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요약
비트코인은 탈중앙화된 장부 시스템으로, 누구나 장부를 보고 쓸 수 있지만 함부로 조작은 불가능하게 설계되어 있습니다. 이 시스템의 핵심은 채굴을 통한 합의 규칙, 그리고 이를 위협할 수 있는 대표적인 공격 방식인 51% 공격입니다. 이번 글에서는 해시레이트, 채굴풀, 합의 규칙, 포크 현상까지 채굴과 관련된 구조를 분석하며 51% 공격이 실제로 얼마나 위협적인지 이해해보려 합니다.
해시레이트란 무엇인가?
해시레이트(Hash Rate)는 채굴자가 블록을 찾기 위해 1초에 수행하는 연산 횟수를 의미합니다. 쉽게 말해, 얼마나 많은 ‘주사위’를 빠르게 던질 수 있느냐에 따라 해시레이트가 결정됩니다. 고성능 장비를 많이 보유한 채굴자는 더 많은 연산을 수행하고, 블록 생성 확률도 그만큼 높아집니다.
예전에 직접 채굴기를 돌려봤을 때, USB ASIC 하나로는 정말 운이 따라줘야 하루에 하나 블록을 얻을까 말까 했어요. 해시레이트가 낮으면 보상 확률도 낮고, 장비 유지비도 감당하기 어려웠죠.
전 세계 채굴자들이 합쳐 만든 전체 해시레이트는 비트코인 네트워크의 보안 수준을 직관적으로 보여줍니다. 연산력이 쌓일수록, 그만큼 네트워크를 조작하기 위한 비용도 기하급수적으로 증가하게 됩니다.
채굴풀의 등장과 구조
채굴에 성공할 확률은 해시레이트에 비례합니다. 그래서 개인이 단독으로 채굴할 경우, 운이 무척 따라야만 보상을 받을 수 있죠. 이 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 바로 채굴풀(Mining Pool)입니다.
채굴풀은 여러 채굴자들이 힘을 합쳐 채굴에 참여하고, 블록이 발견되면 보상을 해시레이트 기여 비율에 따라 나누는 구조입니다. 저도 한때 F2Pool에 가입해서 채굴을 해봤는데, 매일 아주 조금씩이라도 비트코인을 받을 수 있어서 안정적이더라고요.
하지만 여기서 중요한 건 상위 몇 개 풀들이 전체 해시레이트의 절반 이상을 차지하고 있다는 점입니다. 예를 들어 Foundry USA와 AntPool은 전체 해시레이트의 약 40~50%를 담당하고 있어요. 이런 구조는 특정 집단이 해시레이트를 독점하면 51% 공격이 가능하다는 우려를 불러오죠.
네트워크 합의 규칙 이해하기
비트코인은 중앙이 없는 네트워크이기 때문에, 누가 올바른 장부를 들고 있는지를 정하는 기준이 필요합니다. 그것이 바로 최장 체인 규칙(Longest Chain Rule)입니다.
모든 노드들은 가장 많은 연산이 들어간 체인, 즉 가장 긴 체인을 진짜 장부로 간주합니다. 이 방식은 나카모토 사토시의 원 논문에서도 강조하고 있는 핵심 개념입니다.
제가 비트코인 풀노드를 운영하면서 가장 많이 놀란 점은, 진짜 블록이 생길 때마다 전 세계 노드들이 거의 동시에 체인을 업데이트한다는 점이었어요. 이 합의 규칙 덕분에 누구도 장부를 멋대로 바꾸지 못하게 되는 겁니다.
블록체인 포크의 원리
가끔씩 두 채굴자가 동시에 블록을 생성하는 일이 발생합니다. 이럴 경우, 네트워크는 두 개의 체인을 가지게 되며, 이를 블록체인 포크(Fork)라고 부릅니다.
포크가 발생하면, 각 노드는 자신이 먼저 받은 블록을 기준으로 체인을 이어갑니다. 이후 추가 블록이 생성되면서 더 긴 체인이 생기면, 모든 노드들은 그 체인을 따르게 되며 다른 체인은 자동으로 버려집니다.
이처럼 포크는 일시적인 현상이며, 전체 네트워크가 하나의 체인으로 다시 합치는 과정을 거칩니다. 하지만 이 틈을 노려 악의적인 블록을 삽입하려는 시도가 있을 수 있다는 점에서, 보안상 매우 중요한 개념이기도 합니다.
질문과 대답
Q: 51% 공격이란 정확히 무엇인가요?
A: 채굴자가 전체 해시레이트의 51% 이상을 확보하면, 자신의 블록을 유리하게 인정받게 되어 이중지불, 거래 무시, 장부 조작 등 다양한 공격을 할 수 있는 상황을 말합니다.
Q: 왜 해시레이트가 높을수록 안전한가요?
A: 해시레이트가 높으면, 공격자가 그만큼 많은 장비와 전력을 동원해야 체인을 조작할 수 있기 때문에 공격 비용이 기하급수적으로 늘어납니다.
Q: 채굴풀만 없애면 해결되지 않나요?
A: 채굴풀은 개인 채굴자들에게 안정적인 수입을 보장해주는 시스템이라 완전히 없애기도 어렵고, 오히려 분산된 형태로 유지하는 것이 더 안전할 수 있습니다.