비트코인 채굴이란 무엇인가요?

새로운 비트코인을 생성하는 과정은 지구에서 귀금속을 추출하는 과정과 어느 정도 유사합니다. 이러한 이유로 '비트코인 채굴'이라는 이름이 붙었습니다.

비트코인 백서에 명시된 바와 같이:

일정량의 새로운 코인을 꾸준히 추가하는 것은 금광업자가 자원을 투입하여 금을 유통에 추가하는 것과 유사합니다. 우리의 경우에는 CPU 시간과 전기가 소비됩니다.

비트코인 채굴의 간단한 개요는 다음과 같습니다: - 사람들은 '작업 증명'(PoW)이라는 과정에서 컴퓨팅 파워를 적용하여 비트코인 보상을 받기 위해 경쟁합니다. 이 과정은 충분한 자원(작업)을 투입했음을 증명한 참가자(채굴자)만이 보상을 받을 기회를 갖기 때문에 이렇게 불립니다. - 약 10분마다 보상이 단일 '채굴자'에게 분배됩니다. - 보상은 두 가지로 구성됩니다 -> (1) '블록 보상'으로, 새로 생성된 비트코인입니다. 작성 시점의 블록 보상은 6.25 비트코인으로 설정되어 있으며, 2024년 5월 초부터 절반으로 줄어들고 4년 후 다시 절반으로 줄어들 것입니다. (2) 현재 블록의 모든 거래와 관련된 수수료입니다. 거래를 원하는 최종 사용자는 채굴자가 다음 블록에 포함시키도록 제안된 거래에 수수료를 첨부해야 합니다.

비트코인 채굴이 필요한 이유는 무엇인가?

비트코인 채굴은 네트워크가 현재 원장 상태에 대한 합의에 도달하는 방법의 필수 구성 요소입니다. 이는 또한 네트워크를 공격으로부터 강화하는 데 중요합니다. 즉, 비트코인 채굴은 사람들이 안전하게 비트코인 거래를 할 수 있도록 하는 중심적인 역할을 합니다. 왜 그런지 이해하기 위해 비트코인이 어떻게 작동하는지 자세히 살펴보겠습니다.

비트코인 네트워크는 시간 정보가 기록된 거래의 거대한 목록으로 구성된 전 세계적으로 분산된 공개 원장입니다. 예를 들어, 하나의 원장 항목은 A가 B에게 월요일 오전 10시에 1 비트코인을 보냈다는 것을 나타낼 수 있습니다. 원장은 약 10분마다 새로운 거래 목록이 포함된 '블록'을 추가하여 업데이트됩니다. '노드'로 알려진 수천 명의 참여자에 의해 자발적으로 저장되는 원장의 존재는 누구나 비트코인 소유권의 현재 상태와 전체 기록을 볼 수 있게 합니다.

설계상, 어떤 거래를 새로운 블록에 추가할지 결정하는 중앙 권한은 없습니다. 대신, 원장의 상태(즉, '진실')는 비트코인 프로토콜에 따라 노드들이 집단적으로 조정하여 도달합니다. 이 탈중앙화는 비트코인이 검열 저항성과 무허가성을 갖게 하는 몇 가지 흥미로운 특성 중 하나입니다.

대부분의 노드는 단순히 원장의 기록을 저장하고, 프로토콜의 규칙에 따라 새로운 거래의 진위성을 검증하며, 다른 노드로 새로운 거래 블록을 전달합니다. 이렇게 해서 네트워크의 상태가 전 세계로 전파되어 모든 노드가 동일한 정보를 갖게 됩니다. 그 시점에서, 누가 무엇을 소유하고 있는지에 대한 새로운 '진실'이 존재합니다.

비트코인 노드가 블록을 전파하는 방법

중요하게도, '채굴자'로 불리는 소수의 노드는 실제로 각 새로운 블록을 생성하기 위해 경쟁합니다. 새로운 블록을 생성할 권리를 획득한 단일 채굴자로부터 누가 무엇을 소유하고 있는지에 대한 업데이트된 진실이 시작됩니다. 새로운 블록을 생성할 권리를 얻는 것은 "작업 증명"이라는 경쟁을 통해 결정됩니다.

작업 증명이란 무엇이며 왜 필요한가?

작업 증명(PoW) 채굴은 네트워크 참가자가 게임에 참여하고 있다는 것을 수학적으로 증명하는 방법입니다. 이는 참가자들이 에너지를 소비하는 임의의 계산을 완료했음을 증명하도록 강제함으로써 작동합니다. 에너지를 소비해야 한다는 요구는 악의적인 행위자들이 참여하는 것을 매우 비용이 많이 들게 만듭니다. 즉, 비트코인을 공격하는 것이 돈을 잃는(그리고 매우 비용이 드는) 전망이라는 것을 보장하여 발생할 가능성을 극히 낮춥니다.

