티스토리 뷰
반응형
직접 만드는 나만의 블록체인 (3) – 작업 증명(PoW)과 마이닝 알고리즘 구현
⛏ 마이닝, 블록체인의 진짜 시작
앞에서 우리는 Python으로 블록과 체인을 만들었습니다.
이제부터 진짜 블록체인다운 기능인 **“마이닝(채굴)”과 “작업 증명(PoW)”**을 구현해보겠습니다.
작업 증명은 블록체인에서 블록 생성의 정당성을 증명하는 핵심 알고리즘입니다.
이를 구현하면 블록 생성 과정에 **"노력"**이라는 개념이 추가되고,
체인을 공격하거나 조작하는 데 어마어마한 연산 비용이 필요하게 됩니다.
✅ 작업 증명(PoW)이란?
목표: 특정 조건을 만족하는 해시를 찾기까지 수많은 계산을 수행하는 것.
즉, 아무나 막 블록을 추가하지 못하게 하고,
CPU 연산을 소모하게 하여 “노력”을 증명해야 블록이 유효하게 되는 구조입니다.
예시 – PoW 조건:
"SHA-256 해시값이 앞에서부터 4개의 0으로 시작해야 한다"
이런 조건을 만족하는 값을 찾기 위해 블록 안의 nonce 값을 계속 바꾸며 해시를 계산하는 과정을 반복합니다.
🔹 Block 클래스에 PoW 기능 추가
반응형
class Block:
def __init__(self, index, data, previous_hash, difficulty=4):
self.index = index
self.timestamp = time.time()
self.data = data
self.previous_hash = previous_hash
self.nonce = 0
self.hash = self.calculate_hash()
self.difficulty = difficulty
def calculate_hash(self):
block_string = f"{self.index}{self.timestamp}{self.data}{self.previous_hash}{self.nonce}"
return hashlib.sha256(block_string.encode()).hexdigest()
def mine_block(self):
print(f"🔨 Mining block {self.index}...")
prefix = "0" * self.difficulty
while not self.hash.startswith(prefix):
self.nonce += 1
self.hash = self.calculate_hash()
print(f"✅ Block {self.index} mined: {self.hash}")
✅ 핵심 포인트
- nonce: 해시 조건을 맞추기 위해 반복적으로 바꾸는 숫자
- difficulty: 조건의 난이도 (숫자가 높을수록 채굴 어려움)
- mine_block(): 조건을 만족할 때까지 해시를 계속 계산
🔹 Blockchain 클래스에서 블록 마이닝 적용
class Blockchain:
def __init__(self):
self.difficulty = 4 # 난이도 설정
self.chain = [self.create_genesis_block()]
def create_genesis_block(self):
return Block(0, "Genesis Block", "0", self.difficulty)
def get_latest_block(self):
return self.chain[-1]
def add_block(self, new_data):
prev_block = self.get_latest_block()
new_block = Block(
index=prev_block.index + 1,
data=new_data,
previous_hash=prev_block.hash,
difficulty=self.difficulty
)
new_block.mine_block()
self.chain.append(new_block)
🧪 실행해보자!
if __name__ == "__main__":
chain = Blockchain()
chain.add_block("👾 블록 #1")
chain.add_block("🧠 블록 #2")
chain.add_block("🚀 블록 #3")
for block in chain.chain:
print(f"Index: {block.index}")
print(f"Hash: {block.hash}")
print(f"Nonce: {block.nonce}")
print("=" * 30)
✅ 실행하면 각 블록을 마이닝하는 데 시간이 조금 걸리고,
해시값이 0000으로 시작하는 값으로 출력됩니다.
📈 난이도 조절과 보안성
난이도가 높아질수록:
- nonce 계산 횟수 증가 → CPU 사용량 상승
- 블록 생성 시간 길어짐
- 공격자는 체인을 위조하려면 모든 블록을 다시 마이닝해야 함
✅ 이 구조 덕분에 블록체인은 변조가 극도로 어려운 시스템이 됩니다.
🔐 보너스: 블록 유효성 검증 로직 추가
def is_valid_proof(block, difficulty):
prefix = "0" * difficulty
return block.hash.startswith(prefix)
→ 앞으로 네트워크 노드에서 다른 노드가 보낸 블록을 검증할 때 이 함수를 사용할 수 있어요.
🧠 정리
개념 설명
작업 증명 (PoW) | 조건을 만족하는 해시값을 찾는 연산 작업 |
마이닝 | 블록의 해시값이 조건을 만족할 때까지 nonce 값을 증가시키는 과정 |
난이도 | 앞에 필요한 0의 개수 (보안성과 연산량을 조절) |
방어 메커니즘 | 블록을 조작하면 이전 블록까지 모두 다시 마이닝해야 하므로 공격이 사실상 불가능 |
📌 다음 글 예고
👉 (4) 트랜잭션과 지갑 – 공개키 기반 서명과 전송 구조 구현하기
- 트랜잭션 객체 설계
- 공개키/개인키를 이용한 지갑 생성
- 서명/검증 기능 구현
'study > 블록체인' 카테고리의 다른 글
직접 만드는 나만의 블록체인 (5) – 트랜잭션 풀과 블록 생성 과정 구현하기 (1) | 2025.03.24 |
---|---|
직접 만드는 나만의 블록체인 (4) – 트랜잭션과 지갑 시스템 구현하기 (0) | 2025.03.24 |
직접 만드는 나만의 블록체인 (2) – Python으로 Block과 Blockchain 클래스 구현하기 (0) | 2025.03.23 |
직접 만드는 나만의 블록체인 (1) – 블록체인의 구조와 작동 원리 이해하기 (1) | 2025.03.23 |
Web3.0의 한계와 극복 기술 – ZK-Rollups, State Channels, DAG 완전 정복 (0) | 2025.03.22 |
※ 이 포스팅은 쿠팡 파트너스 활동의 일환으로, 이에 따른 일정액의 수수료를 제공받습니다.
공지사항
최근에 올라온 글
최근에 달린 댓글
- Total
- Today
- Yesterday
링크
TAG
- 딥러닝
- AI챗봇
- Prisma
- CI/CD
- JAX
- nodejs
- SEO최적화
- App Router
- REACT
- seo 최적화 10개
- rag
- kotlin
- PostgreSQL
- Ktor
- 프론트엔드
- gatsbyjs
- Next.js
- flax
- 백엔드개발
- 개발블로그
- Python
- SEO 최적화
- llm
- fastapi
- 웹개발
- nextJS
- 파이썬알고리즘
- 프론트엔드면접
- NestJS
- Docker
일 | 월 | 화 | 수 | 목 | 금 | 토 |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
글 보관함
반응형