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채굴은 문제 풀이아닌 공증 과정이다 │ 매거진한경
컴퓨터 암호학은 ‘함수’라는 용어를 빈번하게 사용한다. 비트코인 채굴도 암호함수를 역산하는 과정이기 때문에 누군가 수학 문제 풀기 경연 대회라고 …
Source: magazine.hankyung.com
Date Published: 11/12/2022
View: 2173
비트코인 얻고 싶다면 수학문제를 푸세요! – 동아사이언스
요즘 돈 이야기가 장안의 화제다. 그런데 미국 돈도, 중국 돈도 아니다. 바로 온라인 가상화폐 ‘비트코인’ 이야기다. 가상화폐라고 하면 싸이월드와 …
Source: www.dongascience.com
Date Published: 11/28/2022
View: 5055
수학으로 만든 화폐, 비트코인 | 과학문화포털 사이언스올
화폐 시스템이 수학을 기반으로 운영된다는 점이다. 비트코인은 거래소에서 돈을 주고 환전할 수도 있지만, 돈을 들이지 않고도 수학 문제만 풀면 얻을 수 …
Source: www.scienceall.com
Date Published: 9/3/2022
View: 2702
비트코인, 아주 어려운 ‘수학 문제’ 풀어야 획득 가능 | 중앙일보
채굴 방식은 “아주 어려운 수학 문제를 푼다고 생각하면 된다”(김진형 코인원 매니저). 비트코인 블록체인(분산원장 기술)에 ‘스마트 콘트랙트’라는 …
Source: www.joongang.co.kr
Date Published: 6/24/2022
View: 2161
수학 문제 푸는 PoW, 지분 따라 돈 주는 PoS [코린이를 위한 …
일론 머스크 테슬라 창업주 역시 “비트코인 채굴에 전력이 너무 많이 쓰인다”며 테슬라 자동차 구입에 비트코인 결제 도입을 철회했다. 대체 암호화폐 …
Source: www.mk.co.kr
Date Published: 1/3/2022
View: 1956
비트코인의 에너지 문제(1/2)
지난 주, 가상화폐 사이트인 디지코노믹스는 전세계적으로 비트코인 채굴에 … 이 과정을 채굴이라 하며 수학문제의 풀이를 통해 블록의 생성비용을 …
Source: newspeppermint.com
Date Published: 8/9/2021
View: 2742
29. 비트코인과 수학공식 (1/2) – 브런치
비트코인, 51%공격, 블록체인, 그리고, 확률, 수학 | IoT 그리고, AI에 이어 요즘은 비트코인 … 사실, 관련 자료들이 너무나 많은게 문제이긴 하다.
Source: brunch.co.kr
Date Published: 9/28/2021
View: 7540
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- Author: FXBase.co.kr
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- Date Published: 2018. 1. 16.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=trNiydK2ZTg
채굴은 ‘문제 풀이’아닌 ‘공증 과정’이다
[비트코인 A to Z⑭ ] 천재들의 상상력과 기술이 만들어낸 창의적 네트워크, ‘비트코인’의 힘(사진)컴퓨터들이 가득 차 있는 암호화폐 채굴장.[오태민 크립토 비트코인 연구소장·‘비트코인은 강했다’ 저자, 서울과학종합대학원 매커니즘캠퍼스 출강] “미친 짓에도 나름대로 조리가 있었다”는 명문장은 셰익스피어의 ‘햄릿’에 나온다. 비트코인이 미친 짓에 불과할지라도 미국 정부와 중국 정부의 박멸 의지를 꺾고 9년을 버텼다는 사실만으로도 나름대로의 조리는 있을 것이라는 궁금증을 가져볼 때도 됐다.‘암호학’에서 출발한 비트코인사회 전반적으로 이 신물질에 대한 이해 수준은 아주 낮다. 잘못 표현된 것이 공인된 지식인양 유포되는 경우가 많다. 대표적인 오해는 ‘채굴’과 관련된 단편적 지식들이다. 얼마 전 한 미디어의 기자로부터 비트코인 수학 문제는 누가 출제하느냐는 질문을 받았다. 컴퓨터 암호학은 ‘함수’라는 용어를 빈번하게 사용한다. 비트코인 채굴도 암호함수를 역산하는 과정이기 때문에 누군가 수학 문제 풀기 경연 대회라고 표현한 것 같다. 이해를 돕기 위한 유아용 표현이었겠지만 그만 대중적 지식으로 굳어져 버렸다.비트코인은 강건한 시스템이다. 비트코인의 강건성은 채굴로 불리는 작업 때문이다. 따라서 채굴을 이해하지 못하면 비트코인 원리에 대해 아무것도 이해하지 못한 셈이기도 하니 조금 어렵더라도 이 설명 틀에서 빨리 벗어날 필요가 있다.비트코인 채굴자는 수학 문제에는 전혀 신경을 쓰지 않는다. 수학 문제라고 알고 있는 ‘함수 값 찾기’는 무작위적인 확률 게임일 뿐이다. 현관의 자동문처럼 숫자 4자리로 이뤄진 암호를 푸는 과정과 유사하다. 컴퓨터는 최대 1만 번을 시도해 암호를 찾을 수 있다. 1초에 몇 차례 무작위 시도를 할 수 있는지는 컴퓨터의 물리적 파워에 좌우된다. 채굴 경쟁에서 이기기 위해 컴퓨터는 수학을 잘할 필요는 없지만 경쟁자보다 더 많은 시도를 해야만 승산이 있다. 한 번의 게임이라면 운이 좌우할 수 있지만 반복적으로 지속되기 때문에 결국 컴퓨터 파워에 비례해 승리하고 보상으로 주어지는 새로운 비트코인을 얻는다.2017년 6월 기준 비트코인 시스템 전체가 1초에 수행하는 암호 풀이 횟수는 50경(5quintillion)이다. 5뒤에 0이 18번이나 붙는 엄청난 숫자다. 