블록체인과 암호화폐는 방대하고 복잡한 환경입니다. 머클 트리라고 알려진 것을 포함하여 많은 톱니바퀴가 이 기계에 들어갑니다. 머클 트리는 블록체인 기능에서 핵심적인 역할을 하지만, 정확히 어떤 역할을 할까요? 머클 트리는 어떻게 작동하며, 블록체인 기술에서 머클 트리가 중요한 이유는 무엇일까요?
블록체인은 어떻게 작동하나요?
머클 트리의 역학 관계에 대해 알아보기 전에 블록체인의 작동 원리를 이해하는 것이 중요합니다.
간단히 말해서 블록체인은 각각 고유한 데이터 집합을 포함하는 가상의 블록 체인입니다. 각 블록은 암호화, 특히 해싱을 사용하여 데이터를 보호하고 악의적인 행위자의 손에 들어가지 못하도록 합니다.
블록체인은 암호화폐 업계에서 가장 일반적으로 사용되며, 특정 자산으로 수행되는 모든 거래가 네이티브 블록체인에 기록됩니다. 또한 각 거래는 시간순으로 기록되며 전체 블록체인에서 볼 수 있습니다(블록체인 탐색기와 같은 도구를 사용하여 볼 수 있음).
블록체인의 트랜잭션은 변경하거나 삭제할 수 없습니다. 대신 해싱이라는 프로세스를 사용하여 수학적 알고리즘을 통해 데이터가 인코딩됩니다. 이러한 알고리즘은 모든 길이의 문자를 고정된 인코딩된 길이로 변환할 수 있습니다.
블록체인에 트랜잭션을 기록할 때 머클 트리는 중요한 역할을 합니다. 머클 트리는 어떻게 작동할까요?
머클 트리란 무엇인가요?
“머클 트리”라는 이름은 두 가지 유래가 있습니다. “머클”은 공개 키 암호화에 큰 공헌을 한 미국의 컴퓨터 과학자이자 수학자인 랄프 머클을 가리킵니다. 머클은 1987년 “기존 암호화 함수에 기반한 디지털 서명”이라는 제목의 논문에서 바이너리 해시 트리를 처음 제안했습니다. 머클은 또한 머클 트리에 사용되는 암호화 해싱을 발명했습니다.
“머클 트리”의 두 번째 부분은 그 구조에서 유래합니다. 머클 트리(또는 이진 해시 트리)는 나무처럼 보이는 데이터 구조입니다. 머클 트리에는 “가지”와 “잎”이 포함되며, 각 “잎” 또는 “가지”에는 데이터 블록의 해시가 포함됩니다.
간단히 말해, 머클 트리는 블록체인에 트랜잭션 해시를 저장하는 과정을 간소화합니다. 머클 트리는 단일 블록 내의 모든 트랜잭션을 그룹화하여 하나의 해시 형태로 더 안전하고 빠르게 저장할 수 있도록 효율적으로 인코딩합니다. 머클 트리를 사용하면 하나의 최종 해시를 통해 데이터의 유효성을 빠르게 평가할 수 있습니다. 이를 통해 데이터 저장 프로세스를 간소화할 뿐만 아니라 보안 무결성도 유지할 수 있습니다.
머클 트리는 또한 많은 계산 리소스를 필요로 하지 않습니다. 실제로 머클 트리는 여러 트랜잭션 해시를 하나로 컴파일하여 데이터에 필요한 저장 공간을 줄여줍니다. 블록체인 네트워크는 저장 공간과 전력을 크게 소모할 수 있기 때문에 리소스 사용은 암호화폐 업계에서 오랫동안 논쟁의 대상이 되어 왔습니다. 따라서 머클 트리를 사용하면 이 문제를 완화하는 데 도움이 됩니다. 온체인 데이터 저장 또한 비용이 많이 들 수 있으므로 머클 트리를 사용해 데이터 양을 줄이면 블록체인 플랫폼이 비용을 절감하는 데 도움이 될 수 있습니다.
또한 머클 트리 프로세스는 시간이 오래 걸리지 않으므로 효율성 측면에서 좋은 소식입니다. 결국, 비트코인을 포함한 많은 블록체인은 트랜잭션 시간이 길기 때문에 이 문제를 해결할 수 있는 프로세스라면 어떤 것이든 장점입니다.
