내 코인, 어떻게 안전하게 기록될까? 블록(Block) 구조 파헤치기

 

안녕하세요, 블록체인 기술에 깊은 관심을 가진 블로거입니다. 오늘은 블록체인의 가장 근본적인 단위, 바로 '블록(Block)'의 구조에 대해 쉽고 재미있게 설명해 드리려 합니다. 블록체인은 흔히 '분산된 디지털 장부'라고 불립니다. 그런데 이 장부에 기록되는 한 페이지, 즉 블록은 어떤 정보들로 이루어져 있을까요? 이 단순한 디지털 페이지가 어떻게 수백조 원에 달하는 가상 자산을 안전하게 기록하고 보관하는지 궁금하지 않으신가요?

 

이 글을 끝까지 읽고 나면, 겉보기에는 복잡해 보이는 블록체인의 원리가 사실은 논리적이고 우아한 구조를 가지고 있다는 것을 깨닫게 될 겁니다. 마치 레고 블록 하나하나가 모여 멋진 성을 만드는 것처럼 말이죠.

 

1. 블록, 무엇으로 이루어져 있을까?

블록체인에서 블록은 '거래 기록을 담는 디지털 파일 묶음'이라고 생각하면 이해가 쉽습니다. 여러분이 가상화폐를 주고받는 모든 거래 내역이 이 블록 안에 차곡차곡 쌓이게 됩니다.

하나의 블록은 크게 두 부분으로 나뉩니다.

• 블록 헤더(Block Header): 블록의 '표지'에 해당하는 부분입니다. 이 블록에 대한 모든 핵심 정보가 요약되어 담겨 있습니다.
• 블록 바디(Block Body): 블록의 '내용'에 해당하는 부분입니다. 실제 거래 기록들이 담겨 있습니다.

마치 노트 한 페이지의 표지(블록 헤더)에 제목, 날짜, 페이지 번호 등을 적고, 내용(블록 바디)에 실제로 글을 쓰는 것과 같습니다. 블록체인의 보안을 책임지는 핵심 기술은 바로 이 블록 헤더에 숨겨져 있습니다.

 

2. 블록 헤더(Block Header): 장부 페이지의 '표지'

블록 헤더에는 다음과 같은 중요한 정보들이 담겨 있습니다. 이 정보들은 단순히 기록을 넘어, 블록체인 전체의 무결성을 보장하는 핵심적인 역할을 합니다.

1) 이전 블록 해시 (Previous Block Hash)

이것이 바로 블록체인의 핵심이자, 블록이 '체인(Chain)'으로 연결되는 이유입니다. 각 블록 헤더에는 '바로 직전 블록의 고유한 지문(해시)'이 기록됩니다.

마치 한 페이지를 쓰고, 그 페이지의 마지막에 다음 페이지로 넘어가는 화살표를 그리는 것과 같습니다. 이 화살표가 바로 이전 블록 해시입니다. 이 때문에 블록들은 마치 쇠사슬처럼 단단하게 연결됩니다. 만약 누군가 과거의 블록 하나를 위조하려고 하면, 그 블록의 지문(해시)이 바뀌게 되고, 그 뒤에 연결된 모든 블록들의 연결 고리가 끊어져 버립니다. 이는 전체 블록체인이 무효하다고 판단되는 결과를 낳습니다.

2) 머클 루트 (Merkle Root)

이름은 복잡하지만 원리는 매우 간단합니다. 머클 루트는 해당 블록 안에 담긴 모든 거래 내역을 요약한 단 하나의 '지문'입니다.

이 기술은 수천, 수만 개의 거래를 단 한 줄의 코드로 압축합니다. 만약 블록 바디에 있는 수많은 거래 내역 중 단 하나의 거래라도 위조하면, 그 거래의 지문이 바뀌고, 결국 이 머클 루트라는 최종 지문도 바뀌게 됩니다. 즉, 블록의 '표지'만 확인해도 안에 있는 수많은 거래들이 위조되지 않았음을 한 번에 검증할 수 있습니다. 마치 모든 신용카드 영수증을 뭉쳐서 하나의 문서로 만들고, 그 문서의 위조 불가능한 도장(지문)을 찍는 것과 같습니다.

3) 타임스탬프 (Timestamp)

블록이 채굴된 시간 정보입니다. 이 정보는 블록체인 상의 모든 거래가 시간 순서대로 기록되었음을 증명하는 데 사용됩니다.

4) 버전(Version)

버전은 네트워크 프로토콜의 버전을 나타냅니다. 이는 블록체인 네트워크의 규칙을 유지하는 데 필요한 기술적인 요소들입니다.

