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채굴이라는 것은 컴퓨터의 자원을 활용해서 이체를 진행하고 네트워크의 보안을 강화하며 비트코인 시스템을 동기화를 시키는 작업입니다. 이런 과정을 통해 채굴에 참여한 채굴자들은 신규 비트코인 지급이라는 보상을 받게 됩니다.
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비트코인 채굴하는데 쓰이는 전기량이 어느 나라 전체에서 소비되는 전기 양보다 더 많다고 합니다. 전기료를 줄이려고 노력하는 아이디어와 웃지 못할 사건을 소개합니다.
[테슬라 전기차가 몰고 온 기존 자동차 업계의 대수술과 출혈을 심도 있게 짚어봅니다.]https://youtu.be/rDR4zpevN5Q
[테슬라 모델 3의 일론 머스크: 희대의 사기꾼인가? 세상을 이끄는 천재인가?]https://youtu.be/WeVN9zyHgDs
[클라우드 데이터 센터가 지구 온난화 주범? 이 문제를 해결할 마이크로소프트의 획기적인 아이디어를 설명합니다.]https://youtu.be/6LDnKwtahSs
TSP NEWS: [email protected]
참조 자료:
It costs $26,000 to mine one bitcoin in South Korea — and just $530 in Venezuela
https://www.cnbc.com/2018/02/15/the-cheapest-and-most-expensive-countries-to-mine-bitcoin.html
Bitcoin’s Energy Bill
https://www.npr.org/2019/07/12/741216855/bitcoins-energy-bill
Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index
https://cbeci.org/
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비트코인 채굴 원리와 방법 – 소프트캠프 블로그
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채굴 – 해시넷 위키
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Source: steemit.com
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암호화폐 채굴, 환경 파괴와 이상 기후의 주범 중 하나 – 보안뉴스
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주제에 대한 기사 평가 코인 채굴 원리
- Author: TSP NEWS [과학기술]
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- Date Published: 2019. 7. 18.
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비트코인 채굴이 무엇인가요? 비트코인 채굴 원리
채굴이라는 것은 컴퓨터의 자원을 활용해서 이체를 진행하고 네트워크의 보안을 강화하며 비트코인 시스템을 동기화를 시키는 작업입니다. 이런 과정을 통해 채굴에 참여한 채굴자들은 신규 비트코인 지급이라는 보상을 받게 됩니다.
채굴 프로그램을 통해서 비트코인 이체내역들을 확인하고 승인하는 작업들을 진행합니다. 이체내역들이 승인을 받기 위해서는 작업증명(proof-of-work)을 통해 블록에 포함되어야합니다. 이러한 작업증명은 초당 십억개의 계산을 해야하기 때문에 수행하기가 어렵습니다. 그러므로 이에 대한 보상으로 코인이 지급되는 것입니다. 이러한 작업증명은 이미 생성된 블록체인들의 순서에 맞춰서 생성되도록 설계되어 있어서 기존의 이체를 취소하고 다시 이체내역을 넣는 것을 굉장히 어렵게 만드는 방법을 통해 기존의 이체내역들이 변조되는 것을 방지합니다.
기술적으로 보자면, 채굴행위는 한 묶음의 이체기록과 [[nonce|논스])를 포함한 해시를 계산하는 행위입니다. 목표값(해시 난이도와 반비례 관계)보다 적은 해시값이 발견된다면 새로운 블록이 생성되고, 채굴자는 신규생성코인(현재 블록 당 25BTC)을 발급받습니다. 반면에 해시 목표 값보다 낮지 않다면, 다시 새로운 논스(nonce)가 시도되고 새로운 해시가 계산됩니다. 이런 동일한 작업이 각 채굴기들에 의해 매 초 수백만 번씩 반복 작업되고 있습니다.
만일 동시에 두 개의 블록이 생성되는 경우에는 두 개의 블록에서 순차적으로 길이가 더 길어지는 블록을 인정하도록 설계되어 있습니다. 블록의 길이가 더 길다는 채굴자들의 컴퓨팅 파워가(다른 말로 해시) 더 많은 쪽에서 생성했다는 것을 의미하며 해시가 더 높은 쪽의 데이터를 인정하도록 설계되어있습니다.
간략하게 설명하면, 전세계 비트코인의 컴퓨팅 능력의 50% 이상을 차지하고 동시에 변조해야만 비트코인을 무력화시킬 수 있다는 의미입니다.
비트코인 채굴이 왜 비트코인의 안정성에 기여하나요?
채굴은 블록을 생성하는 과정이고 이 블록안에 10분간의 이체 내역이 들어갑니다. 그런데 시스템적으로 어느 누구도 연속하여 블록체인을 생성하기 어렵게 설계되어있습니다. 이것은 두번째 블록을 생성하면서 이전에 만든 블록을 수정하는 것을 방지하기 위한 것입니다.
많은 채굴자들이 채굴을 진행하기 때문에 연속적인 블록생성을 막고 새로운 블록이 생성될 때 기존 블록의 변조를 막으면서 이전 거래내역의 변조를 막습니다. 기존 블록 변조의 난이도는 기하급수적으로 늘어나기 때문에 바로 이전블록의 변조가 어려우면 그 이전의 블록 변조는 굉장히 더 어려우므로 기존의 거래내역들은 보존됩니다.
비트코인 채굴은 어떻게 하나요?