머클 트리는 컴퓨팅의 여러 분야(특히 암호화 및 암호화)에서 사용되지만, 암호화폐 블록체인에서 그 존재감을 드러내는 것으로 잘 알려져 있습니다. 비트코인, 이더리움, 도지코인 및 기타 모든 암호화폐는 머클 트리를 사용하므로 머클 트리는 의심할 여지없이 중요한 요소입니다.
어떻게 작동하나요?
머클 트리는 어떻게 작동하나요?
아래는 머클 트리가 어떻게 작동하는지에 대한 다이어그램입니다. 실제로는 트리당 더 많은 트랜잭션과 해시가 존재하지만, 이 그림은 프로세스를 단순화하여 관련된 단계에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다.
이미지 출처: Azaghal/ 위키미디어 커먼즈
이 머클 트리 다이어그램을 보면 상황이 조금 복잡해 보입니다. 하지만 머클 트리 해싱의 과정을 세분화하면 매우 간단합니다.
머클 트리 프로세스에는 몇 가지 단계가 있습니다. 머클 트리의 맨 아래에 있는 해시를 나뭇잎이라고 하고, 트리의 중간에 있는 해시를 가지라고 합니다. 가지를 비잎 노드라고도 합니다. 다이어그램 맨 아래에는 해시가 생성되는 데이터 블록(또는 트랜잭션)이 있습니다.
각 노드의 초기 트랜잭션은 쌍으로 해시되며, 하나의 해시가 결과로 남습니다. 그런 다음 하나의 해시가 나올 때까지 쌍을 반복적으로 하나로 해시하여 프로세스가 종료됩니다. 한 블록 내에 트랜잭션 수가 홀수인 경우, 하나의 트랜잭션이 복제되어 해싱을 위해 원본과 짝을 이룰 수 있습니다.
위 다이어그램에서 최종 해시는 맨 위에 나타나지만, 이를 트리의 “루트”(루트 해시)라고 합니다. 루트는 본질적으로 블록 내에 저장된 모든 트랜잭션의 개별 해시의 정점 해시입니다. 블록당 하나의 머클 트리가 필요하며, 이는 각 블록에 하나의 머클 루트 데이터 필드가 있음을 의미합니다.
블록체인을 깊이 있게 살펴본 적이 있다면 머클 루트 또는 머클 해시에 대해 들어보셨을 것입니다. 블록 안에는 머클루트라는 해시가 존재합니다. 이 데이터(트리 끝에 있는 최종 해시)는 특정 블록의 블록 헤더에 보관됩니다. 블록체인 블록에는 타임스탬프, 자산 버전 번호, ‘논스'(한 번만 사용되는 번호)와 같은 다른 데이터도 포함됩니다.
머클 트리 없이도 블록체인이 작동할 수 있나요?
머클 트리가 블록체인이 존재하기 위해 반드시 필요한 것은 아니지만, 데이터 보안에 매우 중요한 역할을 합니다.
머클 트리가 없는 암호화폐 블록체인은 주요 프로세스를 수행하는 데 더 많은 자원과 시간이 필요합니다. 첫째, 네트워크 내의 모든 노드는 블록체인에서 수행되는 모든 트랜잭션의 사본을 자체적으로 보관해야 합니다. 대규모 블록체인에서는 단 하루 동안 수십만 건의 트랜잭션이 발생할 수 있으므로 각 노드의 사본에 이러한 양의 데이터를 추가하는 것은 의심할 여지없이 많은 리소스를 소비하게 됩니다.
또한 머클 트리는 데이터 검증에 큰 역할을 합니다. 트리 끝에 있는 단일 루트 해시를 통해 검증자와 채굴자는 블록이 블록체인에 추가되기에 유효한지 여부를 전체적으로 검증할 수 있습니다. 모든 트랜잭션을 일일이 검사하지 않고도 데이터를 인증할 수 있으므로 시간과 저장 공간을 절약할 수 있다는 장점이 있습니다.
머클 트리는 블록체인 기능의 핵심
머클 트리가 많은 공간을 차지하지 않으면서도 블록체인의 보안과 효율성을 제공한다는 것은 부인할 수 없는 사실입니다. 이 멋진 암호화 프로세스를 통해 블록체인은 과도한 리소스 사용 없이도 원활하게 작동할 수 있습니다. 머클 트리는 필수적인 것은 아니지만 시간, 저장 공간, 데이터 인증 측면에서 큰 이점을 제공합니다.