게임 이론적 관점에서, PoW 채굴은 여러 가지 장점을 제공합니다:

정직한 행동 장려: 채굴자들은 규칙을 따르고 거래를 올바르게 검증하는 데 인센티브가 주어집니다. 시스템을 속이려고 하면 잠재적인 블록 보상과 채굴 과정에 투자한 에너지/자원을 잃을 위험이 있습니다.
비용을 통한 보안: 블록을 추가하려면 필요한 노력(계산 작업)이 블록체인을 공격으로부터 안전하게 만듭니다. 과거 거래를 변경하려는 시도(예: 51% 공격)는 막대한 계산 능력이 필요하므로 이러한 공격이 비용이 많이 들고 비현실적입니다.
공정성: 블록을 채굴하고 보상을 받을 확률은 채굴자가 배치한 계산 자원의 양에 비례합니다. 이는 새로운 코인을 분배하고 새로운 블록 추가에 대한 결정 권한을 할당하는 공정한 메커니즘을 제공합니다.
시빌 저항성: PoW 채굴은 높은 비용 때문에 시빌 공격(한 실체가 많은 가짜 신원을 만들어 네트워크에 영향을 미치는 것)을 실행 불가능하게 만듭니다.

비트코인 채굴은 어떻게 작동하는가?

이 과정은 **비트코인 백서**에 요약되어 있습니다:

1. 새로운 거래가 모든 노드에 방송됩니다.

2. 각 노드는 새로운 거래를 블록으로 수집합니다.

3. 각 노드는 자신의 블록에 대한 어려운 작업 증명을 찾기 위해 작업합니다.

4. 노드가 작업 증명을 찾으면, 블록을 모든 노드에 방송합니다.

5. 노드는 블록 내의 모든 거래가 유효하고 아직 사용되지 않은 경우에만 블록을 수락합니다.

6. 노드는 수락된 블록의 해시를 이전 해시로 사용하여 다음 블록을 생성하는 작업을 시작함으로써 블록에 대한 수락을 표현합니다.

이를 좀 더 자세히 나눠보겠습니다.

우선, 채굴자가 원장 업데이트를 제안하며, 성공적으로 작업 증명(PoW)을 완료한 채굴자만이 새 블록을 추가할 수 있습니다. 이는 비트코인 프로토콜에 코드로 작성되어 있습니다.

채굴자는 노드에 의해 네트워크에 방송된 잠재 거래 풀에서 유효한 거래를 선택할 수 있는 자유가 있습니다. 이러한 거래는 '메모리 풀'에 수집됩니다. 합리적이고 정직한 채굴자는 수수료에 따라 메모리 풀에서 거래를 선택하여 더 높은 수수료를 최적화합니다. 이는 제한된 블록 공간이 공정하고 효율적으로 사용되도록 보장하는 수수료 시장을 형성합니다.

작업 증명을 처음 완료한 채굴자는 제안된 새 블록을 더 넓은 노드 네트워크에 방송하여 블록이 프로토콜의 규칙을 따르는지 확인합니다. 여기서 주요 규칙은 (1) 블록 내의 모든 거래가 유효하고(즉, 이중 지불이 없음), (2) 새 블록이 이전 블록을 적절히 참조하고 체인에서 다음 번호로 번호가 매겨져 있어야 한다는 것입니다(즉, 새 블록이 가장 긴 체인의 최신 블록을 구성합니다). 만약 그렇다면, 노드는 다른 노드로 전달하여 동일한 과정을 완료합니다. 이러한 방식으로, 새로운 블록은 네트워크를 통해 전파되어 '진실'로 널리 받아들여집니다.

그러나 동시에 작업 증명을 완료하고 새 블록을 네트워크에 방송하는 채굴자가 둘 이상 발생할 수 있습니다. 또한 네트워크 지연과 지리적 분리로 인해 노드가 제안된 새로운 블록을 약간 다른 시간에 받을 수 있습니다.

중요하게도, 한 채굴자의 새로 제안된 블록은 다른 채굴자의 것과 약간 다를 수 있습니다! 이는 앞서 언급한 것처럼, 채굴자가 블록에 포함할 거래를 선택하기 때문입니다. 그리고 비록 그들이 수익성을 최적화하려고 해도, 위치 및 기타 요인이 변화를 도입합니다. 두 채굴자가 다른 새로운 블록을 보내면, '진실'의 경쟁 버전이 네트워크를 통해 전파되기 시작합니다. 네트워크는 궁극적으로 더 빠르게 성장하는 체인을 선택하여 '올바른' 진실 버전에 수렴합니다.

