노드의 검사 한눈에: 작업 증명, 앞 블록, 시각, 머클 루트, 거래

2026-10-06 · 읽는 데 약 4분 · 블록체인 암호학 컴퓨터

앞 글은 블록이 노드 사이에 전해지는 길을 다뤘습니다. 노드는 받은 블록을 먼저 검사합니다. 무엇을 볼까요?

검사는 받은 노드가 저마다 합니다

네트워크의 컴퓨터 하나하나를 노드라고 합니다. 그중 전체 노드1는 모든 블록과 거래를 내려받아 스스로 검증한 다음에야 다른 노드에 전합니다 [S2]. 검사에 쓰는 값은 대부분 블록 맨 앞의 헤더에 있습니다(그림 1).

328,734번 블록을 받았다고 하고, 노드가 보는 것 가운데 다섯 가지를 따라갑니다. 헤더의 칸은 진짜 블록을 열어 보는 글에서 하나씩 봤습니다.

① 작업 증명: 해시 값이 목표 값 이하인가

노드는 받은 헤더 80바이트를 SHA-256 에 두 번 넣어 해시 값을 계산합니다. 이 값이 nBits 칸에 줄여 적힌 목표 값보다 작거나 같아야 합니다 [S3]. 16진수로 적으면 이 블록의 해시 값은 0 이 17개로, 목표 값은 0 이 16개로 시작합니다. 그런 헤더를 찾는 작업 증명은 수없이 해 봐야 하지만, 맞는지는 이 계산 한 번이면 압니다 [S4].

목표 값은 블록을 만드는 쪽이 고르지 않습니다. 2,016블록마다 그동안 걸린 시간을 재어 다시 정합니다. 해시 값이 그렇게 정한 목표 값 이하일 때만 블록이 사슬에 들어갑니다 [S1]. 그래서 노드는 nBits 칸이 자기가 기대한 값인지도 봅니다 [S2]. 328,734번은 다시 정하는 자리가 아니라 앞 블록과 같아야 하고, 실제로 같습니다.

② 앞 블록: 이미 받은 블록에 이어지는가

헤더의 «앞 블록 헤더의 해시 값» 칸(아래부터 앞 블록 칸)에는 바로 앞 블록 헤더를 SHA-256 에 두 번 넣은 값이 적혀 있습니다 [S3]. 노드는 이 칸이 자기가 이미 받은 블록을 가리키는지 봅니다. 여기서는 내 사슬의 끝인 328,733번의 헤더를 해시해 이 칸과 견줍니다. 두 값은 같습니다. 이 칸이 가리키는 블록을 아직 받지 못했다면, 틀린 블록이라서가 아니라 검증을 끝낼 수 없는 블록입니다 [S2]. 간직했다가 앞 블록을 받은 뒤 검증하는 노드도, 바로 버리는 노드도 있습니다 [S2]2.

③ 시각: 두 가지 범위 안인가

헤더의 시각은 블록을 만드는 쪽이 적은 값입니다 [S3]. 노드는 두 가지를 봅니다. 이 시각은 앞 11개 블록 시각의 중앙값(크기순으로 줄 세웠을 때 한가운데에 오는 값)보다 뒤여야 합니다. 또 노드의 시계보다 두 시간 넘게 앞서 있으면 안 됩니다 [S3].

이 블록의 시각은 02:12:52 로, 바로 앞 블록의 02:15:26 보다 이릅니다. 그래도 앞 11개 블록 시각의 중앙값 01:03:32 보다는 뒤라서 통과합니다3.

④ 머클 루트: 받은 거래로 다시 계산한 값과 같은가

헤더 뒤에는 거래가 실려 옵니다. 노드는 받은 거래 49건을 저마다 해시하고, 그 값을 둘씩 묶어 가며 머클 루트를 다시 계산하고, 헤더의 머클 루트 칸과 견줍니다. 머클 루트는 블록의 모든 거래에서 나온 값입니다. 따라서 거래 하나만 달라도 헤더의 값과 맞지 않습니다 [S3]. 거래가 실린 차례도 머클 트리의 첫 줄과 같아야 합니다 [S3].

⑤ 거래: 서명이 맞고, 아직 쓰지 않은 돈인가

백서는 블록 안의 모든 거래가 유효하고 이미 쓴 돈이 아닐 때만 노드가 그 블록을 받아들인다고 적습니다 [S4]. 이 블록의 둘째 거래 같은 거래는 앞 거래가 내보낸 돈(출력)을 가리켜 쓰고, 그 돈 주인의 서명과 공개 키를 싣습니다 [S7]. 그 출력에는 주인의 공개 키를 해시한 값이 적혀 있어, 노드는 실린 공개 키를 해시해 그 값과 같은지부터 봅니다 [S7]. 그 공개 키로 서명을 검증하고, 가리킨 돈이 아직 쓰지 않은 돈인지 봅니다. 한 번 쓴 돈을 다시 가리키는 거래는 이중 지불이라 받지 않습니다 [S1]. 나가는 돈이 들어온 돈보다 많은 거래도 받지 않습니다. 적으면 그 차이가 수수료입니다 [S1]. 이 블록의 둘째 거래는 0.12193137 비트코인을 가리켜 0.12183137 비트코인을 보냅니다. 서명이 맞고, 블록 탐색기의 기록에 그 돈을 먼저 쓴 거래도 없습니다 [S6]. 블록의 첫 거래만은 블록을 만든 쪽이 새로 생기는 돈과 수수료를 받아 가는 거래이고, 그 둘의 합보다 많이 받아 가면 안 됩니다 [S3].

어느 돈이 아직 남았는지는 지금까지의 거래를 모두 알아야 압니다. 전체 노드는 첫 블록부터 가장 새 블록까지 모두 내려받아 검증합니다 [S5].

한 곳을 바꾸면 어디서 걸릴까

받은 블록의 한 곳을 바꾸고 다섯 검사를 다시 해 보세요.

헤더의 칸을 바꾸면 해시 값이 달라져, 그 칸을 보는 검사와 함께 작업 증명에도 걸립니다. 이 블록에서는 헤더의 어느 비트를 바꿔도 그랬습니다. 새 해시 값이 다시 목표 값 이하일 가망은 약 1.7해(1.7 × 10²⁰) 분의 1 입니다. 거래를 바꾸면 서명과 머클 루트가 어긋나고, 머클 루트 칸까지 고쳐 적으면 작업 증명이 어긋납니다. 고친 블록이 통과하려면 논스를 다시 찾아야 하고, 그래도 나머지 검사가 남습니다.

통과하면 잇고, 걸리면 전하지 않습니다

노드는 검사를 모두 통과한 블록만 자기 사슬에 잇고 다른 노드에 알립니다 [S2]. 규칙에 어긋난 블록은 잇지도 전하지도 않습니다 [S1] [S2]. 전해지지 않은 블록이 어디서 멈추는지는 앞 글의 시뮬레이터에서 볼 수 있습니다.

노드마다 같은 규칙으로 같은 검사를 합니다. 그러면 노드마다 규칙이 조금 다르면 어떻게 될까요? 실제로 그런 날이 있었고, 곁가지 글에서 다룹니다.