그럼에도 불구하고 10분에 한 번씩만 정답이 나올 만큼 난이도가 높다. 보통의 개인 컴퓨터가 우연히 정답을 맞힐 확률은 거의 없다.비트코인 채굴자는 자신의 컴퓨터가 암호 풀이를 초당 얼마나 시도하는 능력이 있는지(이를 해시 레이트라고 부른다)와 그 과정에서 얼마의 전기요금을 지불해야 하는지를 고려한다.비트코인 채굴은 전기를 소모하는 과정이다. 비트코인 가격이 올라갈수록 채굴 경쟁이 치열해진다. 트랙잭션(거래)당 비자카드 시스템이 소모하는 전기의 5000배에 달한다는 사실을 근거로 결제 수단으로서의 비트코인에 미래가 없다고 단정하는 주장도 있다.이런 오해를 피하려면 비트코인의 역사성을 이해해야 한다. 채굴 혹은 마이닝이라는 어휘 때문에 이 작업이 새로운 비트코인을 얻는 과정으로만 이해하기 쉽다. 하지만 이 작업은 채굴자들에게 비트코인을 주기 위해 설계된 것이 아니다.채굴의 주요 목적은 거래의 공증(notary)이다. 1994년 컴퓨터 암호학자인 닉 사보가 ‘스마트 계약’이라는 개념을 제시하면서 사용한 용어이기도 하다. 당사자들 간의 거래나 계약이 네트워크에서 사람이나 중앙 청산 기관의 개입 없이 자동적으로 실행되기 위해서는 계약이나 거래가 공증돼야 한다.그는 공공이 계약을 공증할 수만 있다면 당사자들 간의 비밀을 유지하면서도 계약이 자동으로 실행되는 ‘스마트 계약’이 가능하다고 주장했다. 비트코인은 사보의 이론적인 아이디어 이후 14년이 지나서야 이룬 학문적 결실이다. 사보가 사용한 용어들까지도 비트코인에 녹아들어 있어 사보는 베일에 싸인 비트코인 설계자 사토시 나카모토로 의심받고 있다.대중을 공증 작업에 참여시키기 위해서는 인센티브가 필요하다. 그래서 채굴자들은 공증 작업에 자신의 컴퓨터 파워를 제공하는 대가로 새로운 비트코인과 수수료로 보상 받는다. 이런 유인책을 보고 다수가 참여하고 다수가 공증 작업에 참여할수록 시스템의 안정성은 높다. 이 작업이 전기를 소모하게 설계된 이유는 비용을 들여야만 채굴의 독점을 막을 수 있기 때문이다.공증 작업을 누군가 독점한다면 공공에 의한 확인이라는 개념에 위배될 뿐만 아니라 독점자가 시스템을 자신의 의도대로 조작할 수 있다. 엄청난 비용을 투입해야만 독점적 지위에 올라갈 수 있는데 그러면 자신이 투입한 비용을 회수할 수 없다는 딜레마에 직면한다.다소 무리가 있는 단순화이긴 하지만 비트코인은 사보의 이론에 채굴이라는 작업 확인 과정을 덧붙여 완성한 시스템이고 천재들의 상상이 이론적으로 보완돼 구체화되기까지 최소한 14년이나 걸린 과학적 협업이다.비트코인은 정부의 화폐 독점에 노골적으로 도전하고 있다. 그럼에도 불구하고 미국이나 중국 같이 강력한 정부들마저 공존을 모색하는 길 외에는 딱히 다른 길을 찾지 못하고 있다. 그 이유는 채굴이라는 무대 뒤편의 구조가 경제학자들의 생각보다 훨씬 짜임새 있으면서도 참신하기 때문이다.[돋보기] 과학자 집단이 이룬 협업의 결실, 비트코인“오, 신이여. 이것이 우리가 기다려 온 바로 그것이군요”(사진) 비트코인의 개념 정립에 큰 역할을 한 암호학자 닉 사보상업용 웹브라우저와 넷스케이프의 창안자이자 투자자인 마크 안드레센은 비트코인을 처음 보고 “오, 신이여. 이것이 우리가 기다려 온 바로 그것이군요”라고 말했다. 중앙 서버의 도움 없이 컴퓨터에서 컴퓨터로 이동하는 전자적인 화폐가 이론적으로 가능하다는 증명 이후 30년을 기다려 얻은 결실이기 때문이다.할 피니는 사토시 나카모토에게서 최초로 비트코인을 건네받은 사람으로 기록된다. 그는 당시 암호학계로부터 존경받는 유명한 개발자였다. 할 피니는 2004년 비트코인과 유사한 이머니(e-money)를 개발해 공개한 바 있다.비트코인은 작업 증명(proof of work) 과정을 포함하고 있는데 이는 1997년 영국의 암호학자 아담 백의 논문에 소개된 기법이다. 아담 백 역시 해시 캐시(hash cash)라는 암호화폐를 개발했다. 이 밖에 웨이 다이의 비머니(b-money)와 닉 사보의 비트골드(bit-gold)가 비트코인 설계에 부분적으로 차용됐다고 추론된다.암호화폐 최초의 상업적 결실은 다비드 차움이 1990년 개발을 주도한 디지캐시(DigiCash)로 거슬러 올라간다. 뉴욕대와 캘리포니아대의 교수를 역임한 차움은 1983년 출판된 자신의 논문을 기초로 스스로 개발한 암호화폐를 정부들과 중앙은행을 대상으로 상용화하려고 회사를 설립했다. 네덜란드 정부와 도이체방크·크레디트스위스 등과 계약하고 마이크로소프트와 비자카드로부터도 관심과 도움을 받았다. 회사는 1000만 달러가 넘는 투자를 받았지만 결국 1998년에 파산했다.씨티은행도 1990년대 암호법에 기초한 새로운 달러 창출에 관심을 갖고 발을 담근 적이 있다. 씨티이캐시(Citi’s e-cash)로 불리던 프로젝트는 비트코인이나 디지캐시처럼 아예 새로운 전자 통화를 만드는 방식이었음에도 불구하고 1997년 미국 재무부로부터 실험적 운영을 승인받기도 했다. 하지만 1990년대 후반 온라인 뱅킹과 신용카드 기반의 온라인 결제가 폭발적으로 확장되면서 중앙은행들과 금융 기업들은 암호 기반 결제 프로젝트에 흥미를 잃었고 지원하던 프로젝트에서 발을 뺐다.