비트코인 초기에는 누구나 쉽게 PC 혹은 노트북을 이용해서 블록을 찾고 이에 대한 보상으로 비트코인을 찾을 수 있었습니다. 하지만 지금은 점점 더 많은 사람들이 채굴에 참여하면서 전문화된 하드웨어(ASIC)를 사용하여 채굴을 하기 때문에 일반적인 채굴은 굉장히 어려워졌습니다.
ASIC가 뭔가요?
주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)이며, 특정 용도를 위한 집적 회로의 총칭입니다. 비트코인 쪽에서는 채굴에 특화된 반도체로 만든 장치(예 : 개미)를 ASIC라고 합니다.
예컨데, CPU, GPU는 명령어를 넣고 칩이 그걸 해석하면서 계산을 처리해나갑니다. 명령어를 해석하고, 그 명령어에 맞는 일을 하는 식입니다. 명령어의 수만큼 다양한 일을 처리할 수 있습니다. 하지만 ASIC으로 채굴을 한다는 것은 해당 채굴 알고리즘에만 맞추어 프로그래밍된 전용 반도체를 가지고 채굴하는 것입니다. 명령어를 해석하고 실행하고 이런 복잡한 과정 없이 바로 해시함수를 돌리기 때문에 성능이 엄청납니다.
다른 작업은 배제하고 채굴만을 하기 위한 전용 기계입니다. 현재 비트코인과 기타의 코인 중 scrypt 계열 코인에만 전용기계가 있습니다. 코인만을 위한 전용기기이기에 성능이 매우 뛰어납니다. 이 기계들의 등장 이후로는, 비트코인과 scrypt 코인은 일반 컴퓨터로는 채굴이 거의 불가능한 수준이 되었습니다.
채굴이 단순 비트코인 생태계 말고 다른 프로젝트 등에도 기여하나요?
아닙니다. 채굴행위는 오직 비트코인과만 연관이 있는 작업이며, 이 작업으로 비트코인 전체 네트워크의 보안성을 강화하게 됩니다.
솔직히 채굴은 에너지자원(전기) 낭비 아닌가요?
그렇다고 보기는 어렵습니다. 채굴은 화폐 시스템을 만들고 유지시키고 보안적으로 강화하는 데에 필수적인 행위입니다. 투입보다 효용이 많다면 그것은 낭비라 보기 어려울 것입니다. 이러한 자원의 투입은 전세계적인 화폐금융 시스템을 위해 반드시 필요합니다. 사실 은행이나 신용카드 회사 등의 경우도 별반 다르지 않습니다. 아니, 오히려 훨씬 많은 자원을 사용할 것입니다. 생각해보세요. 지금 당신은 전세계 유일의 24시간, 국경초월, 제로에 가까운 수수료, 전무후무한 전송속도의 차세대 금융시스템을 이용하고 계신 것입니다.
채굴을 할 때, 컴퓨터가 단순히 채굴 뿐만 아니라, 다른 목적의 일도 동시에 수행하면 효율적이지 않을까요?
비트코인 네트워크 보안 강화를 위해 채굴행위를 위해서는, 대단히 특정화된 특수한 기능이 필요합니다. 물론 이러한 기능은 일반 컴퓨터로도 얼마든지 가능합니다. 그러한 컴퓨터로 채굴도 하면서 이메일도 보내고 게임도하고 인터넷도 하고 문서작업도 충분히 할 수 있지요. 그러나, 그렇게 해서는 ‘효율성’을 얻을 수 없습니다. 2대의 컴퓨터가 있다고 가정해봅시다.
컴퓨터가 가진 성능은 정해져 있는데, 그러한 성능을 여러 기능에 맞추어 복합적으로 사용하는 경우가 있고, 또는 한 분야에 특화 시켜 모든 컴퓨팅 능력은 한 곳에 집중하는 경우가 있습니다. 둘 중 어느 경우가 채굴에 더욱 효율적이겠습니까? 그래서 나온 것이 ASIC기기(채굴전용장비) 입니다. 이러한 ASIC은 비트코인이나 여타의 코인 채굴에 특화된 그야말로 한정된 자원에서 최대한의 효율을 내기 위해 제작된 제품입니다. ASIC은 모니터가 없습니다. 스피커가 없습니다. 키보드가 없습니다. 게임도 못합니다. 그저 채굴만 합니다.
오직 달리는 것에 특화된 자동차가 있다고 가정해봅시다. 오직 하나의 목적은 빠르게 달리는 것입니다. -그러기 위해서 제동장치도 걷어내고, 라디오, 에어컨, 창문, 와이퍼, 심지어 차내 의자도 싹 뜯어내고 오로지 빠르게만 달릴 수 있도록 ‘최적화’ 시켜줍니다. 이러한 달리기만 위해 설계된 자동차를, 일반 가정용 자동차가 추월하는 것이 가능할까요? 그것이 바로 현대의 비트코인 채굴기들입니다. 그러니 사실 일반 가정용 컴퓨터로 채굴할 때에 상대적으로 경쟁에서 밀려, 아무런 성과가 없는 것은 너무도 당연하지요.
다른 목적의 일도 동시에 수행할 수 있습니다. 다만, 효율성/효과성 달성을 위해 그렇게 하지 않을 뿐입니다.
작업증명(Proof of Work)이라는 것이 어떻게 작동하는 건가요?
