해시 함수는 데이터에 대한 고유하고 고정 길이의 코드를 생성하여 블록체인 시스템의 보안, 무결성 및 효율성을 보장합니다.
블록체인에서 해시 함수는 블록을 링크(Chainlink) , 거래를 검증하고, 되돌릴 수 없는 암호화 기술을 사용하여 지갑을 보호합니다.
채굴 해시 함수를 사용하여 퍼즐을 풀고, 높은 계산 비용을 통해 블록체인 네트워크를 보호합니다.
디지털 세계의 거대한 무대에서 블록체인은 비트코인과 이더리움과 같은 분산형 시스템을 구동하는 투명하고 변조 불가능한 "슈퍼 원장"처럼 작용합니다.
해시 함수는 보이지 않는 마법사처럼 작동하며, 수학을 기반으로 안전망을 엮어 데이터 무결성, 신뢰할 수 있는 거래, 그리고 시스템 안정성을 보장합니다. 그렇다면 해시 함수는 블록체인에서 정확히 어떻게 마법을 부릴까요? 생생한 사례를 통해 이 뒷이야기를 자세히 살펴보겠습니다!
해시 함수: 데이터의 "고유한 지문"
"나는 사과 먹는 것을 좋아한다"라는 중요한 이메일이 있다고 상상해 보세요. 이 이메일을 "해시 머신"에 넣으면 "a1b2c3d4"와 같은 고정 길이의 문자열이 즉시 생성됩니다. 이 문자열은 이메일의 고유 지문과 같은 해시 값입니다. 해시 함수의 마법은 여러 가지 특징에 있습니다. 첫째, 동일한 이메일은 항상 동일한 "a1b2c3d4"를 생성합니다. 둘째, "a1b2c3d4"에서 원본 메시지를 추측하는 것은 거의 불가능합니다. 셋째, 이메일을 "나는 바나나 먹는 것을 좋아한다"로 변경하면 해시 값이 "x9y8z7w6"처럼 완전히 변경됩니다.
마지막으로, 두 개의 서로 다른 메시지가 동일한 해시 생성할 확률은 거의 0에 가깝습니다. 이러한 특성 때문에 해시 는 블록체인의 "보안 요원" 역할을 합니다. 예를 들어, 비트코인은 SHA-256 알고리즘을 사용하여 모든 데이터를 빠르고 안전하게 256 비트(Bit) "지문"으로 변환합니다.
블록 연결: 변조 방지를 위한 체인 연결
블록체인은 시간 순서대로 페이지별로 정리된 원장과 같습니다. 각 "페이지"는 거래 데이터를 기록하는 블록 입니다. 해시 함수는 이 원장이 변조되지 않도록 어떻게 보장할까요? 샤오밍이 샤오홍에게 비트코인 10개를 보내는 거래를 기록하는 비트코인 블록 상상해 보세요. 이 블록 SHA-256을 사용하여 해시 (예: "1234abcd")을 생성하는데, 여기에는 거래 데이터뿐만 아니라 이전 블록 의 해시 (예: "5678efgh")도 포함됩니다. 이렇게 블록은 해시 값을 사용하여 "체인"됩니다.
누군가가 비밀리에 거래 내역을 10비트코인에서 100비트코인으로 바꾸려고 하면 블록의 해시 값이 즉시 "9xyz7890"처럼 완전히 다른 값으로 바뀌어 모든 후속 블록이 이전 해시에 의존하기 때문에 전체 체인이 끊어집니다.
블록 하나를 조작하려면 전체 체인의 해시를 다시 계산해야 하는데, 이는 엄청난 연산 능력을 요구하며 사실상 불가능합니다. 이러한 연계 메커니즘 덕분에 비트코인의 거래 내역은 매우 견고합니다.
채굴 경쟁: 지능의 "추측 게임"
비트코인 "채굴"은 디지털 세계에서 금을 캐는 것처럼 들릴 수 있지만, 실제로는 해시 함수가 주도하는 "두뇌 게임"입니다. 채굴자 샤오 리가 여러 거래가 포함된 새로운 블록 채굴하려고 한다고 가정해 보겠습니다. 그는 블록의 해시 특정 조건(예: 네 개의 0으로 시작하는 경우(예: "0000fghi"))을 충족하도록 특수한 숫자( 논스 )를 찾아야 합니다.
샤오리의 컴퓨터는 1, 2, 3… 등 다양한 숫자를 계속 시도하며, 매번 SHA-256을 사용하여 해시 계산합니다. 결국 요구사항을 충족하는 올바른 숫자(예: 논스 = 12345)를 찾을 때까지 계산합니다. 마치 복권 당첨 번호를 찾는 것과 마찬가지로 엄청난 시간과 전기를 소모합니다.