수학으로 만든 화폐, 비트코인
화폐는 약 1만 년 전 고대인들이 물물교환을 위해 곡식이나 가축을 사용하면서 처음 등장했다. 이후 화폐는 금과 은 같은 금속을 거쳐 종이에 가치를 적어 사용하는 형태로 진화해 왔다. 그리고 최근에는 눈에 보이지 않는 비트코인이라는 전자 화폐까지 등장했다.
세계에 불어 닥친 비트코인 열풍
전자 화폐 비트코인은 게임 머니나, 카카오톡 등에서 사용하는 가상 화폐와 어떤 차이가 있는 걸까. 가장 큰 차이는 사용 범위가 매우 넓다는 점이다. 지난 2009년 비트코인이 등장한 이후, 세계의 수많은 상품 판매자들이 비트코인을 결재 수단으로 받아들이고 있다. 현재 세계 최대 온라인 쇼핑몰인 아마존과 미국의 온라인 음식 주문 사이트인 푸들러를 비롯해 다양한 곳에서 비트코인으로 상품을 구입할 수 있다.
최근에는 캐나다에서 비트코인을 현금으로 바꿔서 인출할 수 있는 현금자동입출금기가 등장해 오프라인에서도 비트코인을 자유롭게 사용할 수 있게 됐다. 또 자동차와 부동산 판매 대금을 비트코인으로 받는 곳도 있다. 아직 세계 모든 곳에서 쓰이는 것은 아니지만 음식에서부터 자동차와 집까지 비트코인으로 못하는 게 없는 셈이다.
[그림1] 비트코인은 대표적인 전자 화폐로, 사용 범위가 매우 넓다.현재 한국과 미국을 비롯한 세계 여러 나라에서 그 나라의 화폐와 비트코인을 교환하는 거래소가 운영되고 있다. 비트코인의 환전 가격은 마치 금처럼 수요에 따라 매일 달라진다. 지난 2009년 비트코인이 처음 등장했을 무렵 24달러(약 2만5000원)를 주고 5000비트코인을 산 노르웨이 청년 크리스토프 코흐 씨는 4년 동안 비트코인의 가치가 상승해 85만 달러(약 9억원)이나 되는 돈을 손에 쥐기도 했다.
최초의 수학적인 화폐
비트코인에는 특별한 점이 있다. 화폐 시스템이 수학을 기반으로 운영된다는 점이다. 비트코인은 거래소에서 돈을 주고 환전할 수도 있지만, 돈을 들이지 않고도 수학 문제만 풀면 얻을 수 있게 설계돼 있다. 바로 이점이 비트코인 운영체계의 핵심이다.
보통 인터넷 거래를 할 때는 판매자와 소비자 사이에 은행이나 신용카드 회사 등의 금융기관이 매개체로 존재한다. 금융기관은 상품을 사는 소비자의 계좌에서 돈을 빼낸 뒤 판매자에게 전달한다. 그리고 그 내용을 통장 같은 공식적인 장부에 기록한다. 금융기관은 이처럼 거래를 중계하고 보증하는 역할을 하면서 거래 금액의 일부를 수수료로 받는다. 하지만 비트코인은 이런 구조를 따르지 않는다. 은행 없이 안전한 거래를 할 수 있도록 모든 비트코인 사용자가 거래의 증인이 되도록 하는 방식을 택했기 때문이다. 수학 문제를 푸는 것은 그 과정의 일부다.
[그림2]예를 들어 비트코인 시스템에서는 A가 물건을 구입하면서 B에게 비트코인을 보낼 때, 마치 이메일을 보내는 것처럼 받는 사람의 전자 지갑 주소와 보내는 돈의 액수만 적으면 된다. 거래 내용은 자동으로 암호로 바뀐다. 비트코인 시스템은 이같은 거래 내용을 10분 단위로 한데 모아 전체 사용자가 공유하는 장부에 기록한다. 이때 장부를 기록하는 권리와 일정 금액의 비트코인을 사용자 중 한 사람에게 주는데, 상금으로 주는 비트코인은 새로 발행되는 돈이다. 사용자들은 상금으로 걸린 비트코인을 얻기 위해 경쟁하면서 수학 문제를 풀어야 한다.