비트코인은 작업증명을 하기 위해 ‘해시캐시’라는 방법을 사용합니다. 간단히 살펴보자면 아래와 같은 설정을 사용합니다.
payload = (비트코인 네트워크상에서 일어나는 이체 및 그 처리와 관련 된 데이터)
nonce = 1
hash = SHA2(SHA2( payload + nonce ) )
채굴기들은 정해진 일정한 값 이하의 값을 얻을 때까지 논스(nonce) 수를 끊임없이 증가시킵니다. 정해진 일정한 값 이하를 찾는 순간 블록생성 및 블록 보상을 받을 수 있게 되는 것입니다. 이러한 값을 찾는 것은 마치 주머니에 1부터 100까지의 숫자가 쓰여진 100개의 구슬들을 가득 담아두고, 하나씩 꺼내어 11보다 적은 숫자가 나올 때까지 계속 반복하는 것과 같습니다. 어차피 손으로 느껴지는 구슬의 감각은 모두 같기 때문에, 계속해서 11보다 적은 숫자가 나올 때까지 주머니의 구슬을 꺼내보는 수밖에는 없습니다.
위의 간단한 설정 예를 보아도 알 수 있듯이, 작업증명 방식은 무언가 특별하게 어려운 수학문제를 푸는 것이 아닙니다. 특정 값을 찾기 위한 단순한 행위의 반복에 불과합니다.
100개의 구슬 중 11이라는 값보다 적은 숫자를 가진 구슬은 1부터 10까지는 10개의 구슬이 전부이므로, 이것을 꺼낼 확률은 ‘1/10’입니다. 확률이 같을 때, 더욱 자주 목표 값을 찾는 방법은, 결국 더 빠르게 같은 동작을 반복하는 것 뿐입니다. 1/10확률로 당신이 1시간에 1개의 목표 값 구슬을 찾을 수 있다고 할 때, 속도를 두 배로 빠르게 한다면, 이론상 2개를 찾을 수 있게 됩니다. 그러나 비트코인 프로토콜은 우리가 언제나 정해진 수의 구슬만을 찾을 수 있게 조정하고 있습니다. 어떻게 그렇게 할까요? 간단하게 11보다 적은 값을 지닌 구슬을 찾는 것을, 6보다 적은 값의 구슬을 찾는 것으로 확률을 반감시켜 버리는 것입니다. 이제 좀 전에 1/10의 확률이었던 것이, 이제는 1/20의 확률이 되었습니다. 당신이 속도를 더욱 높여 같은 시간 안에 특정 값의 구슬을 찾아내는 수를 늘리려 해도, 그 만큼 찾을 확률이 줄어들기 때문에, 결국 찾을 수 있는 구슬의 수는 언제나 일정하게 유지됩니다. 이것이 바로 비트코인의 난이도 조정방식입니다.
이러한 방식의 장점은, 자료를 검증하기가 매우 단순하다는 것입니다. 서로 연결되어 있는 한 쌍의 payload와 nonce에 담겨 있는 데이터는 언제나 동일합니다. 또한 이러한 데이터를 확인하기 위해 해야 하는 행위도 언제나 같습니다. 전부 일일이 확인해 보는 것입니다.
payload가 거래(장부)데이터를 담고 있는 기록서라면, nonce는 그 기록서 앞면에 쓰여져 있는 제목과도 같습니다. 일정한 거래기록인 payload를 확인하기 위해서는, 그것과 꼭 알 맞는 nonce를 찾아야만 합니다.
만일 어떠한 공격자가, 각 nonce에 담긴 payload를 조작하고자 한다면, 다른 이들보다 먼저 이를 찾아내고 재빠르게 기록을 바꿔 치기 해야 하는데, 사실상 현재의 네트워크 전체 해시량보다 더 적은 해시량으로는 이것이 거의 불가능합니다.
비트코인 채굴 방법
1. 하드웨어
채굴자들은 다양한 하드웨어를 이용하여 채굴을 할 수 있습니다. 각 하드웨어의 세부스펙이나 효율을 확인하려면Mining Hardware Comparison 페이지의 내용을 참조하세요.
2. CPU(Central Processing Unit; 중앙처리장치) 채굴
초기 비트코인 클라이언트는 기본채굴설정(디폴트)으로 CPU채굴을 지원했습니다. 그러나 GPU로 채굴하는 더욱 효율적인 방법이 등장하였고, 이내 CPU를 통한 채굴은 수익보다 높은 비용을 감당하지 못하고 거의 쓰이지 않게 되었습니다. 따라서 현재의 비트코인 클라이언트는 CPU채굴을 기본설정(디폴트)으로 제공하지 않습니다.
3. GPU(Graphic Processing Unit; 그래픽 카드) 채굴
초기 GPU를 통한 채굴은 CPU를 통한 채굴보다 압도적으로 높은 효율을 보여주었습니다. 또한 mining rigs에서 여러가지 채굴 장비 사항을 확인해 보실 수 잇습니다.
하지만, 현재 비트코인을 제외한 다른 알트코인들의 경우, 아직도 GPU를 통한 채굴이 많이 이용되고 있습니다.
4. FPGA(Field Programmable Gate Array; 현장 프로그래머블 게이트 어레이) 채굴
FPGA를 통한 채굴 또한 매우 높은 효율을 보여줍니다. GPU보다 높으며, CPU와는 비교조차 하지 못할 효율을 자랑합니다. 낮은 전기세에 전용 프로그래밍 기능을 통한 전문화 된 효율을 보여주는 FPGA가 등장한 이후로는 GPU를 통한 채굴마저 역사의 뒤안길로 사라지게 됩니다.
