작업 증명

작업 증명은 전기를 아무도 위조할 수 없는 숫자로 바꿉니다. 채굴업자는 목표값보다 작은 해시를 찾아야 하는데, 난이도 1에서는 평균적으로 약 43억번의 시도가 필요하고 오늘날에는 그보다 훨씬 많이 필요합니다. 반면 노드는 80바이트에 대한 SHA-256 두 번의 연산으로 그 답을 검증합니다. 이러한 비대칭성이 과거 기록을 다시 쓰는 일을 단순히 무례한 짓이 아니라 값비싼 일로 만듭니다.

작동 방식

작업 증명은 의도적으로 한쪽으로 치우친 퍼즐입니다. 푸는 데는 극도로 느리고, 확인하는 데는 즉각적입니다.

퍼즐은 두 번 계산한 SHA-256 해시가 목표값이라는 임계값보다 수치상 작은 헤더를 찾는 것입니다. 해시 함수는 악용할 만한 구조를 제공하지 않으므로 사용할 수 있는 유일한 방법은 시도하고, 필드를 바꾸고, 다시 시도하는 것입니다. 각 시도는 목표값을 256비트 전체 출력 공간으로 나눈 값과 같은 확률로 성공하며, 따라서 블록당 기대 시도 횟수는 난이도에 4,294,967,296을 곱한 값과 같습니다. 최근 네트워크가 유지해 온 난이도, 즉 120조를 넘는 난이도에서는 블록 하나에 약 500,000,000,000조 번의 시도가 필요하며, 이는 지구상에서 시도하고 있는 모든 기계에 나누어집니다.

이 아이디어는 비트코인보다 오래되었습니다. Adam Back은 1997년에 이메일용 우표로 Hashcash를 제안했습니다. 발신자에게 약간의 프로세서 시간을 태우게 하여 스팸 발송이 무료인 일이 아니게 만드는 것이었습니다. Satoshi Nakamoto가 백서 4절에서 추가한 것은 이 우표들을 사슬로 연결한 것으로, 그리하여 작업은 메시지에 비용이 들었다는 것뿐 아니라 메시지가 도착한 순서까지 증명합니다.

순서 때문에 노드는 단순히 블록 개수를 세지 않습니다. 노드는 헤더마다 합산한 누적 작업량이 가장 많은 체인을 따르며, 그래서 매우 어려운 블록으로 이루어진 짧은 체인이 쉬운 블록으로 이루어진 긴 체인을 이깁니다. 일주일 된 블록을 대체하려면 그 블록의 작업과 그 뒤의 모든 블록의 작업을 다시 해야 하며, 그것도 나머지 세계가 정직한 체인을 연장하는 것보다 빠르게 해야 합니다. 백서는 11절에서 그 확률을 계산하여, 위에 블록이 하나씩 추가될 때마다 공격자가 따라잡을 가능성이 지수적으로 줄어든다는 것을 보여 줍니다.

비트코인을 구매할 때 이것이 중요한 이유

작업 증명은 거래소가 입금에 대해 컨펌을 기다리게 하는 이유이며, 그 대기가 끝없이 열려 있는 대신 분 단위로 측정되는 이유이기도 합니다.

여기서 정산은 이분법적이지 않고 확률적입니다. 컨펌 1회는 입금 위에 작업 블록 하나가 쌓였다는 뜻이고, 6회는 공격자가 이를 되돌리려면 약 한 시간 동안 전체 네트워크를 앞질러야 한다는 뜻입니다. 거래소는 이것을 정책상의 숫자로 바꿉니다. Kraken은 비트코인 입금을 4회 컨펌 후에 입금 처리하는데, 블록이 예정대로 생성될 때 약 40분입니다. 거래소가 무엇을 하든 체인을 빠르게 할 수는 없으며, 즉시 입금 처리해 주는 플랫폼은 잔액을 빌려주고 위험을 스스로 부담하는 것으로, 이는 더 빠른 블록체인이 아니라 서비스입니다.