그런데 비트코인을 얻기 위해 경쟁하는 사람들이 풀어야 하는 수학 문제란 바로 암호화된 거래 내용을 푸는 것이다. 비트코인 시스템은 ‘공개키 암호’라는 방식으로 거래 내용을 암호화 하는데, 공개키 암호란 한마디로 암호를 만드는 방식과 푸는 방식이 다른 암호 체계다.
예를 들어 다양한 공개키 암호화 방식 중에서 ‘RSA’라고 부르는 방식은 자연수로 이루어진 ‘공개키’를 이용해서 메시지를 암호화 한다. 그리고 이 메시지를 복원하기 위해서는 곱했을 때 공개키가 되는 두 소인수인 ‘비밀키’를 알아야 한다. 이 소인수를 찾기 위해서는 특별한 공식이 있는 것이 아니라 공개키의 소인수 조합을 하나씩 검토해 봐야 한다. 만약 공개키의 자리수가 100자리만 넘어가도 슈퍼컴퓨터로 몇 만 년이나 계산해야 할 만큼 시간이 오래 걸리기 때문에 안전한 암호가 된다.
[그림3] 공개키 기반의 RSA 암호를 풀려면 슈퍼컴퓨터로도 너무 오랜 시간이 걸린다. (이미지 미국 아르곤 내셔널랩)금 캐듯이 비트코인 캔다
이처럼 공개키 암호화 방식은 기본적으로 암호를 풀기 위해 수많은 경우의 수 조합을 검토해야 한다. 따라서 비트코인을 얻고자 하는 사람은 컴퓨터를 이용해서 암호 문제 풀이에 도전해야 한다. 수많은 계산과 검토 끝에 문제를 푸는 사람이 비트코인을 얻게 된다는 점은 마치 광부가 광산에서 곡괭이질을 거듭한 끝에 금을 캐내는 것과 비슷하다. 따라서 사람들은 비트코인을 얻는 과정을 ‘비트코인 채굴’이라고도 부른다.
이렇게 컴퓨터를 이용한 문제 풀이 경쟁 끝에 암호화된 10분 동안의 거래 기록을 풀어낸 사람은 그 내용을 장부에 기록하고, 모든 비트코인 사용자들에게 발표한다. 그리고 그 사람은 새로 발행된 비트코인을 받게 된다. 이때 새로 발행되는 비트코인의 액수 또한 수학적으로 계획돼 있다는 점이 비트코인의 또 다른 특징이다.
비트코인이 처음 만들어진 2009년부터 4년 동안은 매 10분마다 문제를 푸는 사람에게 50비트코인을 발행했다. 하지만 그 이후부터는 4년 단위로 발행량이 절반씩 줄어들도록 했다. 그리고 현재는 10분마다 25비트코인이 발행되고 있는데, 이 금액은 점점 줄어서 2040년이 되면 총 2100만 비트코인을 끝으로 발행이 끝나게 된다. 그 이후부터는 시중에 유통되고 있는 비트코인 사용자들이 조금씩 내는 수수료를 통해 비트코인 장부를 기록하는 사람에게 수수료를 지급하도록 되어 있다.
이런 비트코인의 수학적인 특징 덕분에 모든 사용자가 거래 내용이 기록된 장부를 가지고 있게 되어 장부를 조작할 수도 없고, 비트코인을 이중으로 사용할 수도 없다. 이처럼 비트코인 시스템은 거래와 거래 기록, 그리고 발행량 조절을 모두 수학적으로 연결해 안전한 화폐 구조를 만든 최초의 수학 기반 화폐다.
[그림4] 비트코인을 얻기 위해서는 컴퓨터로 암호 문제를 풀어야 한다.필자 소개 / 최영준
최영준은 서강대학교 물리학과를 졸업하고 동아사이언스에서 과학기자로 일하고 있다. 와 를 거쳐 지금은 ‘동아사이언스’와 동아일보에 과학기사를 쓰고 있다. 사람들의 삶에 도움을 주는 전문성 있는 과학콘텐츠를 제작하려고 노력하고 있다.
특히 기자생활 초반에 동일본 대지진 사태를 경험하면서 지진과 화산폭발 등 자연재해에 관심을 많이 갖고 취재했다. 지은 책으로는 등이 있다.
비트코인, 아주 어려운 ‘수학 문제’ 풀어야 획득 가능
비트코인을 얻는 방법은 두 가지다. 먼저 ‘채굴(mining)’이다. 비트코인은 애초 설계될 때부터 총 통화량이 정해져 있다. 채굴 방식은 “아주 어려운 수학 문제를 푼다고 생각하면 된다”(김진형 코인원 매니저).
컴퓨터를 이용해 암호화 문제를 해결하면 일정량의 비트코인이 발행된다. 초기에는 개인 컴퓨터로도 가능했지만 발행 종료 시점이 가까워져 오면서 난이도가 기하급수적으로 어려워졌다. 현재 개인 채굴은 어렵다고 봐야 한다. 전문 업체들은 주로 몽골 같은 전기료가 싼 곳에서 수십ㆍ수백 대의 수퍼컴퓨터를 돌리는 것으로 알려졌다.
전문업체들이 수퍼컴퓨터 돌려 채굴
개인은 발행된 비트코인 사는게 빨라
일본서는 정식 지급결제 수단 인정
한국 등은 가상화폐 지위 못 정해
일반적인 방법은 채굴된 비트코인을 사는 것이다. 거래는 원칙적으로 개인 간 가능하다. 직장인 장모(33)씨는 “서울 이태원에 있는 비트코인센터코리아에 가서 비트코인을 산다”고 말했다. 오프라인 오프라인 방식이라 거래 흔적이 남지 않는다. 그는 “비자금 목적으로 매달 적립식으로 비트코인을 사 모은다”고 덧붙였다.