사실 이 방식은 다른 알트코인들에서는 아직 많이 시도되고 있는 방식은 아닙니다. 향후 기대해 볼 수 있겠지만, 현재로썬 알트코인이 주는 수익성이, FPGA를 개발하고 양산하는 데에 드는 비용을 상쇄하고 있지 못합니다.
5. ASIC(Application Specific Integrated Circuit; 주문형반도체) 채굴
ASIC을 통한 채굴방식은, 현재 절대 다수의 해시를 구성하고 있는 방식입니다. ASIC은 주문형 반도체로 보통 하나의 기능만을 위해 전용으로 만들어지는 마이크로 칩의 총칭입니다. 비트코인 채굴 커뮤니티에서는 ASIC이라는 용어를, 보통 채굴만을 목적으로 전문화되어 만들어진 마이크로 칩을 가리킬 때 사용합니다.
ASIC 채굴방식이 등장 후, 비트코인에 투입되는 전체 해시량이 기하급수적으로 늘어나기 시작합니다. 또한 이전의 모든 방식을 철저히 비효율적으로 만들며, 오직 ‘ASIC만을 통한 채굴’의 시대를 열게 됩니다.
6. Cloud(클라우드) 채굴
채굴이 너무나 전문화 되자 일반인들은 현실적으로 비싼 장비를 들여 채굴을 하기가 어려워졌습니다. 실제로 본인의 장비를 가지고 하는 것이 아닌, 다른 사람들이 가진 ‘해시’를 대여하여 채굴을 하는 방식이 등장했습니다. 사용자는 본인이 장비를 구입할 필요도 그것을 관리-유지할 필요도 없어서 좋았으며, 대여자는 이미 사둔 채굴 장비를 다른이들이 이용할 수 있게 하면서 계속 대여료를 받을 수 있으니 서로 좋았습니다. 시간 단위로 해시를 대여할 수 있습니다. CEX.IO에서 해당 서비스를 체험하실 수 있습니다.
7. 채굴 서비스
위의 클라우드 채굴과 같이 ‘해시대여’를 하는 방식이지만, 이 채굴 서비스는 ‘대규모의 해시’를 ‘일정 기간’ 동안, ‘계약서 작성’을 통해 계약을 하여 대여하여 사용하는 방식입니다. 다만 이 경우, 한 명에게 많은 사람들이 금액을 지불하며 해시를 빌리거나 장비를 제공하고 운용을 맡긴다면, 한 명에게 너무나 많은 해시가 몰려 비트코인의 분산화 시스템이 불안정해질 수 있다는 단점이 있습니다.
8. 마이닝 풀(Pool Service)
점점 더 많은 수의 마이너들이 더욱 더 높은 해시의 장비들을 가지고 서로 먼저 블록을 생성하려고 경쟁하게 됩니다. 그러나 언제나 블록을 가장 먼저 찾는 사람은 ‘한 주체’가 됩니다. 나머지는 아무것도 얻지 못하는 것이 되지요. 게다가 해시 구조와 채굴 작업의 특성상, 가장 높은 해시를 가진 주체가 상당 부분의 블록을 생성하게 됩니다.
만일 A가 70%의 해시를 점유하고 있고, B가 나머지인 30%의 해시를 점유하고 있다면, 통상적으로 10개의 블록 중 3개는 B가 생성하여 보상을 받아야 합니다. 그러나 채굴은 단순한 확률이 아닌, 철저한 경쟁방식이므로 ‘먼저’ 찾는 사람이 모든 것을 수령하며, 따라서 더 낮은 해시를 지닌 B는 10개의 블록 중 단 하나의 블록도 생성할 기회를 얻지 못하는 경우가 빈번하게 일어납니다.
따라서 이러한 불공평과 불필요한 낭비를 없애기 위해, 채굴자들은 집단으로 모여 ‘마이닝 풀’을 구성하게 됩니다. 객개인의 해시파워를 한 곳에 모아서 하나의 주체가 되어 블록을 생성하게 됩니다. 그리고 블록 생성으로 받은 보상을 각각의 기여도에 맞추어 나누어 배분합니다. 이전의 가장 빠르거나 운이 좋은 한 명만 모든 비트코인을 수령하는 방식이 아니라, 모두가 안정적으로 수익을 얻는 것이 가능해졌습니다.
이러한 미이닝 풀은 누구든 해시만 가지고 있다면 CPU든, GPU든, 아니면 ASIC이든 상관없이 참여가 가능합니다. 따라서 아무리 작은 해시를 가진 채굴자라도, ‘최소한의 비트코인’ 또는 ‘본인이 투입한 해시에 비례하는 만큼의 비트코인’을 수령하는 것이 가능해졌습니다.
비트코인 채굴 원리와 방법
저번 보안이야기에서 소개한 <비트코인과 보안> 잘 읽어보셨나요?
일반 화폐와 달리 만질 수도 없고
중앙 정부의 개입 없이 개인간 거래할 수 있는 독특한 화폐 인데요
화폐 발행이 되는 원리도 일반 화폐와는 조금 다르답니다!
