비트코인 거래 원리: 지갑 전송부터 거래 확인까지 5단계

비트코인을 보내면 거래는 이런 순서로 처리돼요. 먼저 지갑 앱이 거래에 서명해요. 서명된 거래는 P2P 네트워크로 퍼져요. 채굴자가 그 거래를 블록에 담으면 기록이 돼요. 블록에 담기면 '확인' 하나가 쌓인 거예요. 첫 확인은 보통 10~60분 안에 받아요. 고액 송금이라면 확인이 더 쌓일 때까지 기다리는 편이 안전해요.

비트코인 거래는 어떤 단계로 처리되나요?

예를 들어 A씨가 친구 B씨에게 비트코인을 보낸다고 해 볼게요. A씨는 지갑 앱으로 B씨의 주소를 스캔하고 보내기를 눌러요. A씨가 하는 일은 여기까지예요. 그 뒤의 일은 전 세계에 흩어진 컴퓨터(노드)들이 나눠서 처리해요.

전체 흐름은 다섯 단계예요.

1. 지갑에서 거래 만들기: 받는 사람 주소와 금액을 정하고, 개인 키로 서명해요. 개인 키는 지갑이 보관하는 비밀 데이터예요. 이 키로 서명해서 지갑 주인이 승인했다는 걸 증명해요.
2. 네트워크에 전파하기: 지갑이 서명한 거래를 P2P 네트워크로 보내요.
3. 노드의 검증과 대기: 각 노드가 거래를 따로 검증해요. 통과한 거래는 메모리 풀에서 기다려요. 메모리 풀은 아직 블록에 들어가지 않은 거래가 기다리는 곳이에요. 각 노드의 임시 메모리에 있어요.
4. 블록에 기록하기: 채굴자가 대기 거래를 블록으로 묶어요. 작업증명을 거쳐 체인에 연결해요.
5. 확인 쌓기: 블록이 이어질수록 확인 횟수가 늘어요. 확인은 거래가 블록에 담긴 뒤 쌓이는 횟수예요. 횟수가 늘수록 거래를 되돌리기 어려워져요.

거래를 보내려면 세 가지가 필요해요. 개인 키를 보관한 비트코인 지갑, 받는 사람의 주소, 거래 수수료예요. 거래를 네트워크 전체에 퍼뜨리려면 최소 수수료가 필요해요. 수수료를 내지 않은 거래는 네트워크에 퍼지지 못할 수 있어요.

비트코인 지갑은 거래를 보낼 때 무엇을 하나요?

송금의 첫 단계는 간단해요. 지갑 앱으로 받는 사람 주소를 스캔하고 거래를 제출하는 거예요. 이 지갑을 'eWallet'이라고 부르는 자료도 있지만, 보통은 '비트코인 지갑'이라고 해요.

지갑에는 돈이 아니라 키가 들어 있어요. 비트코인 자체는 지갑 안에 없어요. 비트코인 기록은 블록체인에 남아 있어요. 지갑은 그 기록을 쓸 수 있는 개인 키를 보관할 뿐이에요.

개인 키 서명이 하는 일

지갑은 개인 키로 거래에 서명해요. 서명에는 두 가지 역할이 있어요.

• 지갑 주인이 이 거래를 승인했다는 걸 증명해요.
• 거래가 발행된 뒤에는 누구도 거래 내용을 바꿀 수 없게 해요.

누군가 중간에서 B씨의 주소를 다른 주소로 바꾸려 하면 어떻게 될까요? 서명 때문에 거래 내용을 바꿀 수 없어요. 노드는 서명이 맞지 않는 거래를 받아들이지 않아요.

서명은 거래마다 새로 해요. 거래를 만들 때마다 개인 키로 새 서명을 붙여요.

잔액이 아니라 '쓰지 않은 출력'을 써요

비트코인 거래는 은행 계좌처럼 잔액 숫자를 빼고 더하는 구조가 아니에요. 거래는 입력과 출력으로 이루어져요.