이런 식의 개인 간 거래는 실시간 거래가 어렵다. 매수ㆍ매도자를 연결하고 가격을 협상하는 데 시간이 걸린다. 그래서 보통의 경우엔 가상화폐 거래소를 이용해 비트코인을 사고판다.
국내 주요 거래소는 빗썸ㆍ코인원ㆍ코빗 등이 있다. 초기엔 비트코인만 취급했는데 최근에는 다른 가상화폐(일명 알트코인)도 취급한다. 비트코인 블록체인(분산원장 기술)에 ‘스마트 콘트랙트’라는 전자계약 기능을 추가한 확장형 블록체인 이더리움, 해외 송금에 특화된 리플 등도 국내 거래소에서 거래할 수 있다.
현재 70조원 규모에 달하는 가상화폐 시장이지만 가상화폐의 지위에 대한 글로벌 표준은 없다. 나라마다 입장이 갈린다.
가장 전향적인 입장을 취한 곳이 일본이다. 일본은 지난달 자금결제법을 개정하면서 비트코인을 정식 지급결제 수단으로 인정했다. 가상화폐 거래 업무를 하려면 ‘가상화폐 교환사업자’로 등록해야 한다. 재무국이 등록을 승인한 업체만 영업을 할 수 있기 때문에 거래소 이용자들은 법의 보호를 받을 수 있다. 또, 일종의 ‘화폐’이기 때문에 오는 7월부터는 가상화폐를 구입할 때 소비세(8%, 한국의 부가가치세)를 내지 않아도 된다. 비트코인으로 결제할 수 있는 점포는 올해 안에 26만여 개로 확대될 전망이다.
유럽연합(EU)의 최고 사법기구인 유럽사법재판소는 앞서 2015년 10월 비트코인을 현금으로 바꾸는 거래는 부가가치세 부과 대상이 아니라고 판결했다. 간접적으로 화폐임을 인정한 셈이다. 호주도 7월부터 가상화폐 거래에 상품 및 서비스세(한국의 부가가치세)를 매기지 않기로 했다.
미국은 주별로 입장이 엇갈린다. 지난해 9월 미국 뉴욕주 남부지역의 연방법원은 비트코인 거래소와 관련한 판결에서 “비트코인은 화폐”라고 정의했다. 재판부는 판결문에서 “비트코인이 재화와 서비스의 지급 수단으로서 일반적으로 받아들여지며, 은행 계좌에서 직접적으로 교환이 가능하기 때문에 ‘금전적 재원, 교환수단, 지불수단’이라는 연방법상 화폐(money)와 자금(funds)의 정의에 해당된다”고 밝혔다.
그러나 미 플로리다주 마이애미 법원은 지난해 7월 “비트코인이 화폐로서 동등하게 인정받으려면 아직 갈 길이 멀다는 점이 명백하다”고 판시했다.
이달 초 미국 증권거래위원회(SEC)는 비트코인 가격 변화에 따라 수익률이 변화는 상장지수펀드(ETF) 허용 문제를 다시 논의하겠다고 밝혔다. ETF 허용은 비트코인의 법적 지위를 인정하겠다는 의미다. 공식적으로 가상화폐의 지위에 대한 입장을 정하지 않았기 때문에 관련 소송이 벌어질 때마다, 가상화폐가 제도권 금융으로 편입을 시도할 때마다 해석이 달라진다.
한국을 비롯한 대부분의 국가는 가상화폐의 지위를 정하지 못했다. 국내에서 가상화폐 거래소는 통신판매업자로 분류된다. 온라인 쇼핑몰과 다를 바 없다는 얘기다. 가상화폐가 화폐나 금과 같은 가치 저장 수단이 아니라 인터넷으로 거래 가능한 물품 취급을 받는다. 때문에 증권거래세(매도 금액의 0.3%)나 양도차익에 따른 세금 등을 내지 않는다.
고란 기자 [email protected]
비트코인의 에너지 문제(1
비트코인의 에너지 문제(1/2)
한 가지 어려운 문제를 물어보겠습니다. 당신은 비트코인이 뭔지 아시나요? 네, 맞습니다. “암호화폐”라고도 불리는 가상 화폐입니다. 이글을 쓰는 시점에서 이 실체가 없는 돈은 하나에 16,000 달러를 넘겼습니다. 비트코인을 얻기 위해서는 인터넷 거래소에서 실제로 이를 구매하거나 아니면 컴퓨터를 이용해 “채굴”해야 합니다. 이런, 어려운 말이 또 나왔네요.
지난 주, 가상화폐 사이트인 디지코노믹스는 전세계적으로 비트코인 채굴에 쓰이는 전기의 양이 세르비아 국가 전체가 사용하는 전기의 양을 넘겼다고 보도했습니다. 그들의 계산에 따르면 2019년 7월, 비트코인 P2P 네트웍 전체의 전기 사용량은 미국의 전기 사용량보다 많아질 것입니다. 2020년 11월에는 나머지 지구 전체보다 더 많은 전기를 쓰게 되구요.
분명 문제가 있군요. 이는 비트코인이 매년 1770만 톤의 이산화탄소를 지구의 대기에 내뿜어 숲을 사라지게 만들고 해안선을 없애며 말라리아를 늘이고 있다는 뜻입니다. 비트코인 P2P 네트웍은 어쩌면 모든 우주의 에너지를 비트코인으로 만드는 목적을 가진 분산된 초인공지능(클립 인공지능 글을 참고하세요)이라 비유할 수도 있습니다. 실제로 비트코인 P2P 네트웍의 목적은 비트코인을 만드는 것입니다. 이 시스템은 개발자들에게 가상의 가치를 지불하고 비트코인을 만들어내도록 만듭니다. 최면화폐(hypnocurrency)라 불러도 되겠네요!