금 캐는 과정과 비슷하기 때문에 채굴(mining) 이라고 하는데
어떤 원리로 이뤄지고 어떻게 채굴할 수 있는지 알려드리겠습니다~
평소 관심이 있었다면 오늘 포스트 꼭! 읽고
도전해보세요^^
비트코인 채굴 원리
일반적으로 금융거래 시 은행, 신용카드회사 등의 금융기관이 중개하여 거래가 이뤄지는데
비트코인은 이러한 중개기관 없이 안전한 거래가 이뤄지도록
모든 거래내역을 장부에 기록하여 모든 사용자들이 공유할 수 있는 방식을 선택했습니다.
비트코인 시스템은 전체 거래내용을 10분 단위로 모아 장부에 기록하는데
거래내용은 암호화 되어있기 때문에 누군가 암호를 풀어 장부에 기록해야 합니다.
암호는 수많은 계산과 검토가 필요한 어렵고 번거로운 일이기 때문에
암호를 풀어 장부에 기록하는 권리와 그 대가인 신규 발행된 비트코인을 한 사람에게 주는데요
이 과정은 마치 광부가 광산에서 곡괭이질을 거듭한 끝에 금을 캐내는 것과 비슷하다고 하여
채굴(mining) 이라고 합니다.
사용자들은 컴퓨터를 통해 비트코인을 얻기 위해 경쟁하면서 수학문제를 풀어야 하는데요
시간이 지나면 지날수록 암호의 난이도는 높아지고 발행량도 점점 줄어들게 됩니다.
이는 화폐 가치하락(인플레이션)을 방지하기 위함이라고 합니다.
비트코인은 앞으로 2040년이 되면 총 2,100만 비트코인을 끝으로 발행이 끝나며
이후에는 유통 시 발생되는 수수료를 이용하여 지급하도록 되어있습니다.
비트코인 채굴 방법
▲ 비트코인 지갑 만들기
비트코인 채굴 전 비트코인을 저장할 전자지갑을 만들어야 합니다.
비트코인 지갑은 외국 뿐만 아니라 국내에서도 지원하는데요
원하시는 사이트에 방문 후 만드시면 됩니다.
▲ 채굴 풀 가입하기
텅 빈 지갑을 채우기 위해 본격적으로 채굴 작업에 나서야 하는데요
비트코인 암호를 풀기 위해선 일반 PC 1대 기준으로 5년의 시간을 투자해야 풀 수 있습니다.
이런 고민을 다같이 해결하기 위해 채굴 풀(mining pool)이 생겼습니다.
본인 컴퓨터의 계산 성능 일부를 암호 해독 과정에 보태고
채굴이 완료되면 기여한 만큼 비트코인을 나눠 받는데요
컴퓨터의 성능이 좋을수록 더 많은 비트코인을 받을 수 있습니다.
채굴 풀도 많이 나타났기 때문에 원하는 채굴 풀에 가입 후
프로그램을 다운 받아 자기 계정에 연동합니다.
▲ 채굴하기
채굴 프로그램 실행 후 시작 버튼만 누르면 끝입니다.
계산은 컴퓨터가 알아서 하는데 다만 PC 전원이 꺼지지 않도록 잘 설정해주시기 바랍니다.
비트코인 채굴 시 주의사항
▲ CPU 사용량이 급격히 늘어나며 100%를 유지하는 시간이 길어지기도 합니다.
CPU가 과열되지 않도록 모니터링 해야 합니다.
▲ 컴퓨터를 24시간 풀가동 해야 하므로 전기세 지출이 늘어날 수 있습니다.
감안하여 채굴하시기 바랍니다.
▲ 외국거래소 사용 시 여권만료일을 확인해야 합니다.
만료일자가 지난 여권으로 인증 시 출금정지가 될 수 있습니다.
[참고] 비트코인 암호화 원리그렇다면 비트코인의 거래내역은 어떻게 암호화가 될까요?
참고가 될 수 있는 비트코인 암호화 원리를 알려드리겠습니다.
비트코인은 주로 공개열쇠방식을 사용합니다.
▲ 공개열쇠방식
공개열쇠방식은 보내고자 하는 정보를 암호화 할 때
암호화하는 열쇠와 복호 하는 열쇠가 서로 대칭이 아니라는 특징이 있습니다.
즉, 정보를 보내는 쪽의 암호화 열쇠와 받는 쪽의 복호 열쇠가 다르기 때문에
암호화 열쇠를 공개하여도 암호화된 정보가 무엇인지 알기는 매우 어렵습니다.
송신자가 정보 a를 공개열쇠방식으로 수신자에게 보낼 경우를 예로 들어보겠습니다.
먼저 정보를 받을 수신자는 어떤 두 소수(1과 자기 자신만으로 나누어 떨어지는 1보다 큰 양의 정수)의 곱 4067351을 이용하여 송신자에게 정보를 암호화해서 보내달라고 요청한다. 그러면 송신자는 공개된 암호화 열쇠 4067351을 이용하여 정보 a를 b로 암호화하여 수신자에게 보낸다. 이 때 송신자는 공개된 수 4067351만을 이용하여 a를 b로 암호화한다. 수신자는 4067351의 두 소인수(어떤 정수를 소수만의 곱으로 나타낼 때의 각 인수)를 이용하여 받은 암호문 b를 a로 복호한다. 암호화된 정보가 송신자로부터 수신자로 전달되는 사이에 공격자가 암호 b를 탈취하더라도 4067351이 어떤 두 소수의 곱으로 이루어져 있는지 알 수 없기 때문에 b를 a로 바꿀 수 없다.