같은 규칙이 에너지 논쟁의 정직한 경계를 정합니다. 여기서 보안은 전기로 사는 것이고 그 청구서는 공개됩니다. Cambridge Centre for Alternative Finance는 2026년 8월 1일에 네트워크 수요를 16.09기가와트로, 연간 환산 소비량을 141테라와트시로 추정했으며, 2025년 산업 보고서는 채굴 에너지의 52.4%를 지속 가능한 에너지원에서 조달한 것으로 집계했습니다. 그 대가를 치를 가치가 있는지는 논쟁할 수 있습니다. 그러나 보호가 무료라고 주장할 수는 없습니다. 아무것도 소비하지 않는 작업 증명 시스템은 누구나 다시 쓸 수 있는 시스템일 것이기 때문입니다.

보유자에게 실용적인 규칙은 짧습니다. 큰 금액에는 여러 번의 컨펌을 기다리고, 커피를 살 때는 컨펌이 없는 경우와 컨펌 1회의 차이를 무시하며, 즉시 최종 정산을 약속하는 상품은 작업을 하는 체인이 아니라 약속을 하는 수탁자로 취급하십시오.

제네시스 블록을 직접 검증하는 방법

제네시스 블록은 작업 증명을 가장 깔끔하게 보여 주는 사례입니다. 해시 함수만 있으면 아무것도 신뢰하지 않고 직접 검증할 수 있기 때문입니다.

2009년 1월 3일 날짜의 이 블록의 헤더에는 논스 2083236893이 들어 있습니다. 그 80바이트를 SHA-256으로 두 번 해시하면 결과는 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f입니다. 당시 난이도는 1이었고 난이도 1의 목표값은 0이 여덟 자리로 시작합니다. 발견된 해시는 0이 열 자리로 시작하므로 여유 있게 기준을 통과했습니다. 어떤 노트북이든 이 모든 것을 1밀리초 안에 확인하지만, 그것을 처음 만들어 내는 데는 탐색이 필요했습니다. 확인은 싸고 생성은 비쌉니다. 그것이 이 발명의 전부이며, 수십억 달러어치의 전기를 들여 만든 체인을 휴대전화가 검증할 수 있는 이유입니다.

작업 증명 vs 합의

작업 증명은 하나의 규칙이고, 합의는 규칙 전체입니다. 합의 규칙은 2,100만 공급 상한, 스크립트 유효성, 블록 무게, 서명 검사, 타임스탬프 등을 아우르며, 노드는 블록을 받아들이기 전에 이 모두를 강제합니다. 작업 증명은 누가 다음 블록을 제안할 수 있고 그 비용이 얼마인가라는 좁은 질문에만 답합니다. 흠 없는 작업 증명을 갖추었더라도 채굴업자에게 100코인을 지급하는 블록은 모든 노드가 즉시 폐기하며, 이것이 채굴업자가 비트코인을 통제한다고 말할 때 빠뜨리는 세부 사항입니다. 채굴업자는 트랜잭션의 순서를 고릅니다. 노드는 무엇이 유효한지를 결정합니다.

작업 증명 vs SHA-256

작업 증명은 규칙이고, SHA-256은 그것이 사용하는 재료입니다. SHA-256은 미국 국가안보국이 설계하고 NIST가 2001년에 표준화한 해시 함수로, 비트코인과 원래 아무런 관련이 없습니다. 같은 함수가 TLS 연결, Git 커밋, 소프트웨어 패키지 서명을 보호합니다. 비트코인은 이를 블록 헤더에 두 번 적용하고 그 출력을 블록 해시라고 부릅니다. 작업 증명 시스템은 다른 함수 위에 구축할 수 있으며, 여러 다른 코인이 그렇게 되어 있습니다. 함수를 바꾸면 경쟁에서 어떤 하드웨어가 이기는지가 바뀔 뿐, 작업 증명이 무엇인지는 바뀌지 않습니다.