5) 비트(Bits)

비트(Bits)는 채굴 난이도를 조절하는 데 사용되는 정보입니다. 이는 블록체인 네트워크의 규칙을 유지하는 데 필요한 기술적인 요소들입니다.

6) 논스 (Nonce)

논스는 채굴자들이 가장 먼저 찾아야 하는 '수수께끼의 해답'입니다. 예를들어 비트코인 채굴에서 논스는 블록의 유효성을 증명하기 위해 채굴자들이 찾아내야 하는 32비트 임의의 값입니다. 이 논스를 찾기 위해 수많은 컴퓨터가 초당 수경 번의 연산을 수행하는데, 이것이 바로 작업 증명(Proof of Work)이라고 불리는 과정입니다.

채굴자들은 블록 헤더의 모든 정보(이전블록 해시, 머클 루트, 타임스탬프, 버전, 비트)를 합친 후, 여기에 논스라는 값을 이리저리 바꿔가며 합쳐봅니다. 그리고 그 결과가 네트워크가 정해놓은 특정 기준을 만족하면, 비로소 블록이 완성되었다고 인정받습니다. 이 논스는 채굴자가 엄청난 양의 연산 작업, 즉 '노력'을 증명했다는 증거가 됩니다.

 

3. 블록 바디(Block Body): 진짜 거래 내역이 담긴 곳

블록 바디는 블록 헤더에 비해 매우 단순합니다. 이곳에는 검증을 통과한 실제 거래 내역들이 시간 순서대로 쭉 나열되어 있습니다. 이 거래들은 'A 주소에서 B 주소로 몇 비트코인을 보냈다'와 같은 정보들입니다.

이 거래 내역들의 머클 루트가 블록 헤더에 요약되어 들어가므로, 블록 바디는 블록 헤더에 종속되어 있습니다. 즉, 블록 헤더가 변경되면 블록 바디는 의미를 잃게 됩니다.

 

4. 왜 '블록체인'이라고 부를까?

이제 모든 퍼즐 조각이 맞춰집니다. 블록체인은 '블록(Block)'과 '체인(Chain)'의 합성어입니다.

이 체인은 각 블록 헤더에 이전 블록의 해시가 기록되는 방식으로 연결됩니다. 이 때문에 누군가 과거의 블록을 위조하려고 하면, 그 블록의 해시가 바뀌고, 뒤따라오는 모든 블록의 해시도 연쇄적으로 바뀌어야 합니다.

이러한 연쇄적인 해시 변경은 매우 비싼 연산 작업(작업 증명)을 통해 이루어지므로, 현실적으로는 불가능합니다. 마치 51% 공격을 시도하더라도, 하루에 수천억 원이 넘는 막대한 비용을 들여 비트코인 네트워크 전체의 해시 파워를 장악해야 하기 때문에 사실상 불가능하다고 평가받습니다.

이처럼 블록체인은 단순한 구조의 '블록'을 서로 단단하게 연결하여, 위변조가 불가능한 '체인'을 만들고, 이 체인 전체가 바로 '분산된 디지털 장부'가 되는 것입니다.

 

실제 블록을 직접 들여다보기: JSON 파일 분석

우리가 지금까지 배운 블록의 구조가 실제로 어떻게 생겼는지 궁금하지 않으신가요? 실제 데이터를 보면 더욱 명확하게 이해할 수 있습니다. 지금부터 실제 비트코인 블록의 정보를 담고 있는 JSON 파일의 일부를 함께 분석해 보겠습니다.