공개열쇠방식은 두 소수(1과 그 수 자신 이외의 자연수로는 똑 떨어지게 나눌 수 없는 자연수)
p, g가 주어졌을 때, 그 두 소수의 곱m(=pg)은 쉽게 구할 수 있지만
어떤 두 소수의 곱 m이 주어졌을 때 m이
어떤 두 소수의 곱인지 알기 어렵다는 것에서 착안한 방법입니다.
즉, 공개열쇠방식은 누구나 한쪽 방향으로 쉽게 들어갈 수 있어도
특정한 사용자 이외에는 되돌아올 수 없는 이른바 덫문과 같은 장치가 마련되어 있기 때문에
비트코인을 주고 받을 때 사용됩니다.
비트코인 채굴 원리 그래픽카드가 사용되는 이유
비트코인과 이더리움을 포함한 가상화폐의 시세가 연일 폭등하면서 코인 투자에 대한 관심도 빠르게 늘어나고 있습니다. 비트코인은 채굴이라는 과정을 통해서 획득할 수 있는데, 이 과정에 컴퓨터 그래픽카드가 활용되다보니 비트코인 채굴 원리에 대해 궁금증을 가지는 사람들이 많습니다.
참고로 비트코인과 가상화폐가 세상에 공개된지 매우 오랜 시간이 지났지만 현재까지도 제도권으로 편입되지 못하면서 투기판에 가까운 모양새를 나타내고 있습니다. 원금 손실에 대한 위험성이 높다는 것은 분명한 사실이지만 단 몇분만에 엄청난 수익을 얻을 수 있다보니 가상화폐 투자에 대한 열기가 사그라들 기미가 보이지 않습니다.
비트코인 채굴 원리 이해하기
가상화폐를 거래하는데 비트코인 채굴 원리에 대해서 반드시 알아야 할 이유는 없습니다. 하지만 적을 알고 나를 알면 백전백승이라는 말이 있듯이 채굴이 어떤 원리로 이루어지고, 블록체인이 어떤 기술인지에 대해 알면 가상화폐에 대해 조금 더 깊게 이해할 수 있습니다.
가상화폐 채굴의 의미
비트코인을 얻는 일이 금을 캐는 과정과 비슷하다고 해서 채굴이라는 이름으로 불립니다. 영어로는 마이닝 (Mining)이라 부르고 있습니다. 그리고 전문적으로 채굴이 이루어지는 작업장을 채굴장이라 부르며, 이러한 일을 하는 사람들을 채굴업자라 부릅니다.
블록체인 기술과 비트코인
중앙 정부에서 발행하는 일반 화폐와 달리 금융기관의 관여없이 모든 거래 내역을 사용자들이 공유하고 증명하는 시스템으로 각자가 금융기관의 역할을 합니다. 또 비트코인을 포함한 가상화폐는 모든 거래 내역이 10분 단위로 기록됩니다. 또한 모든 거래 내역은 암호화되어 있기 때문에 이를 풀기 위해서는 특정 누군가가 암호를 해독하여 기록해야 하는데, 이를 작업증명이라 부릅니다. 비트코인의 암호는 엄청난 연산을 통해서 풀어야 하는 문제를 가지고 있는데, 이 암호를 해독한 사람에게 대가로 1개의 비트코인을 발행해줍니다. 블록체인이 유지되기 위해 필요한 리소스를 제공한 대가로 보상을 받는 개념인데, 이 비트코인이 가상화폐로 활용되는 것 입니다.
그래픽카드가 채굴에 쓰이는 이유
앞서 설명했듯이 비트코인의 암호를 해독하기 위해서는 엄청난 연산을 필요로 합니다. 그리고 이 연산을 해독하는 가장 최적의 성능을 가진 것이 그래픽카드입니다. 비트코인은 현존하는 가장 강력한 해시함수인 SHA-256 함수가 사용됩니다. 이는 숫자와 텍스트가 256비트로 이루어진 2진수 값을 출력하는 함수입니다. 그래픽카드를 활용한 비트코인 채굴 원리는 아래와 같습니다.
비트코인 채굴 작업이 시작되면 비트코인 공식 사이트에서 SHA-256 해시함수 값을 전달합니다. 채굴 작업을 하는 PC는 전달된 값에 임의의 텍스트를 추가하여 해시함수에 넣고 실행합니다. 출력된 값이 공식적으로 정해진 값보다 작으면 비트코인을 획득하게 됩니다. 그래픽카드는 정해진 값보다 적은 해시 값을 얻기 위해서 함수를 수차례 실행해야 합니다. 비트코인 채굴 원리는 정해진 수학 공식을 통해 문제를 푸는 것이 아니기 때문에 단순히 정해진 값보다 적은 해시값을 얻을 때 까지 무한히 연산을 반복합니다.
개인이 채굴하는 것이 어려운 이유
비트코인 채굴 원리에 따라 더 많은 연산을 하고, 더 빠른 연산 능력을 갖출수록 비트코인을 얻을 확률이 증가하기 때문에 전문적으로 수백 수천장의 그래픽카드를 장착해서 채굴장을 운영하는 전문 채굴업자를 이길수가 없는 형태입니다. 또 채굴은 24시간 컴퓨터를 풀가동시켜야 하기 때문에 전기세 부담 때문에라도 개인이 채굴을 하는 것은 매우 힘든 일입니다. 실제로 비싼값에 그래픽카드를 구입해서 집에서 채굴을 하는 사람들이 많았는데, 채굴로 얻는 이득보다 전기세 부담이 더 커서 채굴을 포기하는 경우가 대부분입니다. 최신형 그래픽카드는 300w급의 TDP를 가지고 있는데 하루 24시간 동안 여러장의 그래픽카드를 구동하면 전기 누진세가 엄청나기 때문입니다.
