비트코인 기술 구조와 작동 원리 분석

비트코인은 역사상 최초의 가상 자산이다. 2008년 백서를 통해 소개되었고, 2009년 1월에 공식적으로 출시되었다. 제작자는 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)라는 가명으로만 알려져 있다.

• 블록체인 기술을 기반으로 작동하며, 이는 공원 장부 역할을 한다. 은행이 거래를 검증하는 대신 전 세계 컴퓨터 네트워크가 이 작업을 수행한다.
• 특정 회사나 정부가 소유하지 않는다. 탈중앙화, 투명성, 오픈 소스 특성을 갖추고 있어 기존 금융 시스템의 대안으로 기능한다.

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비트코인이란?

비트코인을 인터넷 현금이라고 생각하면 이해하기 쉽다. 2008년 세상에 소개되었고 몇 달 뒤인 2009년에 출시된 최초의 디지털 통화다. 중개자 없이 다른 사람에게 직접 돈을 보낼 수 있게 해준다.

참고로 비트코인은 일반적으로 네트워크나 기술을 지칭할 때는 대문자 'B'를 사용하고, 코인 자체를 지칭할 때는 소문자 'b'를 사용한다. 거래소에서 볼 수 있는 티커 심볼은 BTC다.

지갑에 있는 달러나 유로처럼 정부가 발행하고 통제하는 화폐와 달리 비트코인은 탈중앙화되어 있다. 이는 비트코인 네트워크를 운영하는 단일 관리자, 은행, 또는 정부가 존재하지 않음을 의미한다. 완전한 P2P(피어 투 피어) 시스템이다.

사람들이 비트코인을 선호하는 이유는 무엇일까? 자신의 독을 직접 소유하고 통제할 수 있기 때문이다. 중개자에 의존하지 않고 언제 어디서나 돈을 보낼 수 있다. 또한 시스템은 이중 지불 공격(double-spending attacks)에 면역이며, 이는 한 번 사용한 코인을 다른 곳에서 다시 사용하려는 시도가 불가능함을 의미한다.

비트코인은 어떻게 작동하는가?

비트코인은 블록체인이라는 기술에 의존한다. 블록체인은 누구나 읽을 수 있지만 아무도 지울 수 없는 디지털 노트라고 생각할 수 있다.

모든 거래는 발생할 때마다 '블록'에 기록된다. 해당 블록은 이전 블록과 연결되어 사슬(chain)을 형성한다. 이 기록은 전 세계 수천 대의 컴퓨터(노드)에 복사된다.

노트의 사본을 보유한 컴퓨터가 너무 많기 때문에 사기를 칠 수 없다. 누군가 장부를 조작하여 자신에게 더 많은 돈을 주려고 하면 다른 컴퓨터들이 이를 거부한다. 또한 누구나 비트코인의 오픈 소스 소프트웨어를 다운로드하여 생태계에 참여할 수 있다.

• 탈중앙화: 비트코인 블록체인은 분산된 컴퓨터 네트워크에 의해 유지되므로 장부를 통제하는 중앙 권한이 존재하지 않는다.
• 불변성: 거래가 블록체인에 추가되면 변경되거나 삭제될 수 없다.
• 보안: 거래는 암호화 기술로 보호되며, 각 블록을 검증하는 데 상당한 자원과 반복적인 작업(채굴이라는 과정을 통해 퍼즐을 푸는 것)이 필요하다.

BTC 거래의 예

기술적으로 비트코인은 잔액이 있는 은행 계좌를 사용하지 않는다. 대신 지갑 내 개별 디지털 코인을 추적하는 UTXO(Unspent Transaction Output)라는 시스템을 사용한다. 하지만 이해를 돕기 위해 은행 송금과 비교해 보자.

앨리스(Alice)가 밥(Bob)에게 1 BTC를 보내려고 한다고 가정해 보자. 블록체인은 앨리스가 1 BTC가 줄어들고 밥이 1 BTC가 늘어나도록 업데이트된다. 이는 앨리스가 공용 게시판에 "나는 밥에게 1 비트코인을 주었다"라고 적는 것과 유사하여, 모든 사람이 돈이 이동했음을 알게 된다.

나중에 밥이 그 돈을 캐롤(Carol)에게 보내려 한다면, 네트워크는 기록을 확인하여 밥이 실제로 앨리스로부터 돈을 받았는지 검증한다. 컴퓨터들이 서로 끊임없이 통신하기 때문에 모든 사람의 장부는 동기화된 상태를 유지한다.

비트코인 채굴

채굴은 네트워크가 스스로를 보호하는 방식이자 새로운 비트코인이 생성되는 방식이다. 거래를 브로드캐스팅하면 네트워크 전파로 전달된다. 그런 다음 채굴자라고 불리는 사용자들이 이러한 거래를 모아 블록을 만든다.