마지막 부분을 나눠보겠습니다. 두 개의 경쟁 체인이 있다고 상상해 보십시오. 75%의 채굴자가 버전 A를 선택하고(처음 본 버전이기 때문에) 다음 블록에 대한 작업 증명을 시작하여 버전 A 위에 구축합니다. 나머지 25%의 채굴자는 버전 B를 선택하고(그들이 처음 접한 버전이기 때문에) 동일한 프로세스를 시작하여 해당 버전에 구축합니다. 통계적으로, 버전 A에서 작업하는 채굴자 중 한 명이 작업 증명을 먼저 완료하고 네트워크에 새로운 버전을 방송할 가능성이 높습니다. 노드는 항상 가장 긴 체인을 선택하기 때문에, 버전 A는 빠르게 네트워크를 지배하게 됩니다. 사실, 버전 B가 더 빠르게 성장할 확률은 각 추가 블록마다 지수적으로 사라지므로, 6개의 블록이 추가될 때까지 통계적으로 불가능해집니다. 이러한 이유로, 6개의 블록에서 확인된 거래는 대부분의 참가자에게 돌에 새겨진 것으로 간주됩니다. 비트코인에서 거래의 '최종성'은 6개의 블록, 즉 약 1시간입니다.

가장 긴 체인에 포함되지 않는 블록(위의 예에서 버전 B)은 고아 블록이라고 합니다. 이러한 블록은 하루에 1~3회 생성되는 것으로 추정됩니다. 고아 블록에 포함된 거래는 손실되지 않습니다. 이는 가장 긴 체인에 포함되지 않은 경우, 가장 긴 체인의 다음 블록에 추가될 것이기 때문입니다.

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비트코인의 해싱 알고리즘은 무엇인가?

비트코인은 군사 등급의 암호화 알고리즘인 Secure Hash Algorithm 2 (SHA2)를 사용합니다. 비트코인 채굴자는 해싱 알고리즘을 반복하여 실행해야만 생성할 수 있는 무작위 숫자를 찾을 때 BTC를 받습니다. 이 과정은 복권과 비슷하여 더 많은 티켓을 구매하면 당첨 확률이 높아집니다. 해싱 알고리즘에 더 많은 컴퓨팅 파워를 할당함으로써 채굴자들은 더 많은 복권 티켓을 효과적으로 구매하는 것입니다.

비트코인 채굴의 난이도 조정이란 무엇이며 왜 필요한가?

작업 증명 알고리즘의 난이도 수준은 2,016개의 블록마다, 즉 대략 2주마다 자동으로 조정됩니다. 조정은 새 블록의 채굴을 10분마다 일정하게 유지하는 것을 목표로 합니다.

난이도 조정은 해싱 알고리즘에 적용되는 총 컴퓨팅 파워, 또는 '해시 파워'의 양을 반영합니다. 컴퓨팅 파워가 추가되면 난이도가 증가하여 모든 사람에게 채굴이 더 어려워집니다. 컴퓨팅 파워가 제거되면 난이도가 감소하여 채굴이 더 쉬워집니다.

난이도 조정 시스템은 비트코인 채굴을 귀금속 채굴과 상당히 다르게 만듭니다. 예를 들어, 금 가격이 상승하면 더 많은 채굴자가 시장에 참여하도록 유도됩니다. 더 많은 금 채굴자의 추가는 필연적으로 더 많은 금을 생산하게 됩니다. 공급과 수요의 힘에 의해 결국 금의 시장 가격이 하락하게 됩니다. 그러나 비트코인의 경우, 생산(채굴)되는 비트코인의 양은 비트코인 프로토콜에 의해 미리 결정되어 있습니다. 이는 채굴자의 수와 능력에 의해 영향을 받지 않음을 의미합니다. 따라서 알고리즘에 할당된 채굴력이 얼마나 많든 비트코인의 생산량은 영향을 받지 않습니다.

비트코인 채굴은 합법적인가?

비트코인 채굴은 미국과 유럽을 포함한 대부분의 국가에서 합법적입니다. 대부분의 지역에서 비트코인 채굴자는 단순히 지역 규칙과 규정을 준수하기 위해 전기 및 데이터 인프라 사용과 관련된 법률을 인지해야 합니다.