발행량이 제한된 비트코인
비트코인은 인플레이션이라 부르는 가치의 하락을 방지하기 위해서 시간이 지날수록 암호의 난이도가 상승하며 발행량도 줄어드는 형태를 가지고 있습니다. 총 2100만개의 발행량으로 제한되어 있으며 현재 추세로는 2040년이 되면 발행이 끝날 것으로 예상되고 있습니다. 모든 비트코인의 발행이 종료되면 이후 유통되는 비트코인은 거래 시 수수료를 지불하도록 설계되어 있습니다. 하지만 비트코인의 발행량이 끝나더라도 이미 수백종의 암호화폐가 거래소에 상장되고 있는 추세이기 때문에 가상화폐 투자에 대한 열기는 식지 않을 것으로 예측됩니다.
비트코인의 위조가 불가능한 이유
비트코인 채굴 원리는 기본적으로 블록체인 기술을 밑바탕으로 두고 있습니다. 블록체인 기술에 따라 모든 개인이 금융기관으로서의 역할을 담당합니다. 비트코인을 위조하거나 변조하기 위해서는 블록의 해시값을 통해서 연결되어 있는 모든 블록의 정보를 변경해야 하는데, 10분에 하나씩 기록이 남는 비트코인이기 때문에 10분 이내로 모든 암호를 해독하고 위조한 정보를 전세계에 전파해야 합니다. 하지만 현재까지 10분 이내로 비트코인의 암호를 해독할 수 있는 컴퓨터가 없기 때문에 사실상 위조와 변조가 불가능합니다.
가상화폐 거래소 종류
가상화폐 거래소는 전세계적으로 분포되어 있으며 그 종류도 셀수 없을 정도로 많습니다. 해외 거래소의 경우 바이낸스가 가장 대표적이며 국내 거래소의 경우 업비트와 빗썸이 가장 많은 거래량을 가지고 있습니다. 비트코인을 처음 거래하는 사람이라면 사용자와 거래량이 많은 업비트와 빗썸 위주로 사용하는 것이 안전합니다.
국내 가상화폐 거래소
해외 가상화폐 거래소
암호화폐 채굴, 환경 파괴와 이상 기후의 주범 중 하나
[이미지 = utoimage]3줄 요약
1. 암호화폐 채굴 행위, 아직까지는 화석 연료에 대한 의존도가 매우 높음.
2. 암호화폐 채굴만으로도 전 지구 온도를 섭씨 2도 높일 수 있음.
3. 통화의 가치로서가 아니라 환경 친화적 측면에서 암호화폐를 바라봐야 할 때.
[보안뉴스 문가용 기자] 암호화폐가 미래의 화폐가 될 것인가 말 것인가에 대한 논의는 끝이 없다. 중앙의 통제를 받느냐 마느냐의 가치 역시 결론 없이 이야기되고 있다. 그런데 어지간해서는 이야기 되지 않는 암호화폐의 분명한 사실이 하나 있는데, 그건 바로 암호화폐 채굴이 어마어마한 전력을 소모한다는 것이다.비트코인을 비롯해 다양한 암호화폐를 추적하고 조사하는 웹사이트인 디지코노미스트(Digiconomist)에 의하면 전 세계 에너지의 0.5%가 암호화폐 채굴에 사용된다고 한다. 이는 전 세계 데이터센터가 사용하는 에너지에 조금 못 미치는 수준이다. 지금 추세면 금방 따라잡을 수 있을 것으로 보인다.영국의 케임브리지대체금융센터(Cambridge Centre for Alternative Finance, CCAF)가 발표한 보고서에 의하면 현재 암호화폐 채굴에 사용되는 전력은 연간 118.79TWh라고 한다. 이는 아르헨티나, 네덜란드, 핀란드, 뉴질랜드 같은 국가가 1년 동안 사용하는 총 에너지량보다 많은 것이다.암호화폐 채굴에 많은 에너지가 소모된다는 건 부차적인 문제다. 진짜 문제는 암호화폐 채굴에 사용되는 에너지가 대부분 이상 기후를 야기하는 화석 연료라는 것이다. 실제 많은 화석 연료 기반 발전소들이 암호화폐 채굴에 발을 맞추기 위해 가동률을 높이고 있다. 문을 닫았던 발전소들마저 다시 문을 열고 있는 게 지금의 상황이다.하와이대학의 데이터분석학 교수 카밀리오 모라(Camilio Mora)는 “암호화폐 채굴 행위가 생성하는 탄소 발자국은 이미 거대하며, 계속해서 더 커지고 있다”고 말한다. “이는 직접적인 환경 문제의 요인이 됩니다.”암호화폐 채굴의 원리는 어떤 코인을 채굴하든 동일하다. 컴퓨터를 사용해 복잡한 수학 문제를 푼다는 것이다. 블록체인 상에서 문제 하나를 풀 때마다 디지털 코인이 생긴다. 이 때 사용자들에게는 특수한 프로세서가 필요하다. 주로 ASIC이나 GPU, 클라우드 채굴 프레임워크를 포함하고 있는 프로세서들이 사용된다. 일반적인 사무용 데스크톱보다 훨씬 강력한 컴퓨터가 필요하다는 뜻이고, 이런 컴퓨터들은 많은 양의 전기를 소비한다.