작업증명(pos)를 세상에서 가장 간단명료하게 설명해드립니다

작업증명(Proof of Work, PoW)을 이해하기 쉽게 설명해 드리겠습니다. 우리가 여기서 "블록"과 "채굴"이라는 용어를 사용할 건데, 블록은 정보의 덩어리고, 채굴은 그 정보를 찾아내는 일종의 게임이라고 생각하면 됩니다.

1. 트랜잭션 모으기:
   • 상상해 보세요, 여러분이 학교에서 친구들과 스티커를 교환하는 것과 비슷해요. 이 모든 교환 내역을 하나의 큰 책에 적어둔다고 생각하면 됩니다.
   • 블록체인에서는 이렇게 모인 거래들을 "블록"이라고 부릅니다.
2. 문제 풀기(해시 계산):
   • 이제 새로운 스티커 교환 정보가 기록된 책(블록)을 다른 친구들에게 인정받으려면, 어려운 수학 문제를 풀어야 합니다. 이 문제를 풀면 그 책이 정말로 유효하다는 것을 증명할 수 있어요.
   • 컴퓨터는 이 문제를 푸는 데 많은 시간과 에너지를 사용합니다. 문제를 푸는 것을 "해시 계산"이라고 하며, 이는 매우 복잡한 수학 문제를 빠르게 푸는 것과 같습니다.
3. 문제의 답 찾기:
   • 이 문제는 매우 특별해서, 답을 맞추는 것이 어렵습니다. 하지만 답을 맞추면, 그것을 빨리 찾아낸 사람이 새로운 스티커 교환 책(블록)을 모두에게 보여줄 수 있습니다.
   • 이 답을 찾는 과정을 "채굴"이라고 하며, 이것을 먼저 찾아낸 사람이 작은 보상을 받습니다.
4. 모두가 확인하고 인정하기:
   • 다른 친구들(네트워크의 다른 컴퓨터)도 이 새로운 스티커 교환 책이 올바르게 작성되었는지 확인합니다. 만약 모든 것이 올바르다면, 이 책은 모두가 볼 수 있는 큰 도서관(블록체인)에 추가됩니다.
   • 이렇게 책이 도서관에 추가되면, 그 안의 정보는 변경할 수 없고 모두가 볼 수 있게 됩니다.

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이 과정은 모든 정보가 정확하고, 아무도 속이지 않았음을 보장하기 위해 필요합니다. 블록체인과 작업증명 방식은 이렇게 해서 컴퓨터 세계에서 안전하고 신뢰할 수 있는 정보의 기록을 유지하는 방법 중 하나입니다.

 

 

그럼 문제란 무엇인가?

작업증명에서 문제를 푸는 메커니즘을 아주 기초적인 수준으로 나눠 설명하겠습니다. 이해를 돕기 위해 간단한 비유를 사용해 보겠습니다.

1. 문제란 무엇인가:
   • 상상해 보세요, 여러분이 보물찾기 게임을 하고 있다고 생각해 보세요. 이 게임에서는 특정한 숫자를 찾아야 합니다. 그 숫자는 '보물 코드'라고 생각하면 됩니다.
   • 컴퓨터는 이 '보물 코드'를 찾기 위해 계속 숫자를 바꿔가며 시도합니다.
2. 어떻게 문제를 푸는가:
   • '보물 코드'는 매우 특별한 조건을 가지고 있습니다. 예를 들어, 이 코드는 '0000'으로 시작하는 숫자일 수 있습니다. 그리고 이 조건은 정해진 규칙(난이도)에 따라 더 어려워질 수 있습니다.
   • 컴퓨터는 간단한 숫자부터 시작해, 조건에 맞는 숫자를 찾을 때까지 계속해서 숫자를 바꿔가며 시도합니다. 이 과정을 '해시 계산'이라고 부릅니다.
3. 해시 계산이란:
   • 해시 계산은 숫자를 입력하면 완전히 다른 숫자를 출력하는 마법 같은 계산기를 사용하는 것과 비슷합니다. 입력된 숫자가 조금만 달라져도 출력되는 숫자는 완전히 달라집니다.
   • 컴퓨터는 이 마법 계산기를 사용해서 입력된 모든 정보(트랜잭션 데이터, 이전 블록의 해시 등)를 계산하고, 그 결과가 특정 조건(예: '0000'으로 시작하는 숫자)에 부합하는지 확인합니다.
4. 정답 찾기:
   • 만약 컴퓨터가 조건에 맞는 '보물 코드'(해시)를 찾으면, 그 컴퓨터는 게임에서 이겼다고 말할 수 있습니다. 이것을 '문제를 풀었다'고 말합니다.
   • 이 숫자를 찾는 것이 매우 어려우므로, 먼저 찾은 컴퓨터는 보상을 받습니다. 보상은 보통 새로 만들어진 디지털 동전(암호화폐)의 형태입니다.

이렇게 컴퓨터가 문제를 푸는 과정은 블록체인 네트워크에 새로운 정보(블록)를 추가하는 데 필요한 승인 과정이며, 이 과정을 통해 네트워크는 안전하고 변경이 불가능하도록 유지됩니다. 이 모든 것이 매우 복잡하게 들릴 수 있지만, 결국에는 컴퓨터가 복잡한 수학 문제를 해결하고, 그 해결이 네트워크에 의해 인정받는 과정입니다.

 

 

문제 출제자가 따로있나? 

블록체인의 작업증명(Proof of Work)에서 '문제'는 누구에 의해 출제되고, 왜 그 답안을 아무도 미리 알 수 없는지 설명하기 위해서는 먼저 블록체인 네트워크의 독립적이고 분산된 구조를 이해해야 합니다.

