블록체인의 블록(Block), 해시(Hash)? 이렇게 이해하면 쉽다

 

안녕하세요, 블록체인 기술에 깊은 관심을 가진 블로거입니다. 블록체인에 관해 이야기하면 '블록'이니 '해시'니 하는 낯선 용어들이 쏟아져 나와 머리가 지끈거린다고요? 아마 많은 분들이 그럴 겁니다. 하지만 걱정하지 마세요. 오늘은 이 복잡한 개념들을 아주 쉽고 재미있게, 마치 친구에게 설명하듯이 풀어보려고 합니다. 이 글만 읽고 나면 블록체인이 어떻게 안전하게 작동하는지 완벽하게 이해하실 수 있을 겁니다.

블록체인이라는 이름에는 이미 핵심 원리가 담겨 있습니다. '블록(Block)'과 '체인(Chain)'이 합쳐진 말이죠. 마치 벽돌(블록)을 튼튼한 사슬(체인)로 엮어 올린 거대한 장부와 같습니다. 그런데 이 벽돌 하나하나가 절대 깨지지 않고, 사슬이 끊어지지 않게 만드는 마법 같은 힘이 있는데, 그게 바로 오늘 이야기할 해시(Hash)입니다.

 

1. 블록체인 블록 개념: 모든 정보는 벽돌 속에

블록체인에서 '블록'은 무엇일까요? 간단하게 말하면, 일정량의 정보가 담겨 있는 데이터 묶음입니다. 비트코인을 예로 들어볼까요? 여러분이 누군가에게 비트코인을 보낼 때, 그 거래 정보는 즉시 블록체인에 기록되는 것이 아닙니다. 비슷한 시기에 일어난 수많은 거래와 함께 모여 하나의 묶음을 이룹니다. 이 묶음이 바로 하나의 '블록'이 됩니다.

이 블록 안에는 어떤 정보들이 들어 있을까요? 마치 우리가 일기장에 날짜와 날씨, 그리고 그날 있었던 일을 기록하듯이, 블록도 몇 가지 중요한 정보를 담고 있습니다.

• 거래 정보: 가장 핵심적인 부분으로, 실제로 발생한 수많은 거래 기록이 빼곡히 들어 있습니다.
• 타임스탬프: 이 블록이 언제 생성되었는지 정확한 시간이 기록됩니다.
• 이전 블록의 해시: 여기가 정말 중요한 부분입니다. 바로 직전에 만들어진 블록의 디지털 지문이 여기에 포함됩니다.

이러한 정보들이 모여 하나의 '블록'이 완성됩니다. 마치 벽돌 하나에 그날의 모든 거래 기록을 새기고, 그 벽돌에 날짜와 함께 '이전 벽돌의 고유한 특징'을 새기는 것과 같습니다. 이렇게 만들어진 블록들이 쌓이고 쌓여 거대한 장부를 이루게 되는 것이죠.

 

2. 블록체인 해시 원리, 위변조가 불가능한 이유

이제 블록체인 보안의 핵심인 '해시'에 대해 이야기해 봅시다. 해시는 '해시 함수'라는 특별한 수학적 알고리즘을 통해 만들어집니다. 해시 함수는 마치 '정보 압축 기계'와 같습니다. 이 기계에 어떤 종류의 정보(문서, 사진, 영상 등)를 넣든, 항상 고정된 길이의 독특한 문자열을 토해냅니다. 이 문자열이 바로 해시입니다.

예를 들어, "안녕하세요"라는 문장을 넣으면 "A36E…"로 시작하는 긴 문자열이 나오고, "안녕하세요!"라는 느낌표를 추가한 문장을 넣으면 "BCF2…"로 시작하는 아예 다른 문자열이 나옵니다. 단 하나의 느낌표, 즉 아주 사소한 변화만 있어도 해시값이 완전히 달라지는 것이 해시 함수의 가장 중요한 특징입니다. 마치 '디지털 지문'처럼 말이죠.

해시는 다음과 같은 놀라운 특징을 가지고 있습니다.

• 단방향(One-way)성: 해시값을 가지고 원래의 데이터를 추정하는 것은 거의 불가능합니다. '지문'만 보고 그 사람의 키와 몸무게를 정확히 알아낼 수 없는 것과 같습니다.
• 고정길이: 어떤 정보를 넣든, 결과물은 항상 일정한 길이의 문자열입니다. 방대한 양의 정보를 아주 간결한 형태로 요약할 수 있죠.
• 돌연변이: 입력값이 단 1비트만 바뀌어도 해시값이 변합니다. 이는 블록체인 위변조 방지의 핵심 원리가 됩니다.