휴스턴대학의 교수인 크리스 브롱크(Chris Bronk)는 “승자가 모든 것을 독식하는 채굴 체제가 문제”라고 지적한다. 강력한 컴퓨터를 보유하고 있을수록 코인을 획득할 가능성이 높아지기 때문에 너도나도 전기를 많이 소모하는 컴퓨터를 수도 없이 가동시킬 수밖에 없다는 것이다. CCAF는 “비트코인 하나 생성하는 데 들어가는 전기는 15만 kWh”라고 보고 있다. 이는 미국을 기준으로 170 가정이 한 달 동안 쓸 양이다.암호화폐 채굴을 전문으로 하는 기업들은 에너지 소모량이 엄청난 강력한 컴퓨터들을 수십~수백 대씩 마련해서 채굴한다. 그런 기업들이 세계 곳곳에 존재한다. 모라 교수가 조사한 바에 따르면 “비트코인 때문에 생기는 온실가스만으로도 지구 전체의 평균 기온을 섭씨 2도 올리기에 충분하다”고 한다. 보이지 않아서 그렇지, 지금 암호화폐 채굴이 이상 기후를 야기하는 주요한 활동 중 하나라는 것이다.디지코노미스트의 창립자인 알렉스 드 브리스(Alex de Vries) 역시 암호화폐 채굴 때문에 기후 변화를 되돌리기 위해 하고 있는 모든 노력들이 수포로 돌아가고 있다는 입장이다. 단순히 ‘느낌’에 의한 발언이 아니다. 캘리포니아대학의 연구원들도 조사를 통해 “현재 암호화폐 채굴은 석탄 연료에 대한 의존도가 매우 높다”는 사실을 밝혀낸 바 있다. 현재 암호화폐 채굴에 들어가는 에너지 48%가 석탄에서 나온다고 한다.실제로 올해 뉴욕에 있는 한 투자 회사는 2017년 문을 닫았던 석탄 발전 시설을 천연가스 시설로 바꿔서 다시 문을 열었다. 그 지역 전기가 모자란 상황이었냐 하면 전혀 아니었다. 확인해 보니 그 시설은 지역 에너지 공급 발전소가 아니라 대규모 암호화폐 채굴 시설로서 활용되고 있었다. 심지어 근처 강물을 써서 컴퓨터의 과열을 막는데, 때문에 계속해서 따듯한 물이 방출되고 있기도 하다.또 생각해봐야 할 건 채굴에 사용되는 컴퓨터들을 생산하고 운송, 유통하는 데에도 화석 연료가 적잖이 사용된다는 것이다. 희토류도 계속해서 파내야 하고, 전자 장비의 소비 주기도 빨라지기 때문에 이른바 e-폐기물의 양도 걷잡을 수 없이 늘어나고 있다. 암호화폐 거래를 한 번 할 때마다 아이폰 한 대가 처분된다는 소리가 나올 정도다.브롱크는 “게다가 아직 암호화폐가 사회적으로 어떤 긍정적인 영향을 줄지도 확실하지 않은 상태”라는 것도 지적한다. “암호화폐 채굴은 정말 많은 에너지를 소모하고, 따라서 환경에 심각한 악영향을 끼칩니다. 그러나 암호화폐를 가지고 삶의 질이 유의미하게 윤택해진 사례는 손에 꼽을 정도지요. 암호화폐 덕분에 일자리 수가 유의미하게 늘어난 것도 아니고, 사회적으로 큰 보탬이 되지도 않습니다.”현재 세계에서 가장 많은 채굴 활동이 벌어지고 있는 곳은 미국이다. 원래는 중국이었으나 2021년 9월 정부가 암호화폐 거래와 채굴을 금지시키면서 미국이 1위를 차지했다. 하지만 모라 교수는 “후진국과 개발도상국들에도 암호화폐 채굴이 활발하게 일어나고 있다”고 말한다. “환경과 관련된 공공 규정이나 사회적 목표가 없는 곳이 대부분이죠. 탄소 중립이나 기후 협약 같은 제약 사항이 전혀 없기 때문에 마음껏 채굴만 하면 되는 곳들입니다.”그래서 암호화폐 산업은 ‘그린 채굴 기법’을 대대적으로 개발 및 도입하려고 노력하고 있다. 풍력 발전이나 태양광 발전, 수력 발전과 같은 재생산 가능한 에너지들로도 채굴이 충분히 잘 되는 컴퓨터 장비들을 개발하려는 것도 그러한 노력의 일환이다. 고급 배터리 기술에 대한 연구도 이뤄지고 있다. 하지만 환경을 보호한다는 측면에서의 획기적인 발전은 아직 없는 상태다.암호화폐 산업이 금세 새로운 통화로 자리를 잡지는 못하겠지만, 금세 사라지지 않을 것 또한 분명하다. 모라 교수는 “그렇기 때문에 암호화폐 채굴에 따른 사회적 비용과 환경적 부담을 보다 명확히 이해해야 할 때”라고 주장한다. “암호화폐 채굴자들 역시 ‘그린’을 외치기 시작했습니다만, 세부 계획은 어디에도 없습니다. 환경 문제가 일종의 유행어처럼 사용되고 있는 건 아닌지 사회 전체가 면밀히 지켜봐야 할 것입니다.”[국제부 문가용 기자( [email protected] )]www.boannews.com) 무단전재-재배포금지>
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