문제의 출제자

블록체인에서 '문제'는 특별한 출제자가 있는 것이 아닙니다. 대신, 네트워크 프로토콜 자체가 문제를 생성합니다. 이 프로토콜은 모든 참여자(채굴자)가 동의하고 따르는 일련의 규칙으로 구성되어 있으며, 이 규칙들이 블록을 만드는 방법과 검증하는 방법을 결정합니다.

문제 생성 메커니즘

1. 블록 정보: 각 블록에는 트랜잭션 데이터, 이전 블록의 해시 값, 타임스탬프 등이 포함됩니다. 이 정보는 모두 고유하며, 이전 블록에 의존적입니다.
2. 난이도 목표: 블록체인 프로토콜은 특정한 난이도 목표를 설정합니다. 이는 해시 결과가 충족해야 하는 특정 조건을 의미합니다(예: 특정 수의 0으로 시작해야 함).
3. 난수(Nonce): 채굴자는 이 조건을 만족하는 해시 값을 찾기 위해 '난수'라는 값을 변경합니다. 난수는 블록 헤더에 포함되며, 채굴자는 이 값을 조정하면서 적합한 해시를 찾습니다.

왜 답안을 미리 알 수 없는가

해시 함수의 특성 때문에 답안을 미리 알 수 없습니다. 해시 함수는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:

• 결정론적: 같은 입력 값에 대해서는 항상 같은 출력 값을 생성합니다.
• 빠른 계산: 입력 값이 주어지면 출력 값은 빠르게 계산됩니다.
• 역산 불가: 출력 값으로부터 원래의 입력 값을 찾아내는 것은 계산상 현실적으로 불가능합니다.
• 높은 민감성: 입력 값의 아주 작은 변화라도 출력 값에는 큰 차이를 만들어냅니다.

이런 특성들 때문에, 채굴자들은 해시 함수의 결과 값을 예측할 수 없습니다. 각 블록의 데이터와 난수를 조합하여 계산한 결과가 난이도 목표를 만족하는지 확인하는 수밖에 없습니다. 만약 누군가가 이 해시 값을 미리 알 수 있다면, 그것은 해시 함수가 그 목적을 제대로 수행하지 못하는 것을 의미하며, 블록체인의 보안은 근본적으로 무너질 것입니다.

이처럼, 블록체인의 작업증명은 프로토콜에 의해 자동적으로 생성되는 문제와, 해시 함수의 본질적인 특성 때문에 그 해결책을 아무도 미리 알 수 없는 구조로 되어 있습니다. 이는 네트워크의 보안과 무결성을 보장하는 핵심적인 부분입니다.

 

좀더 쉽게 설명하자면

작업증명(Proof of Work)에서 "문제"를 만드는 방법과 그것이 왜 미리 알 수 없는지에 대해 더 쉽게 설명해 보겠습니다. 먼저, 블록체인이 마치 게임과 같다고 생각해 봅시다.

문제가 어떻게 만들어지는가:

1. 무작위 숫자(난수):
   • 생각해보세요, 숫자 맞추기 게임에서 숨겨진 숫자를 찾는 것과 비슷합니다. 블록체인에서는 이 숫자를 "난수"라고 부릅니다.
2. 특별한 규칙:
   • 게임에서는 숨겨진 숫자가 특별한 조건을 만족해야 합니다. 예를 들어, "0000"으로 시작하는 숫자를 찾아야 한다고 하겠습니다.
3. 블록 정보:
   • 블록에는 트랜잭션 정보가 들어있는데, 이것은 마치 게임판에 쓰여진 규칙 같습니다. 이 정보를 사용해서 숨겨진 숫자를 찾아야 합니다.

왜 답을 미리 알 수 없는가:

1. 해시 함수의 복잡성:
   • 숫자를 찾는 방법은 마법의 상자를 사용하는 것과 비슷합니다. 여러분이 숫자를 상자에 넣으면, 상자는 그 숫자를 완전히 다른 숫자로 바꿉니다.
   • 이 마법의 상자는 매우 복잡해서, 상자가 어떻게 숫자를 바꾸는지 아무도 정확히 알 수 없습니다. 상자 안에서 무슨 일이 일어나는지는 비밀입니다.
2. 역산이 불가능:
   • 마법의 상자가 숫자를 바꾼 후, 원래 숫자를 다시 찾는 것은 거의 불가능합니다. 이것은 마치 상자가 숫자를 완전히 새로운 세계로 보내 버리는 것과 같아서, 어디로 갔는지 추적할 수 없습니다.
3. 수많은 시도:
   • 정답을 찾기 위해서는 계속 다른 숫자를 상자에 넣어 보며 시도해야 합니다. 올바른 숫자를 찾을 때까지 계속 다른 숫자를 넣어 보는 것이죠.

이런 과정을 통해 블록체인은 "문제"를 만들고, 채굴자들은 이 문제를 해결하려고 노력합니다. 이 게임에서 승리하려면 많은 시도와 노력이 필요하며, 바로 이 점이 블록체인을 안전하게 만드는 요소입니다. 누구도 문제의 답을 미리 알 수 없기 때문에, 모든 참여자가 정직하게 게임을 해야 합니다.

 

 

요약

문제는 최초의 블록이 시작된 순간 '출제자'와 '문제풀이자'는 전부 자동적으로 연속되게 형성된다는 의미입니다.

우리는 이번에 생성된 블록의 고유번호를 포함한 값을 가진 다음 블록을 생성해야 합니다 그리고 그걸 해내면 그다음 블록은 또 이번 블록의 고유번호 기반으로 찾아내야 하니 출제자가 곧 모든 문제풀이자이고 문제풀이자가 곧 출제자고 출제자가 곧 문제풀이자 인셈이죠.

 

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