[블록체인 만들기] 3. 블록체인 검증, 거래의 검증 / Transaction Verification

 

[블록체인 만들기] 1. 블록체인이란?

[블록체인 만들기] 2. 합의, Consensus

오늘은 블록체인에 등록된 거래에 대하여 어떻게 검증이 이루어지는지 얘기하려 한다.

그러려면, 우선 블록이 어떻게 이루어지는지 알아야 한다. [1. 블록체인이란?]에서 언급한 바와 같이 블록은 Transactions, timestamp, nonce, ..., previous_blocks_hash_id를 사용하여 블록의 hash ID가 결정된다.

지금 검증하고자 하는 것은 블록의 실질적인 내용이고, 등록하고자 한 데이터의 한 형상인 Transactions이다.

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Transaction

Transaction은 거래라는 의미를 갖고 있다. 비트코인으로 예를 들면, "A가 B에게 10만큼의 비트코인을 전송했다."를 Transaction이라 생각하면 된다.

이후에 아무 B는 비트코인을 사용하거나 전송하지 않았으면, B는 적어도 10만큼의 비트코인을 갖고 있어야 한다.

따라서 B는 자신이 비트코인 10만큼을 소유하고 있다는 것을 남들에게 알리려면, 적어도 해당 Transaction이 유효하다는 것을 검증해야 한다.

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Merkle Tree

이제 블록에 등록되는 내용 중 새로운 친구인 Merkle Tree에 대해 설명하고자 한다.

Merkle Tree는 Hash Tree라고도 불린다. 따라서 어떤 해시 된 데이터들을 node로써 갖고 있는 Tree다.

우선, 위에서 든 예로 "A가 B에게 10만큼의 비트코인을 전송했다." 라는 데이터가 있다고 하자. 하지만, 실제로 우리는 Transaction을 봤을 때, A와 B를 지목하거나 대상을 구체화 할 수 없다. 그 이유는 데이터가 해시 되어서 블록에 저장되어 있기 때문이다.

즉, 거래 내역에 대한 데이터가 해시 되어 Transaction으로 존재하게 된다. 대충 Merkle Tree에 어떤 정보들이 존재하는지 짐작이 가지 않는가?

Merkle Tree는 Binary Tree로 생각하면 구현하기 쉽다. 그 이유는 다음 글을 참고하길 바란다.

[JAVA] Merkle Tree 구현 / 머클트리 구현

Transaction을 두 개씩 짝지어 하나의 해시 값을 만들고, Bottom Up 방식으로 node를 만들어 나가다보면, 언젠가 트리가 완성될 것이다. 이 때, 트리의 root 값이 나오게 되는데, 이 값이 중요하다.

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검증!

이제 검증이 어떻게 이루어지는지 설명할 차례다.

이쯤되면 우리는 각각의 character(마땅히 단어가 생각나지 않는다.) 혹은 character의 집합을 hash 했을 때 고유한 값이 나오는 것을 알고 있다.

즉, 거래의 내용이 변하면 hash값도 변하게 되고, 이를 이용해 Merkle Tree를 만들었을 때 다른 Root값이 나올것이다.

따라서 내가 검증하고자 하는 어떤 데이터가 블록체인에 정상적으로 등록되어 있다면, Merkle Tree를 다시 만들었을 때, Root Node의 값은 블록을 생성할 때 나왔던 값과 같을 것이고, 이로써 내가 갖고있는 데이터가 유효함이 검증된다.

*Merkle Tree에 쓰인 다른 Transaction은 다른 네트워크 참여자에게 요청하여 얻을 수 있다.

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정리하면

내가 검증하고자 하는 데이터를 해시하여 Transaction을 만들고, 해당 Transaction을 바탕으로 블록의 Merkle Tree를 재구성하여 Tree의 Root 노드가 같은 값을 갖고 있다면, 데이터는 유효하다. 다른 값이 나오면, 해당 데이터는 유효하지 않은 것이다.

사실 여기까지의 내용으로 간단한 중앙화 블록체인(Centralized Blockchain Network)을 구현할 수 있다.

블록체인은 탈중앙화로 알고있는 사람들이 많기 때문에, 다음 글에서는 중앙화 / 탈중앙화 그리고 공개 / 비공개 블록체인 네트워크에 대해 글을 써야겠다.