이 블록을 블록체인에 추가하려면 채굴자들은 특정 퍼즐을 풀어야 한다. 퍼즐을 가장 먼저 푼 채굴자가 블록을 추가하고 새로운 비트코인을 보상으로 받는다. 이 보상은 새로운 비트코인이 생성되는 유일한 방법이다.

그러나 공급량은 제한되어 있다. 비트코인은 절대 2,100만 개를 넘지 못한다. 모든 2,100만 개가 채굴되면(2140년경 추정), 채굴자들은 더 이상 블록 보상을 받지 못하고 사용자가 지불하는 수수료로만 보상을 받게 된다.

작업 증명(PoW)과 에너지 소비

블록체인의 보안과 무결성을 유지하기 위해 비트코인은 작업 증명(PoW)이라는 합의 메커니즘을 사용한다. 이는 앞서 설명한 채굴 과정의 핵심 부분이다.

PoW(작업 증명)는 디지털 결제 시스템에서 이중 지불을 방지하기 위해 비트코인과 함께 만들어진 메커니즘이다. 비트코인 외에도 많은 가상 자산이 블록체인 네트워크를 보호하기 위해 PoW를 사용한다.

채굴자가 풀어야 하는 '퍼즐'은 기본적으로 PoW를 의미한다. 이는 블록을 생성하는 데는 비용이 많이 들지만, 그 유효성을 검증하는 데는 비용이 적게 드도록 설계되었다. 누군가 잘못된 블록으로 속이려 시도하면 네트워크는 즉시 이를 거부하며, 채굴자는 채굴 비용을 회수할 수 없다.

PoW는 상당한 연산 능력을 요구하므로 많은 전력을 소비한다. 이로 인해 비트코인의 환경적 영향에 대한 논쟁이 있어 왔다. 하지만 최근 몇 년 사이 채굴 산업은 재생 에너지나 낭비되는 잉여 에너지를 사용하는 쪽으로 크게 전환되었다.

비트코인은 어디에 쓰이는가?

비트코인은 주로 디지털 통화와 가치 저장 수단으로 사용된다. 기존 통화처럼 온라인이나 오프라인에서 상품을 구매하는 데 사용할 수 있다. 온라인 쇼핑몰부터 오프라인 매장까지 비트코인을 결제 수단으로 받아들이는 기업이 점점 늘어나고 있다.

비트코인 메인넷(레이어 1)은 소액 결제에는 느리거나 비쌀 수 있지만, 라이트닝 네트워크와 같은 '레이어 2' 솔루션이 이러한 한계를 해결하기 위해 개발되었다.

투자 관점에서 많은 사람은 비트코인의 가치 상승을 기대하며 BTC를 산다. 비트코인의 가격은 변동성이 클 수 있지만, 일부 투자자는 장기적으로 포트폴리오를 다각화하고 인플레이션에 대해 헷지하는 방법으로 본다.

비트코인은 누가 만들었는가?

비트코인은 2008년 10월, 사토시 나카모토가 "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System"라는 제목의 백서를 발표하며 처음 등장했다. 이 논문은 정부나 은행 시스템에 의존하지 않고 탈중앙화된 시스템에서 작동하는 새로운 디지털 통화를 소개했다.

2009년 1월, '제네시스 블록'의 채굴과 함께 비트코인 프로토콜이 공식적으로 시작되었다. 최초의 비트코인 거래는 사토시 나카모토와 프로그래머 핀니(Hal Finney) 사이에 이루어졌다. 나카모토가 핀니에게 10비트코인을 보낸 거래였다.

이 첫 거래 이후 더 많은 사람들이 비트코인을 알게 되어 네트워크에 참여하기 시작했다. 중앙 기관이나 중개자 없이도 이 디지털 통화가 기능할 수 있다는 것을 입증하며 소규모 기술 애호가 커뮤니티에서 인기를 얻었다.

'비트코인 피자'는 비트코인 역사의 또 다른 중요한 이정표로, 실제 경제 활동에서 비트코인이 교환 수단으로 사용된 최초의 사례이다. 2010년 5월 22일, 라슬로 하네츠(Laszlo Hanyecz)라는 프로그래머는 1만 비트코인으로 피자 2판을 구매하며 역사를 만들었다. 이 거래는 '비트코인 피자 데이'로 알려지게 되었으며, 매년 5월 22일마다 기념된다.

사토시 나카모토는 누구인가?