이러한 높은 비용은 블록체인의 보안을 보장합니다. 기록을 변경하려는 공격자는 전체 네트워크의 컴퓨팅 성능을 합친 것보다 더 많은 컴퓨팅 성능이 필요합니다. 엄청나게 비용이 많이 드는 작업입니다.
거래 확인: 모든 거래를 위한 "디지털 ID"
각 블록체인 거래에는 해시 함수로 생성된 거래 ID인 "ID 카드"가 있습니다. 예를 들어, 샤오홍은 이더리움으로 디지털 고양이 NFT(대체 불가능한 토큰(NFT))를 구매합니다. 이 거래에는 샤오홍의 지갑 주소, 판매자 주소, 그리고 지불한 이더 금액이 포함됩니다.
거래 데이터는 Keccak-256(이더리움 알고리즘)을 사용하여 해시 처리되어 "7b8c9d"와 같은 거래 ID를 생성합니다. 이 ID는 거래의 고유성과 무결성을 보장합니다. 누군가 샤오홍의 결제 금액을 1 이더리움(ETH) 에서 10 이더리움(ETH) 로 변경하려고 하면 거래 ID가 즉시 "2a3b4c"로 변경되어 사기 행위를 적발합니다. 이 디지털 ID 시스템은 블록체인의 모든 거래를 신속하게 검증할 수 있도록 보장하므로 샤오홍과 같은 NFT 구매자는 안심하고 거래할 수 있습니다.
머클 트리: 수천 건의 거래를 효율적으로 구성
하나의 블록 에는 수천 개의 거래가 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 비트코인 블록 샤오밍(Xiaoming)과 샤오홍(Xiaohong)과 같은 수백 명의 사용자 간의 거래 내역이 기록될 수 있습니다. 이러한 거래량 어떻게 효율적으로 검증할 수 있을까요? 해시 함수는 "머클 트리(Merkle Tree)"를 통해 도움을 줍니다. 거꾸로 된 트리를 상상해 보세요. 각 거래(샤오밍의 10 비트코인(BTC) 거래처럼)는 SHA-256을 사용하여 해시되어 "h1"을 생성하고, 그 다음 거래(샤오홍의 5 비트코인(BTC) 거래처럼)는 "h2"로 해시됩니다. 이 두 해시를 결합하고 다시 해시하여 새로운 해시 "h12"를 생성합니다.
이 과정은 "m123"과 같은 간결한 "머클 루트"를 생성할 때까지 한 단계씩 계속됩니다. 이 루트 해시 크기는 작지만 블록 의 모든 거래를 나타냅니다. 머클 루트만 확인하면 어떤 거래도 변조되지 않았음을 확인할 수 있습니다. 2021년 비트코인은 10분마다 새로운 블록 생성했고, 머클 트리는 초고속 검증을 가능하게 하여 엄청난 저장 공간을 절약했습니다.
주소 생성: 디지털 지갑 보호
블록체인 지갑 주소, 예를 들어 "1A2B3C"와 같은 비트코인 주소는 어디에서 생성될까요? 실제로는 해시 함수를 사용하여 공개 키에서 파생됩니다. 샤오강이 비트코인 지갑을 생성했고 그의 공개 키가 매우 긴 숫자열이라고 가정해 보겠습니다. 이 키는 SHA-256과 RIPEMD-160을 거쳐 숏 간결한 주소로 압축됩니다. 이 과정은 긴 기사를 헤드라인으로 축소하는 것과 같습니다. 다른 사람들이 이 주소로 돈을 보낼 수는 있지만, 그의 개인 키는 역분석할 수 없습니다. 이러한 일방적인 속성 덕분에 샤오강의 자금은 안전하게 보호됩니다.
결론
블록 체인 생성부터 채굴 관리, 거래 검증, 개인정보 보호까지, 해시 함수는 블록체인의 "디지털 마법사"입니다. "지문"으로 이 분산화된 세계를 보호합니다. 샤오밍의 비트코인 이체, 샤오홍의 NFT 구매, 샤오강의 지갑 주소 등 해시 함수는 보이지 않는 곳에서 조용히 작동합니다. 그러니 다음에 블록체인의 경이로움에 대해 듣게 되면, 그 작은 해시 값에 대해 생각해 보세요. 투명하고 안전한 디지털 미래를 지탱하는 수학적 원동력입니다!
〈 해시 함수란? 블록체인의 핵심 알고리즘 〉這篇文章最早發佈於 《 CoinRank 》.