추적이 불가능하며, 현금만큼 신용이 확보될 뿐 아니라, 국가의 영향을 받지 않으며, 물리적 실체도 가지지 않는, 거기에 누구나 사용할 수 있다는 평등주의까지 포함된 이 기술은 여전히 천재의 작품이라는 느낌을 풍깁니다. 그러나 지난 세 달 간의 폭등이 말해주는 현실은 과학은 여기에 동의하지 않는다는 것입니다. 물론 이 사실이 사람들이 이 문제를 고치려 하지 않았다는 뜻은 아닙니다.
비트코인은 모든 거래를 기록하는 안전한 장부 기술인 블록체인에 기반하고 있습니다. P2P 비트코인 네트웍은 그 장부를 생성하고 유지하는 역할을 하며, 거래 기록이 담긴 블록을 체인에 연결하는 방식으로 그 장부의 내용을 사실상 누구나 추가할 수 있습니다. 하지만 여기에 한 가지 비밀이 있습니다. (바로 이 점이 비트코인의 개발자 – 혹은 개발자 집단 – 인 사토시 나카모토의 천재성이 들어간 부분입니다.) 블록을 만들기 위해서는 해쉬 알고리듬이라 불리는 매우 어려운 수학문제 SHA-256 을 풀어야 합니다.
일정량의 거래 확인과 수학 문제 풀이를 통해 전체 시스템은 당신의 블록을 체인에 연결하게 됩니다. 여기에 성공할 경우 당신은 보상으로 비트코인을 받게 됩니다. 이 과정을 채굴이라 하며 수학문제의 풀이를 통해 블록의 생성비용을 지불하게 하는 이 방식을 “작업 증명(proof of work)”이라 합니다.
“작업 증명 방식은 누구나 다른 이의 허가없이 이 일에 참여할 수 있게 만드는 장점을 가지고 있습니다.” 코넬 대학의 암호화폐 및 스마트 컨트랙트 위원회 공동 대표인 에민 귄 시어러의 말입니다. “어느날 갑자기 네트웍에 참여해 암호 문제를 풀기 시작한 이들이라 하더라도 장부를 유지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.”
그러나 문제를 푸는데 왕도는 없습니다. SHA-256 알고리듬은 오직 모든 가능한 답을 하나씩 시도해보는 방식으로만 답을 찾을 수 있게 만들어진 알고리듬입니다. 더 많은 컴퓨터를 사용할 수록 더 빨리 답을 찾을 수 있습니다. 이는 당신의 컴퓨터를 24시간 켜 놓고, 팬을 돌리고, CPU를 오버클락 해야한다는 뜻입니다. “에너지를 사용해야 한다는 점이 또다른 특징입니다. 이 방식의 장점일수도 있습니다. 전체 시스템을 장악하기 위해서는 시스템 전체 해쉬 능력의 51%를 가져야하며 그 만큼의 에너지를 소모해야 합니다.”
이는 특징이지, 버그가 아닙니다. (아마 분산 초인공지능은 분명 그렇게 말할겁니다.) “만약 당신이 ‘책임자 없이도 누구나 원하는 때에 네트웍에 참여하거나 떠날 수 있으며 장부의 결과에 모두가 동의할 수 있는 시스템’이 있다고 이야기했다면 예전의 컴퓨터 과학자들은 이를 불가능하다고 말했을 겁니다.” 뉴욕대학 조셉 본느의 말입니다. “비트코인이 바로 이런 일을 할 수 있다는 것이 사람들을 놀라게 만들었습니다. 이에 대한 비용이 바로 작업증명이며, 이때문에 블록체인에 새로운 블록을 추가하는데는 비용이 들게 됩니다.”
그러나 바로 이 점 때문에 평등주의는 깨지게 됩니다. 초기 가상화폐 지지자들은 자신의 개인 컴퓨터를 이용해 이 네트웍에 참여했습니다. 하지만 세상은 바뀌었습니다. 사람들은 그래픽 처리장치가 CPU보다 더 해쉬 알고리듬을 잘 푼다는 사실을 발견했습니다. 더 많은 파워를 쏟아 붇고 더 정교한 프로그램을 만들어냈습니다. 채굴을 위한 FPGA가 만들어 졌습니다. 오늘날 가장 인기있는 장비는 비트코인 채굴을 위해 고안된 ASIC(주문형 반도체)입니다.
비트코인 채굴이 중앙집중형으로 바뀌었을 뿐 아니라 에너지 소모 역시 문제가 되기 시작했습니다. 오늘날 가장 뛰어난 채굴장치는 10억회의 해쉬 계산(Gh, 기가해쉬)을 위해 0.3 와트를 사용합니다. 이는 1킬로와트로 300Gh가 가능하다는 뜻입니다. 한 번의 트랜잭션 마다 초당 13,600 페타해쉬, 곧 234 킬로와트시를 사용하며 이는 비트코인 네트웍이 한 시간 동안 32테라와트시를 쓴다는 것을 말해줍니다. 이는 지구 전체 전기 사용량의 0.15%입니다.