• 입력: 이전 거래의 출력으로 받은 비트코인을 가져와 써요.
• 출력: 새로 받을 사람에게 비트코인을 지정해요. 이 출력은 나중에 다른 거래가 쓸 때까지 '아직 쓰지 않은 거래 출력(UTXO)'으로 남아요.

A씨의 예로 보면 이래요. A씨는 예전에 받은 출력을 입력으로 넣어요. 거래에는 B씨 앞으로 된 새 출력이 생겨요. B씨가 나중에 이 비트코인을 다른 사람에게 보내면 어떻게 될까요? 그때 이 출력이 다음 거래의 입력이 돼요.

P2P 네트워크는 거래를 어떻게 퍼뜨리고 검증하나요?

서명이 끝난 거래는 P2P 네트워크로 나가요. P2P 네트워크에는 중앙 서버가 없어요. 노드끼리 직접 연결되어 데이터를 주고받아요. 보내는 사람은 이 네트워크로 거래를 채굴자에게 전파해요.

노드끼리 거래를 전달하는 방법

1. 거래를 가진 노드가 연결된 노드에 'inv' 메시지를 보내요. "이런 거래가 있다"는 알림이에요.
2. 그 거래가 필요한 노드는 'getdata' 메시지로 거래를 요청해요.
3. 요청을 받은 노드가 거래 데이터를 보내 줘요.

이 과정이 노드에서 노드로 이어지며 거래가 네트워크 전체로 퍼져요.

모든 노드가 따로 검증해요

각 노드와 채굴자는 거래를 다시 전달하기 전에 직접 검증해요. 블록에 넣기 전에도 마찬가지예요. 다른 노드가 넘겨준 거래라고 그대로 믿지 않아요. 특히 풀 노드는 모든 블록과 거래를 내려받아 검증해요. 그런 다음에야 다른 노드로 전달해요.

검증을 통과한 거래는 메모리 풀에 들어가요. 거래가 블록에 담겨 확인되면, 그 노드는 거래를 메모리 풀에서 지워요.

위 지도는 전 세계 노드 분포예요. 2018년 2월 기준으로 전 세계 11,678개 노드가 풀 노드를 운영했어요. 같은 시점의 블록체인 크기는 약 160GB였어요. 모두 2018년 수치라 지금 네트워크 규모와는 달라요.

대기 중인 거래는 어떻게 블록체인에 기록되나요?

메모리 풀에서 기다리는 거래는 채굴자가 블록으로 묶어야 기록돼요. 네트워크가 돌아가는 순서는 여섯 단계예요.

1. 새 거래를 모든 노드에 전파해요.
2. 각 노드가 새 거래를 모아 블록을 만들어요.
3. 각 노드가 그 블록의 작업증명을 찾아요.
4. 작업증명을 찾은 노드가 블록을 모든 노드에 전파해요.
5. 다른 노드들은 블록 안의 거래가 모두 유효하고 이미 쓴 비트코인이 아닐 때만 블록을 받아들여요.
6. 받아들인 블록의 해시를 '이전 해시'로 삼아 다음 블록을 만들어요.

5단계가 같은 비트코인을 두 번 쓰는 이중지불을 막아요.

블록이 사슬처럼 이어지는 이유

각 블록에는 이전 블록 헤더의 해시가 저장돼요. 이 값 덕분에 블록들이 사슬처럼 이어져요.

블록은 정확히 10분마다 생기지 않아요

'채굴자가 10분마다 새 블록을 만든다'는 말을 자주 들어요. 정확히는 '평균 약 10분'이에요. 블록 생성 시점이 무작위라서 실제 간격은 훨씬 짧을 수도, 길 수도 있어요. 자료마다 표현이 다르니, 10분은 평균값으로 이해하면 돼요.