일부 지역에서는 현지 규제 당국이 비트코인 채굴에 대한 제한을 부과하거나 부과할 예정입니다. 가장 흔히 언급되는 이유는 비트코인 채굴이 지역 전력망에 부정적인 영향을 미치거나 환경에 부정적인 영향을 미친다는 것입니다. 예를 들어, 유럽 증권 시장 당국의 부회장인 Erik Thedéen은 2021년 11월에 암호화폐가 파리 협정의 기후 변화 목표 달성에 대한 위험을 구성한다고 말했습니다. 중국은 2021년 중반에 비트코인 및 기타 암호화폐의 채굴을 공식적으로 금지했지만, 여전히 상당한 비트코인 해시레이트가 그 나라에서 나오고 있습니다.

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비트코인 채굴은 환경에 해로운가?

비트코인의 환경적 영향은 상당한 관심을 받아온 주제입니다. 비판자들은 종종 비트코인이 많은 전기를 소비하기 때문에 환경에 해롭다고 주장합니다. 그러나 이러한 주장은 분해되어 신중히 검토될 필요가 있습니다. 비트코인이 상당한 양의 전기를 소비하는 것은 사실이지만, 이 전기가 어떻게 생성되는지 고려하고 다른 산업과의 적절한 비교가 필요합니다. 또한 비트코인 채굴에 사용되는 재생 가능 에너지의 비율은 논쟁의 여지가 있으며, 환경적 영향은 에너지 원에 따라 크게 다를 수 있습니다. 게다가 환경에 해로운 것이 반드시 윤리적으로 나쁜 것은 아닙니다. 여기에서 에너지를 많이 사용하지만 유익한 서비스인 병원을 예로 들 수 있습니다. 환경적 영향은 잠재적 이점과 비교하여 평가되어야 하며, 비트코인의 경우 국제 송금 수수료 감소, 금융 포용성 증가, 경제적 자유 창출 등이 포함됩니다. 비트코인의 에너지 사용은 확실히 우려되지만, 이는 다면적인 문제로 세심한 검토가 필요합니다. 비트코인의 환경적 영향에 대한 완전한 분석은 이 기사에서 확인할 수 있습니다.

비트코인 채굴은 수익성이 있는가?

비트코인 채굴은 경쟁이 치열한 산업으로 이윤 폭이 좁습니다. 주요 투입 요소는 전기이며, 하드웨어 및 하드웨어를 수용하기 위한 시설에 대한 상당한 초기 투자가 필요합니다. 관련된 주요 하드웨어는 비트코인 해싱 알고리즘을 전용으로 실행하는 애플리케이션 전용 집적 회로(ASIC)로 알려진 컴퓨팅 장치입니다. 수익성은 주로 가장 효율적인 ASIC 하드웨어에 적용되는 저비용 전기에 대한 지속적인 접근에 의존합니다.

비트코인 채굴은 자연스럽게 균형을 이루는 시스템입니다. 비트코인의 가격이 상승하면 채굴자의 이윤이 확대됩니다. 이는 더 많은 채굴자가 시장에 참여하도록 유도합니다. 그러나 새로운 참가자는 새로운 블록을 채굴하는 난이도를 증가시킵니다. 이는 모든 참가자가 더 많은 자원을 소비하도록 요구하여 전반적인 수익성을 감소시킵니다. 비트코인의 가격이 지속적으로 하락하면 수익이 비용을 초과하여 일부 채굴자가 시장을 떠나는 결과를 초래할 수 있습니다.

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비트코인 채굴은 비트코인 가격에 어떻게 영향을 미치는가?

대부분의 경우, 채굴자는 채굴과 관련된 비용을 충당하기 위해 얻은 비트코인의 상당 부분을 판매합니다. 이러한 비용은 순 매도 압력에 기여합니다. 채굴자는 시장 모멘텀에 따라 비트코인을 보유하거나 판매하여 수익성을 극대화하려고 시도할 수 있으며, 이는 비트코인의 가격 변동성에 영향을 미칠 수 있습니다. 여기서 주장은 비트코인의 가격이 상승할 때 채굴자가 더 많은 이익을 얻기 위해 더 오래 보유하려고 시도할 수 있다는 것입니다. 이는 순 매도 압력을 줄여 가격 상승을 가속화할 수 있습니다. 반면, 비트코인의 가격이 하락할 때는 채굴자가 비축된 비트코인뿐만 아니라 새로 획득한 비트코인도 판매할 가능성이 높습니다. 이는 하락 쪽의 변동성에 기여할 수 있습니다.

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