[블록체인] 암호화폐 채굴과 51% 공격

https://media.fastcampus.co.kr/insight/why-blockchain-is-hard/

블록체인에 대해 전반적인 그림을 그리기 위해 조사하며 얻은 얕은 지식입니다.

---

1. 채굴이란?

채굴은 새로운 블록을 생성하는 것을 의미한다.

블록은 채굴 노드가 생성한다.

저번 포스팅에서 말했 듯, 트랜잭션들은 검증노드로부터 네트워크 여러곳으로 전파된다.

채굴노드는 네트워크에 공유되고 있는 트랜잭션들을 모아서 블록 만들기를 시도한다.

 

 

비트코인은 블록 한개당 1MB의 크기이다. 물론 모든 코인이 동일하지는 않고 어떤 블록체인을 사용하느냐에 따라 다르다.

 

 

비트코인은 블록 한개가 생성되는데 10분이 걸린다. 즉, 나의 거래내역이 블록에 포함되어 체인에 붙기까지 10분이 걸린다는 것이다. 또 컨펌의 과정을 위해서 추가로 6개의 블록이 이어져야한다.(비트코인의 경우)

컨펌이란 나의 트랜잭션이 포함된 블록이 블록체인의 메인 체인에 들어있다고 확정하는 것이다.

 

 

 

 

---

2. 어떤 채굴노드가 블록을 생성하는가?

채굴 노드들은 블록을 생성하기 위한 경쟁을 서로 한다.

모든 노드들이 블록을 생성하면 체인은 너무 많은 분기(갈래)가 발생할 것이다.

이 경쟁은 수학문제를 푸는 것이며, 정확히는 특정 해쉬값이 나오게 하는 임의의 논스(nonce)값을 먼저 찾는 경쟁이다.

이 경쟁에서 승리하면 블록을 생성할 수 있고 이 노드에게는 보상이 주어진다.

논스값을 찾는 것은 CPU보다는 GPU를 사용하는 것이 훨씬 빠르기에 그래픽카드를 사용한 채굴이 많은 것이다.

아무튼 이런 고생을 PoW 알고리즘이라고 하며 모든 블록체인이 이 방법을 사용하는 것은 아니다.

여러가지 채굴 알고리즘이 존재하는데, 다음 포스팅에서 공부해보겠다.

 

 

 

 

---

3. 동시에 블록이 만들어진다면?

경쟁을 하였음에도 동시에 블록을 생성하여 분기가 발생한다면?

 

6번 블록 이후 두개의 갈래로 나눠졌다.

이때 6-1블록과 7블록 중 어떤 블록쪽으로 계속 이어나가야 할까? 

이때 위에 언급한 확정(컨펌)의 개념이 나온다.

 

PoW알고리즘은 

 

"네트워크에 더 많은 기여를 한 사용자는 신뢰할 수 있는 사용자다"

 

라는 전제를 하고있다.

따라서 최초로 분기가 발생하고 그 뒤로 더 많은 블록들이 붙은 쪽이 더 많은 기여를 받은 분기이고 이 쪽을 메인 체인으로 인정한다. 블록들을 더 붙혀보고 많이 붙은 분기를 선택하는 이 과정이 위에서 언급한 컨펌(확정)의 과정이다.

인정받지 못한 분기의 블록들은 고아블록(스테일블록)이 된다.

 

 

 

 

---

4. 51%공격

블록을 수정하거나 조작하는 것은 불가능할까?

채굴하는 과정에서 GPU는 많은 전력을 소모한다. 논스값을 찾는 경쟁을 하기 때문인데,

왜 채굴하는데 이렇게 많은 전력을 쓰도록 설계한 것일까?

그냥 다음 블록을 생성할 노드를 랜덤으로 정하면 안되는 것일까?

 

이유는 블록체인 네트워크를 해킹으로부터 보호하기 위함이다.

블록 1개를 만드는데 많은 고생(채굴)을 했으니 이것을 수정하기 위해서는 그 이상의 고생(컴퓨팅 파워)를 하도록 만든 것이다. 또 블록 하나를 조작하면 그 블록의 해시값이 바뀌고 이로인해 연결된 블록들의 해시값도 바뀌기 때문에 사실상 블록체인 네트워크 전체 노드들의 고생보다 더 큰 고생이 필요하다.

 

하지만 그렇다해도 방법은 존재한다.

51% 공격이라고 불리는 수단인데, 과정은 다음과 같다.

 

 

 

1. A가 B에게 30코인을 줬다는 거래 내역이 101번 블록에 기록됐다.

 

 

2. A는 전체 네트워크의 51%이상의 컴퓨팅 파워를 지니고 있다고 가정한다.

3. A는 자기의 거래내역을 없애버린 새로운 블록을 만들고 그 뒤로 컨펌을 위한 블록들을 더 빠르게 생성한다.(자신이 가진 51% 이상의 압도적인 컴퓨팅 파워를 사용해서)

 

 

4. 이렇게 되면 A가 조작한 블록이 속한 분기가 메인 체인으로 인정된다. 

고로 A가 B에게 코인을 보낸 사실은 사라진다.

 

 

 

 

---

5. 51% 공격 대응

사실 이 공격은 공격자가 손해를 보는 모순을 가지고있다.

 

첫째로,

공격자가 이득을 취하기 위해서는 해당 암호화폐의 가치가 올라야한다.

하지만 이런 공격으로인해 해당 암호화폐에 대한 신뢰가 떨어지게 되고, 가치도 떨어진다.

그렇다면 51% 소유자가 가장 큰 손해를 보는 상황이 돼 버린다.

실제로 2014년 특정 마이닝풀이 일시적으로 코인의 해시파워가 51%를 초과하는 일이 발생했을 때, 가격이 폭락했다. 즉, 이론적으로 가능하나 경제적인 이유로 불가능한 공격이라는 것이다.

 

둘째로,

블록체인 네트워크의 참여자가 많을수록 51%의 해시파워를 확보하는 것은 매우 높은 비용이 필요하다.

따라서 해킹을 통해 얻는 수익보다 적자가 난다는 것이다.

하지만 참여자가 적은 네트워크는 51%의 파워를 확보하고 유지할 수도 있기 때문에 이 부분에서는 대안이 필요하다.

이것도 다음 포스팅에서 공부해보겠다.

 

 

 

 

 

참고:

https://steemit.com/blockchain/@etainclub/blockchain-6

초보자를 위한 Blockchain 강좌 #6 블락체인 구성 — Steemit

https://steemit.com/kr/@yahweh87/22-51

#22 - 51% 공격에 관한 개념정리! — Steemit

https://blog.naver.com/pentamkt/221589098204