |
개인키 보유자 |
개인키 위치 |
주된 위험 |
| 거래소 보관 |
거래소 |
거래소 서버·보관소 |
거래소 파산·해킹·출금 제한 |
| 핫월렛(메타마스크 등) |
본인 |
인터넷 연결 기기 |
기기 해킹, 악성 프로그램, 피싱 |
| 콜드월렛(하드웨어 지갑) |
본인 |
인터넷과 분리된 전용 기기 |
기기 분실(복구 단어로 복원 가능) |
- 소유 여부의 기준은 핫·콜드 구분이 아니라 개인키를 본인이 보유하는지임
- 메타마스크는 핫월렛이며, 최근 비트코인 지원이 추가됨
- 비트코인은 지갑 안에 보관되는 것이 아니라 장부에 기록되어 있으며, 지갑은 개인키를 보관함
- 복구 단어(12~24개 영단어) 분실 시 영구히 사용 불가능하며 누구도 복구할 수 없음
Ⅺ. 장기 보관과 상속 시 유의사항
1. 보관 체계
| 단계 |
내용 |
| 셀프 커스터디 |
하드웨어 지갑으로 이전 |
| 복구 단어 보존 |
금속판 각인 후 오프라인 분산 보관(사진·클라우드·메신저 저장 금지) |
| 상속 안내서 |
자산 존재, 보관 위치, 복원 방법을 기재하되 복구 단어 자체는 기재하지 않음 |
| 멀티시그(예: 2-of-3) |
열쇠 3개 중 2개가 있어야 사용 가능. 열쇠 외 지갑 구성 정보도 백업 필요 |
| 정기 점검 |
연 1회 점검, 수년마다 실제 복원 시험, 세대 교체 시 새 지갑으로 이전 |
- 유언장에는 자산의 존재만 기재하고 복구 단어는 기재하지 않음(여러 사람에게 공개될 수 있음)
2. 세무상 유의사항
- 셀프 커스터디 자산도 상속재산에 포함되며, 거래소 출금 기록 등으로 추적 가능함
- 평가: 국세청장이 고시하는 가상자산사업자의 사업장에서 공시하는 일평균가액의 평가기준일 이전·이후 각 1개월간 평균액
- 상속세 신고·납부기한: 상속개시일이 속하는 달의 말일부터 6개월 이내(피상속인이나 상속인이 외국에 주소를 둔 경우 9개월 이내. 외국에 주소를 둔 상속인이 1인이라도 있으면 해당)
- 증여세 신고·납부기한: 증여일이 속하는 달의 말일부터 3개월 이내
- 거래소 간 이전 자체는 양도에 해당하지 않음
- 채굴·스테이킹 보상의 소득 구분 및 가상자산 소득 과세 시행 시기는 별도 확인 필요
Ⅻ. 핵심 정리
- 블록체인은 신뢰를 관리자에서 구조로 옮긴 분산 장부이며, 입력의 진실성까지 보장하지는 않는다.
- 블록 헤더는 80바이트·6개 항목으로 형식은 고정되고 값은 블록마다 다르다.
- 채굴은 블록 해시가 목표값 이하가 되는 논스를 찾는 과정이며, 찾기는 어렵고 검증은 쉽다.
- 내용이 1바이트만 달라도 이후 모든 블록의 값이 달라지므로 과거 기록의 수정은 사실상 불가능하다.
- 장부 분기 시 누적 작업량이 가장 많은 사슬이 정본이 되며, 진 쪽 블록의 보상은 소멸한다.
- 노드는 보상 없이 모든 거래와 블록을 검증하며, 분산의 실질은 노드의 수와 분포에서 나온다.
- 지분증명은 계산 대신 담보와 서명으로 생성권을 정하는 합의 방식이며 블록체인 구조는 동일하다.
- 거래소 보유분은 청구권이며, 블록체인상 소유는 개인키 보유를 의미한다.
자주 틀리는 내용
| 틀린 이해 |
바른 이해 |
| 사토시가 블록체인 기술을 먼저 만들고 비트코인으로 상용화함 |
비트코인을 만들면서 그 내부 장부 구조로 블록체인이 탄생함 |
| 비잔틴 장군 문제는 역사적 사건임 |
1982년 논문의 가상 사고실험임 |
| 버전은 블록마다 1씩 증가함 |
규칙 개정판 표시이며 같은 규칙 기간에는 동일함 |
| 블록 번호가 헤더에 기재됨 |
헤더에 없으며 이전 해시로 순서를 보장함 |
| 블록 시각은 블록 완성 시각임 |
해시 계산 전에 기재하는 작성 시각임 |
| 해시가 난이도보다 낮아야 함 |
해시가 목표값 이하여야 함 |
| 사토시가 헤더 6개 값을 모두 정함 |
논스는 탐색으로 찾고, 머클 루트는 자동 산출됨 |
| 비트코인 v0.1이 제네시스 블록을 채굴함 |
제네시스 블록을 내장하여 배포한 프로그램임 |
| 블록은 정확히 10분마다 생성됨 |
10분은 평균 목표이며 실제 간격은 무작위임 |
| 반감기는 4년마다 옴 |
210,000블록마다 옴 |
| 총 발행량은 정확히 2,100만 개임 |
최대 20,999,999.9769 BTC임 |
| 채굴 난이도는 계속 상승함 |
장기 추세는 상승이나 하락도 빈번함 |
| 거래가 발생하면 블록이 새로 생성됨 |
계속 생성되는 블록에 거래가 포함됨 |
| 채굴풀 참여자는 정답을 공동 계산함 |
풀 전체의 당첨 확률을 함께 높인 것임 |
| 비트코인 채굴은 지분증명임 |
작업증명임 |
| 지분증명을 쓰면 블록체인이 아님 |
합의 방식만 다를 뿐 블록체인임 |
| 32 ETH를 예치하면 12초마다 보상을 받음 |
프로그램 운영이 필요하며 보상 주기가 다름 |
| 비트코인을 사면 노드가 됨 |
노드는 장부를 보관·검증하는 컴퓨터이며 보유와 무관함 |
| 메타마스크는 콜드월렛임 |
핫월렛이며 개인키는 본인이 보유함 |
| 거래소 이전 시 블록체인에 본인 명의가 기록됨 |
거래소 주소 간 이동만 기록됨 |
G.S.KIM