작업증명( POW )란 무엇인가?

작업 증명(Proof of Work)은 블록체인에서 새로운 블록을 생성하고 추가하는 과정에서 사용되는 알고리즘으로, 채굴자가 수학적 문제를 풀면서 새로운 블록을 생성하는 과정입니다.

블록체인에서 새로운 트랜잭션이 발생하면, 이를 검증하고 새로운 블록에 추가하기 위해 채굴자들이 경쟁합니다.

채굴자는 먼저 현재 블록체인에서 마지막으로 추가된 블록의 정보와 새로운 트랜잭션 정보를 조합하여 블록 헤더(Block Header)라는 데이터를 만듭니다.

블록 헤더는 이전 블록의 해시 값, 새로운 트랜잭션 정보, 타임스탬프, 난이도 목표값(또는 Difficulty Target) 등의 정보를 포함합니다.

이전 블록의 해시 값은 이전 블록의 내용을 요약한 고유한 값으로, 변경되면 해당 블록 이후의 모든 블록의 해시 값이 변경됩니다.

따라서 블록 헤더는 이전 블록의 내용을 바탕으로 만들어지며, 이전 블록의 내용이 변경되면 블록 헤더도 변경되어야 합니다.

블록 헤더를 만든 채굴자는 이를 해싱(Hashing) 알고리즘을 사용하여 해시 값으로 변환합니다.

해싱 알고리즘은 어떤 데이터든 고정된 길이의 해시 값으로 변환하는 함수로, 데이터가 조금이라도 변경되면 전혀 다른 해시 값이 생성됩니다.

따라서 채굴자는 블록 헤더의 해시 값이 일정한 규칙을 만족하는지 검증합니다.

블록 헤더의 해시 값은 일정한 규칙을 만족해야 합니다.

예를 들어, Bitcoin의 경우 블록 헤더의 해시 값이 특정한 0의 개수를 갖도록 해야 합니다.

이 규칙은 난이도 목표값에 의해 결정됩니다. 난이도 목표값은 블록 생성 속도를 조절하기 위해, 일정한 시간 간격으로 블록이 생성될 수 있도록 조정됩니다.

채굴자는 블록 헤더의 해시 값을 계속 변경하면서, 일정한 규칙을 만족하는 해시 값을 찾습니다.

이 작업 증명 과정에서 채굴자들은 블록 헤더의 해시 값이 일정한 규칙을 만족하는 것을 찾기 위해 매우 많은 계산 작업을 수행해야 합니다.

이 작업을 마이닝(Mining)이라고 합니다.

마이닝 작업은 매우 어렵고 불규칙적인 과정입니다.

하지만 한 번 마이닝이 성공하면, 채굴자는 새로운 블록을 생성하고 이를 블록체인 네트워크에 제출할 수 있습니다.

이때, 다른 채굴자들도 마이닝 작업을 수행하고 있기 때문에, 먼저 블록을 생성한 채굴자가 이를 네트워크에 제출하면, 다른 채굴자들은 이를 검증하고 새로운 블록을 추가합니다.

블록이 추가될 때마다, 이전 블록의 해시 값이 새로운 블록의 데이터에 반영되기 때문에, 블록체인의 무결성이 유지됩니다.

블록체인에서는 이전 블록의 내용이 변경되면 해당 블록 이후의 모든 블록의 내용도 변경되어야 하기 때문에, 블록체인의 데이터를 조작하기가 매우 어렵습니다.

작업 증명은 블록체인에서 가장 널리 사용되는 분산형 장부 기술 중 하나입니다.

하지만 작업 증명 방식은 수많은 컴퓨팅 자원과 에너지를 소비하기 때문에, 환경적, 경제적인 문제가 제기되고 있습니다.

따라서 최근에는 다른 증명 방식인 지분 증명(Proof of Stake)이 등장하면서, 블록체인 기술의 발전과 함께 새로운 증명 방식에 대한 연구와 개발이 계속 진행되고 있습니다.

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요약해서 블록체인에서 블록이 생기는 과정을 순서대로 나열해보면 다음과 같은 과정으로 이루어집니다.

1. 새로운 트랜잭션이 생성되면, 해당 트랜잭션은 네트워크에 전파됩니다.
2. 채굴자들은 새로운 트랜잭션을 수집하고 이를 블록으로 묶습니다.
3. 블록 헤더에는 이전 블록의 해시 값, 새로운 트랜잭션의 해시 값 등이 포함됩니다.
4. 채굴자들은 블록 헤더의 해시 값이 일정한 규칙을 만족하는 것을 찾기 위해 매우 많은 계산 작업을 수행합니다.
5. 한 채굴자가 블록 헤더의 해시 값이 규칙을 만족하는 해시를 찾으면, 이를 네트워크에 제출합니다.
6. 다른 채굴자들은 이를 검증하고 새로운 블록을 추가합니다.
7. 새로운 블록이 추가될 때마다, 이전 블록의 해시 값이 새로운 블록의 데이터에 반영되어 블록체인의 무결성이 유지됩니다.

이러한 과정을 거치면, 블록체인이라는 분산형 장부가 생성되고, 이를 통해 다수의 사용자들이 중앙 관리기관 없이 안전하게 거래를 할 수 있습니다.