평균을 10분 근처로 유지하는 장치는 채굴 난이도 조정이에요. 난이도는 2,016블록마다 조정돼요. 목표 기간은 2주(1,209,600초)이고, 블록당 평균 10분에 해당해요.

'계좌 잔액이 바뀐다'는 설명과의 차이

이 단계를 '장부의 계좌 잔액이 갱신된다'고 설명하는 자료도 있어요. 하지만 실제 구조는 달라요. 거래가 이전 출력을 쓰고 새 출력을 만드는 방식(UTXO)이에요.

거래 확인은 몇 번 받아야 하나요?

비트코인 거래는 즉시 최종 확정되지 않아요. 거래는 확인을 쌓아 가요. 확인이 하나 늘 때마다 되돌리기가 더 어려워져요. 첫 확인은 보통 10~60분 안에 받아요. 고액 송금에는 최소 6번의 확인을 권해요.

거래가 지나가는 상태별로 보면 다음과 같아요.

예시: 6번 확인까지 걸리는 시간

다음은 위 수치만으로 계산한 예시예요. A씨가 오후 2시에 비트코인을 보냈다고 할게요.

• 첫 확인은 보통 10~60분 안에 받아요. 오후 2시 10분에서 3시 사이예요.
• 이후 블록이 평균 약 10분마다 추가된다고 볼게요. 그러면 확인 5번이 더 쌓이는 데 평균 약 50분이 걸려요.
• 첫 확인이 2시 10분이었다면, 6번째 확인은 평균적으로 3시 전후에 도착해요.

블록 간격은 무작위예요. 그래서 이 계산은 평균일 뿐이에요. 실제로는 더 빠르거나 늦을 수 있어요. 고액을 받는 쪽이라면 시간보다 확인 횟수를 기준으로 판단하면 돼요.

송금할 때 자주 헷갈리는 점과 하면 안 되는 실수

잘못 보낸 거래는 되돌릴 수 없어요. 비트코인 거래는 되돌릴 수 없어요. 받은 사람이 환불해 주는 방법만 있어요. 주소를 잘못 넣으면 받은 사람이 돌려주지 않는 한 돌려받을 길이 없어요.

확인 전 거래를 끝난 거래로 여기면 안 돼요. 메모리 풀에 있는 거래는 아직 블록에 기록되지 않은 상태예요. 물건값처럼 큰 금액을 받는 쪽이라면 확인이 쌓였는지 보고 거래를 마무리하는 편이 안전해요.

수수료를 빼면 거래가 퍼지지 않을 수 있어요. 네트워크 전체로 거래를 전파하려면 최소 수수료가 필요해요. 지갑 앱에서 수수료 항목을 0으로 바꾸지 마세요.

"10분이면 끝난다"고 기대하지 마세요. 10분은 블록 간격의 평균이에요. 첫 확인까지 1시간 가까이 걸려도 이상한 일이 아니에요. 첫 확인 범위가 원래 10~60분이에요.

개인 키를 다른 사람에게 넘기면 안 돼요. 지갑에 들어 있는 것은 돈이 아니라 키예요. 개인 키로 서명해야 거래가 승인돼요. 그래서 키를 가진 사람은 그 비트코인으로 거래를 만들 수 있어요.

마무리

비트코인 거래는 지갑의 서명에서 시작해 네트워크 전파와 노드 검증을 거쳐요. 이어서 블록에 기록되고, 확인이 쌓이면서 되돌리기 어려워져요. 고액을 보내거나 받는 분은 최소 6번의 확인을 기다리는 편이 좋아요.

출처

• UB Blockchain, What is Blockchain (2017)
• Bitcoin.org, How does Bitcoin work?
• Bitcoin.org, Some things you need to know
• Bitcoin Developer Guide, Transactions
• Bitcoin Developer Guide, P2P Network
• Bitcoin Developer Guide, Block Chain
• Bitcoin 백서 5장 Network (원문 bitcoin.org/bitcoin.pdf의 미러)