{
    "result": {
        "hash": "00000000000000000000f939e152ef6117c9ddf4c37a5776d21b8c805102f684", // 이 블록의 고유한 해시(지문)입니다.
        "confirmations": 2, // 이 블록 이후에 생성된 블록의 수. 높을수록 신뢰도가 높습니다.
        "height": 911474, // 전체 블록체인에서 이 블록의 순서입니다.
        "version": 537387008, // 블록 생성에 사용된 소프트웨어 버전입니다.
        "versionHex": "2007e000", // 버전의 16진수 값입니다.
        "merkleroot": "974b37c451227174d98c3dc33708771a34a836b578c63355971e18890dd2341c", // 모든 거래를 요약한 해시(지문)입니다.
        "time": 1756033525, // 채굴자가 설정한 블록 생성 시간입니다(유닉스 타임스탬프).
        "mediantime": 1756032048, // 이전 11개 블록의 중간 시간. 시간 조작 방지에 사용됩니다.
        "nonce": 1295756754, // 작업 증명(PoW) 퍼즐을 풀기 위해 찾은 값입니다.
        "bits": "17022b91", // 난이도 목표 값을 압축한 값입니다.
        "target": "000000000000000000022b910000000000000000000000000000000000000000", // 블록 해시가 만족해야 하는 목표 값입니다.
        "difficulty": 129699156960680.9, // 블록을 채굴하기 얼마나 어려운지 나타내는 난이도입니다.
        "chainwork": "0000000000000000000000000000000000000000dcbbc9faa971cfb4a842c3ba", // 제네시스 블록부터 이 블록까지의 누적 작업량입니다.
        "nTx": 4134, // 이 블록에 포함된 총 거래(Transaction)의 수입니다.
        "previousblockhash": "000000000000000000020a9cc1973449c289619c061cee2f47407177b005b682", // 이전 블록의 해시(연결고리)입니다.
        "nextblockhash": "00000000000000000001f6a0f2b28206eddf13d8b31c417847f4c101d680bef0", // 다음 블록의 해시입니다.
        "strippedsize": 686825, // 세그윗(SegWit) 데이터를 제외한 블록의 크기입니다.
        "size": 1933134, // 블록에 포함된 모든 데이터의 총 크기입니다.
        "weight": 3993609, // 세그윗에서 사용되는 블록의 가중치입니다.
        "tx": [ // 이 블록에 포함된 실제 거래 목록입니다. 데이터가 방대하여 일부만 표기됩니다.
            ...
        ]
    },
    "error": null, // API 요청 시 에러가 발생했는지 여부입니다. (에러 없음)
    "id": "curltest" // API 요청 식별자입니다.
}

 

결론: 블록체인은 '디지털 기록의 사슬'로 엮인 장부

블록체인 기술의 핵심은 복잡한 구조가 아닌, 단순한 블록들이 서로를 검증하며 연결되는 견고한 시스템에 있습니다.

• 블록은 블록 헤더와 블록 바디로 구성됩니다.
• 블록 헤더에는 이전 블록 해시와 머클 루트 같은 중요한 정보가 담겨 보안의 핵심 역할을 합니다.
• 이전 블록 해시는 블록들을 쇠사슬처럼 연결하며 위변조를 막습니다.
• 머클 루트는 수많은 거래를 단 하나의 지문으로 요약하여 효율적인 검증을 가능하게 합니다.

이처럼 블록의 각 요소는 블록체인의 '분산된 신뢰'를 구축하는 데 필수적인 역할을 합니다. 이제 여러분은 블록체인이라는 거대한 장부가 어떤 디지털 페이지들로 엮여 있는지 완벽하게 이해하게 되셨습니다.

---

[Q&A]

 

Q1: 모든 블록에 거래 내역이 들어가나요? 빈 블록도 있을 수 있나요?

A1: 네, 이론적으로는 빈 블록도 존재할 수 있습니다. 예를 들어, 채굴자가 거래를 포함하지 않고 블록을 채굴하는 경우입니다. 하지만 대부분의 경우, 채굴자들은 거래 수수료를 받기 위해 블록에 최대한 많은 거래를 담으려고 합니다. 따라서 빈 블록은 드물게 발생합니다.

 

Q2: 블록의 크기는 정해져 있나요?

A2: 블록의 크기는 블록체인 종류마다 다릅니다. 예를 들어, 비트코인 블록의 크기는 1MB로 제한되어 있습니다. 이 때문에 블록에 담을 수 있는 거래 수에 한계가 있어 확장성 문제가 논란이 되기도 했습니다. 반면, 이더리움은 블록의 가스 한도를 통해 크기를 조절하며, 다른 블록체인들은 블록 크기를 더 크게 설정하기도 합니다.

 

Q3: 블록체인에서 '블록'은 왜 필요한가요? 그냥 모든 거래를 한 줄로 쭉 기록하면 안 되나요?

A3: 모든 거래를 한 줄로 기록하면 검증과 보안에 매우 비효율적입니다. 블록이라는 단위는 수많은 거래를 한 번에 묶어 '패키지'로 검증할 수 있게 해줍니다. 이 패키지 단위로 타임스탬프와 해시를 부여함으로써, 거래의 시간 순서와 위변조 방지라는 두 가지 목적을 동시에 달성합니다. 만약 블록이라는 개념이 없었다면, 모든 거래마다 각각 이전 거래의 해시를 포함하여 개별적인 연산 과정을 거쳐야 했고, 전체 장부의 무결성을 검증하려면 수많은 거래를 처음부터 끝까지 순차적으로 일일이 확인해야 했기 때문에 훨씬 더 복잡하고 비효율적인 시스템이 되었을 겁니다.