더 효율적인 기기가 나타난다 하더라도 이 문제는 해결되지 않습니다. 메이누스 대학의 데이비드 말론은 2014년에서 2017년 사이 하드웨어 효율은 줄당 2기가해쉬에서 10기가해쉬로 높아졌지만 해쉬 레이트 역시 초당 30만회에서 초당 200만회로 증가했다고 말합니다. 즉 결과적으로 효과는 상쇄된 셈입니다. 2017년 해쉬 레이트는 1200만회에 달했지만 “하드웨어는 이를 따라잡지 못하고 있다”고 말론은 말합니다.
전기세가 올라가자 채굴자들은 ASIC 시스템을 전기가 저렴한 아이슬란드(지열 에너지가 풍부한), 중국(정부가 전기세를 관리하며 비트코인으로 규제를 피해 투기를 할 수 있는)에 설치하기 시작했습니다. 이 지역에서는 같은 돈으로 더 많은 비트코인을 캘 수 있기 때문입니다.
(와이어드)
2부로
원문 보기
29. 비트코인과 수학공식 (1/2)
IoT 그리고, AI에 이어 요즘은 비트코인이 광풍이다. 요즘은 코드도 공개가 되어 있고, 서적들도 많이 있고, 코딩스킬을 가지고 있는 사람들이 조금만 들여다보면 암호화폐류와 블록체인을 구현해볼 수가 있으니, 세상 참 좋아지긴 했다. 하긴, 이 정도도 해보지 않은 이들이 너도 나도 전문가라고 떠드는 세상이니, 이 정도만 할 줄 안다고 하면 전문가라고 할 수 있을지도 모르겠다. 어쨋든 나같은 알바생도 조그마한 관심만 있으면 얼마든지 배울 수 있으니, 괜찮은 것같다. 아, 그렇다고 내가 코딩도 하고 암호화폐류를 코딩 하고 하는 능력자는 아니다. 그냥, 비트코인(엄밀히 말하면, 블록체인)에 관심이 있는 사람일 뿐이다.
서두에서도 이야기 했지만, 요즘은 능력자들도 많고 관련 내용도 많기에 비트코인에 대해서 비교적 쉽게 접할 수 있다. 사실, 관련 자료들이 너무나 많은게 문제이긴 하다. 그리고, 대부분은 사실이라보다는 구라가 많은 것 또한 사실이다. 어쨋든 비트코인을 이해하기 위해서는 “비트코인 백서(white paper)”로 알려진 문서를 알아야 한다. 아시는 분들은 아시겠지만, 이 문서는 비트코인을 처음 제안한 Satoshi Nakamoto의 “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronics Cash System”을 문서를 번역한 것이다. 물론, 사용자(User)의 입장에는 비트코인 백서를 모두 알 필요는 없을 것이다. 어쨋든, 최근에는 이 백서를 잘 풀어서 설명한 자료들도 많으니 이에 대한 설명은 생략하도록 하겠다.
사실, 오늘 할려고 하는 이야기는 수학에 관한 것이다. 비트코인 백서에서 보면 총 4개의 수학공식이 나온다. 그중 핵심이 되는 공식은 2개(1번, 3번)이다. 오늘은 그 중 한가지 수식에 대해서 이야기를 풀어갈까 한다.
비트코인 백서에 나오는 수학공식 4개 (출처: (영문)비트코인 백서)
51% 공격에 대한 수학적 정리
여러분들도 51%공격에 대한 이야기를 들어본적이 있을 것이다. 이에 대한 것은 여러 글들에서 언급된 적이 많다. 51%관련한 글들을 보면 다음과 같다:
블록체인 51%공격 주의보
블록체인 2.0 | 51% 공격은 기능인가 취약점인가?
PoW를 위기에 빠뜨린 ’51% 공격‘
51%공격(혹은 취약점)이라 함은 채굴이 가능한 노드 중 과반 이상이 공격노드(혹은 장부조작을 하고자 하는 노드)인 경우, 장부의 조작을 합법적으로 할 수 있다는 것이다. 즉, 누군가가 채굴 노드의 과반이상을 통제하여 합법적으로 장부를 조작하는 공격을 뜻한다. 비트코인 백서에 나오는 수학공식 이야기하는데, 갑작스럽게 51%공격(51% Attack)에 대한 이야기로 시작을 할려면 조금 당황할지 모르겠다. 아시다시피, 비트코인 백서에는 51%공격과 직접 연결된 내용은 없다. 또 하나, 비트코인 백서를 자세히 설명한 많은 자료들이 많기는 하지만 유독 한 부분에 대한 설명을 찾기가 어려운데, 그건 바로 PoW에서 등장하는 수학공식에 대한 설명 부분이다. 그리고, 여기에 처음 등장하는 수식이 있다. 비트코인 백서(영문)의 내용을 살펴 보자:
비트코인 백서에 있는 내용 (11. Calculation) (출처: 비트코인 백서)
비트코인 백서에 처음 등장하는 이 수식이 중요한 이유는 바로 이 부분이 51% 공격과 직접적인 연관이 있기 때문이다. 일단, 이 부분은 조금 읽기(?) 쉽게 정리하여 보았다.
사실, 위의 식은 원래 있던 공식을 다시 정리한 것뿐이다 . 다만, 변수들을 조금 바꾸었고, 변수에 대한 추가적인 설명을 하였다. 위의 수식을 보는 방법은 다음과 같다.
(1) q_0는 공격자 노드(attacker)가 현재 장부를 완료한 시점에서 그 다음 장부를 합법적으로 조작(더 정확하게 말하자면, 다음 장부를 합법적으로 수정하는 것을 의미)할 수 있는 가능성(확률)을 의미 한다.