이러한 해시의 특징은 암호화폐 보안 기술의 근간을 이룹니다. 블록체인의 모든 블록에는 거래 정보와 함께 '이전 블록의 해시'가 포함되어 있습니다. 블록들이 해시라는 쇠사슬로 단단하게 묶여 있는 것이죠. 만약 누군가 과거의 블록 하나를 위조하려고 한다면, 그 블록의 해시값이 바뀌고, 그 변화는 이후에 연결된 모든 블록의 해시값을 연쇄적으로 바꾸게 됩니다. 이는 도미노가 무너지듯이 전체 블록체인을 파괴하는 것과 같아서, 현실적으로 불가능에 가깝습니다.

 

3. 블록 생성 과정, 합의를 통해 만들어지는 블록

블록체인에서 새로운 블록은 그냥 만들어지는 것이 아닙니다. 마치 '벽돌 쌓기 게임'처럼 복잡한 과정을 거칩니다. 이 과정이 바로 채굴(Mining)입니다.

채굴자들은 새로운 블록을 만들기 위해 치열한 경쟁을 벌입니다. 이 경쟁은 일종의 '수학 문제 풀기'입니다. 이 문제를 가장 먼저 푸는 채굴자가 새로운 블록을 만들고, 그 대가로 보상(비트코인 등)을 받습니다. 이 과정이 바로 작업증명(PoW)이라는 합의 알고리즘이며, 이 덕분에 블록체인은 특정 기관의 통제 없이도 스스로를 유지하고 보안을 강화할 수 있습니다.

새로운 블록이 생성되면, 네트워크에 참여하는 모든 노드들이 그 블록의 유효성을 검증합니다. 모든 노드가 "이 블록은 문제가 없다"고 합의하면, 그 블록은 기존 블록체인에 추가됩니다. 이렇게 여러 참여자의 합의를 통해 블록체인 작동 방식이 완성되는 것입니다. 누구나 참여할 수 있는 열린 시스템이지만, 다수의 합의를 거치기 때문에 해커가 침투하기 매우 어렵습니다.

결론: 블록과 해시의 완벽한 조화

블록체인의 핵심 원리를 한 문장으로 정리해 볼까요? 블록은 데이터를 담는 투명한 그릇이고, 해시는 그 그릇을 절대 깨지지 않게 만드는 디지털 지문이자 쇠사슬입니다. 블록과 해시는 서로 분리될 수 없는 관계이며, 이 둘의 완벽한 조화가 블록체인이라는 견고한 기술을 탄생시켰습니다.

블록체인은 단순히 가상화폐를 넘어, 우리 사회의 다양한 분야에서 투명성과 신뢰를 만들어낼 잠재력을 가지고 있습니다. 여러분이 이 글을 통해 '블록'과 '해시'에 대한 막연한 두려움을 떨쳐내고, 블록체인 기술을 한층 더 가깝게 느끼셨기를 바랍니다.

 

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[Q&A]

Q1: 블록체인에 저장된 데이터는 정말 영원히 변경 불가능한가요?
A1: 네, 현실적으로 그렇습니다. 블록체인은 블록들이 해시로 연결된 구조라, 과거 블록의 데이터를 조작하면 이후의 모든 블록 해시값을 바꿔야 합니다. 이 작업은 현재의 컴퓨팅 기술로는 엄청난 시간과 비용이 들어 거의 불가능합니다. 하지만 51% 공격처럼 이론적으로는 조작이 가능할 수 있어 '절대 불가능하다'고 단정하기보다는, '사실상 불가능하다'고 말하는 것이 더 정확합니다.

Q2: 해시 함수를 쓰면 개인 정보도 안전한가요?
A2: 해시 함수는 개인 정보를 암호화하는 데 유용하지만, 그 자체만으로 완벽한 개인 정보 보호를 보장하지는 않습니다. 해시는 데이터를 복구할 수 없는 단방향 함수이므로, 해시값만으로는 원래 데이터를 알 수 없습니다. 하지만 해시값 자체가 해커에게 노출되면, 해커가 무작위로 데이터를 넣어보고 같은 해시값이 나오는지 대조하는 '무차별 대입 공격(Brute-force attack)'에 취약할 수 있습니다. 따라서 해시와 더불어 다른 암호화 기술을 함께 사용하는 것이 일반적입니다.

Q3: 모든 컴퓨터가 같은 블록체인 장부를 가지고 있으면, 컴퓨터 용량이 너무 많이 필요하지 않나요?
A3: 좋은 질문입니다. 비트코인 블록체인의 경우, 실제로 전체 장부를 다운로드하면 상당한 저장 공간(현재 수백 GB)을 차지합니다. 그래서 모든 사람이 전체 장부를 다운로드할 필요는 없습니다. 대부분의 사용자는 '경량 노드'를 사용하여 전체 장부의 일부만 다운로드하거나, 블록체인 서비스 제공업체(예: 거래소)를 통해 간접적으로 거래를 처리합니다. 전체 장부를 저장하는 노드들은 보통 전문적인 채굴자나 기술 개발자들이며, 이들의 역할 덕분에 블록체인이 유지될 수 있습니다.