사토시 나카모토의 정체는 여전히 미스터리로 남아 있다. 사토시는 세계 어디에든 있는 개인이거나 개발자 그룹일 수 있다. 이름은 일본어이지만, 유창한 영어 실력 때문에 영어권 국가 출신일 가능성이 높다는 믿음이 지배적이다. 수년간 많은 이론과 조사에도 불구하고 창시자의 진정한 신원은 밝혀지지 않았다.

사토시가 블록체인 기술을 발명했는가?

비트코인은 블록체인 기술을 포함해 오래전부터 존재하던 여러 기존 기술을 결합한 것이다. 변경 불가능한 데이터 구조의 사용은 1990년대 초 스튜어트 하버(Stuart Haber)와 W. 스콧 스토네타(W. Scott Stornetta)가 문서 타임스탬프 시스템을 제안했을 때로 거슬러 올라간다.

비트코인은 또한 랄프 머클(Ralph Merkle)이 개발한 머클 트리(Merkle Tree) 개념을 사용한다. 오늘날의 블록체인처럼 이 초기 시스템도 데이터를 보호하고 위변조를 방지하기 위해 암호화 기술에 의존했다. 하지만 비트코인은 이러한 기술들을 결합하여 당시 다른 디지털 결제 시스템의 문제였던 이중 지불 문제를 해결했다는 점에서 혁명적이었다.

비트코인은 얼마나 있는가?

프로토콜은 비트코인의 최대 공급량을 2,100만 코인으로 설정했다. 2026년 1월 기준으로 그중 95% 이상이 채굴되었지만, 나머지를 생산하는 데는 100년 이상이 걸릴 것이다. 이는 약 4년마다 채굴 보상을 줄이는 '비트코인 반감기'라는 주기적 사건 때문이다.

비트코인 반감기란 무엇인가?

비트코인 반감기는 채굴자에게 제공되는 블록 보상이 절반으로 줄어드는 주기적 사건을 말한다. 다음 비트코인 반감기는 2028년, 2024년 4월 19일 있었던 마지막 반감기로부터 약 4년 후에 예상된다.

비트코인 반감기는 경제 모델의 핵심이다. 이는 코인이 안정적인 속도로 발행되도록 보장하고 채굴 난이도를 예측 가능한 속도로 증가시킨다. 이 통제된 화폐 인플레이션율은 본질적으로 비트코인과 무한히 공급될 수 있는 전통적인 법정 화폐 간의 주요 차이점 중 하나다.

비트코인은 안전한가?

비트코인과 관련된 주요 위험 중 하나는 해킹과 도난의 가능성이다. 예를 들어 피싱 사기에서 해커는 소셜 엔지니어링을 사용하여 사용자를 속여 로그인 정보나 개인 키를 노출하게 한다. 해커가 사용자의 계정이나 암호화폐 지갑에 접근하면 피해자의 비트코인을 자신의 지갑으로 옮길 수 있다.

해커가 비트코인을 훔치는 또 다른 방법은 맬웨어나 랜섬웨어 공격을 통해서다. 해커는 맬웨어를 사용하여 사용자의 컴퓨터나 모바일 장치를 감염시켜 비트코인 지갑에 접근할 수 있다. 어떤 경우에는 랜섬웨어를 사용하여 사용자의 파일을 암호화하고 이를 해제하는 대가로 비트코인을 요구하기도 한다.

비트코인 거래는 되돌릴 수 없으며 정부 기관의 보증을 받지 않으므로, 사용자는 자산을 보호하기 위해 예방 조치를 취해야 한다. 여기에는 강력한 암호 사용, 2단계 인증(2FA) 활성화, 그리고 온라인 해커의 접근을 막기 위해 '콜드 스토리지'나 하드웨어 지갑(키를 오프라인으로 보관하는 장치)을 사용하여 자금을 보관하는 것이 포함된다. 또한 신뢰할 수 있는 출처에서만 비트코인 관련 소프트웨어를 다운로드하는 것이 중요하다.

비트코인과 관련된 또 다른 위험은 가격 변동성이다. 비트코인의 가치는 짧은 기간에 크게 변동할 수 있으므로, 가격 급등과 잠재적 손실에 대비하지 못한 투자자에게는 위험한 투자가 될 수 있다. 그러나 역사적으로 자산이 성숙하고 시장 유동성이 증가함에 따라 변동성은 감소하는 경향이 있었다.

결론

비트코인은 소박한 시작에서 멀리 왔으며, 수많은 사용 사례와 기관 채택의 증가를 바탕으로 전 세계적으로 인정받는 자산으로 성장했다. 일상 거래, 단기 거래, 장기 투자, 또는 단순히 기술에 대한 관심 등 어떤 목적이든 비트코인은 확실히 더 깊이 탐구할 가치가 있다.