(2) p_0는 합법적인 노드가 현재 장부(0)를 완료한 시점에서 다음 장부(0+1)에 합법적으로 수정(혹은 기입)할 가능성을 의미한다.
(3) 다음노드(0+1)의 입장에서는 정확한(혹은 정직한) 장부로 완료가 되거나, 공격자에 의해 거짓된 장부로 완료 되거나 둘 중 하나가 된다(즉, 그 중간은 없다). 이를 수학적으로 표현하면, p_0 = 1-q_0
(4) 만약, 현재 장부가 아닌, h만큼 과거에서 다음 장부(0+1)를 조작되어 완료될 할 가능성은 q_h가 된다.
(5) 만약, 공격(혹은 추월)을 해야할 장부가 그 다음 장부(0+1)에서 꽤 떨어져 있다면(h가 상대적으로 큰 수), 다음 장부가 공격(혹은 조작)당할 가능성은 0(zero)에 수렴한다 (h가 무한대).
(6) q_h는 공격자가 h개의 장부만큼 떨어진 시점에서 그 다음 장부(0+1)를 조작할 수 있는 가능성(확률)을 의미한다.
아마, 위의 내용은 비트코인 백서를 나름 잘 분석한 분들이라면 아실만한 내용일 것이다. 하지만, 조금만 더 설명해보도록 하겠다.
(7) h개만큼의 과거(혹은 뒤 쳐진 장부)에서 다음장부(0+1)가 정상적인 장부로 완료 될 가능성은 p_h=1-q_h
(8) 현재 장부를 완료한 시점에서 공격자 노드(q_0)와 정상노드(p_0)의 비율은 채굴 가능한 노드들 중에서 정상노드와 공격자 노드의 비율과 동일 하다. 예를 들어, 백개의 채굴 노드가 있다고 했을 때, 65개가 정상적인 노드라면, p_0=0.65, q_0=0.35가 된다.
(9) 51%공격에서 “51%”는 바로, p_0<=q_0인 경우를 의미 한다. (10) 하지만, (위의 수식상으로) 더 엄밀하게 말하면 51%가 아니라, 50(+)%를 의미한다. 즉, 50%보다 조금만 더 높아도 소위 말하는 "51%공격"을 당한다. (11) 실제로 51%공격을 당할 가능성은, 공격노드가 과반이 되지 않더라도 존재한다. --수식의 두번째 조건 (12) 실제 다음 장부가 조작될 가능성은 현재 (초기)상태(0)의 정상노드와 공격노드의 비율을 의미할 뿐만 아니라, 만들어질 다음 장부(0+1)까지의 거리 (h)에 의해 결정 된다. 아무래도 (11)과 (12)에 대해서는 조금더 설명이 필요할 것 같다. 많은 사람들이 정상노드의 수가 공격노드의 수보다 클 경우 안전할 꺼라고 생각한다. 하지만, 위에도 언급 했듯이, 설령 정상노드가 공격노드의 수보다 크다고 하더라도(즉, 정상노드가 과반을 넘는다 하더라도), 여전히 장부조작의 가능성이 존재(11) 한다. 정상노드가 과반이 넘을 경우에 그 다음 장부(0+1)가 정상적으로 만들어질 가능성은 조작된 장부와 그 다음 장부 사이의 거리에 의해 결정된다. 예를 들어, 정상노드가 전체 노드의 80%라고 하더라도, 그 다음 만들어질 장부에서 2단계가 뒤쳐져 있다면 (즉, 이 경우, 실제로 추월해야 할 장부는 현재 장부(0) 한개(h=1)임을 뜻함), 공격노드를 통해 그 다음 장부가 조작될 가능성은 여전히 25%(20/80) 존재 한다. 하지만, 추월해야될 장부의 수가 많을 경우는 그 다음 장부가 조작될 가능성은 영(zero)에 가깝다. (13) 만약, 초기에 공격노드의 수가 정상노드의 수보다 많거나 같을 경우(즉, q_0 >= p_0), 그 다음 장부(0+1)는 반드시 조작된 장부 이다 — 수식의 첫번째 조건
(14) 만약, 공격자 노드가 추월해야 할 장부가 없을 경우 (혹은 현재의 장부(0)가 조작된 채로 완료가 되었을 경우) 정상노드와 공격노드의 비율에 관계 없이, 그 다음 장부(0+1)는 무조건 조작된 장부로 만들어진다 (즉, h=0인 경우)
재미있는 점은 위에 언급된 모든 이야기 (1)-(14)이 비트코인 백서에 언급된 수학공식 중 한개에서 나온 것이라는 점이다. 즉, 공식 하나를 제대로 이해 하면, 위에 언급된 내용을 모두 파악 할 수 있다는 뜻이기도 하다. 수학이라는 것이 이래서 유용하다. 나 같은 비전공자에게라도 말이다.
잠시쉬어가는…
시작에도 언급을 했지만, 비트코인에 언급된 수학공식은 총4개이다. 오늘 다룬 것은 그중에 가장 첫 공식이고, 나머지 3개(2~4번)가 남았다. 백서의 내용에서 찾아 보면 다음과 같다:
비트코인 백서에 있는 내용 (11. Calculation) (출처: 비트코인 백서)
사실상 아래 두 공식은 한개(같은 공식)이고, 가장 윗 공식은 조건이다. 다음 글은 나머지 공식들에 대한 이야기를 나눌 것이다. 그리고, 백서에 언급된 코딩 결과물에 대한 이야기도 나눠 볼까 싶다.
무슨 의미일까? (출처: 비트코인 백서에나온 코딩 결과물)
물론, 반응이 좋다면 말이다.
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