블록체인 메인넷의 핵심 구성요소 : 노드(Node)와 블록(Block) 이해하기

노드(Node)와 블록(Block)은 블록체인 메인넷의 주요 구성요소입니다. 이번 포스팅에서는 노드와 블록의 역할과 유형, 그리고 이들 간의 상호작용 과정을 알아보겠습니다. 

목차

1. 노드의 개념 및 역할

2. 노드의 유형

3. 블록의 개념과 역할

4. 블록의 유형

5. 노드와 블록의 상호작용 과정

 

1. 노드의 개념 및 역할

1.1. 노드의 개념

노드(Node)는 블록체인 네트워크에서 데이터의 전송, 검증, 저장을 담당하는 독립적인 컴퓨터 시스템입니다. 노드는 네트워크에 참여하는 각각의 참가자(개인, 회사, 서버 등)가 운영할 수 있으며, 이들 각각의 노드는 네트워크의 분산된 구조를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 노드는 전체 블록체인의 사본을 보유하거나, 필요한 정보만을 부분적으로 보유할 수도 있습니다. 이는 노드의 유형과 네트워크에서 수행하는 역할에 따라 다릅니다.

1.2. 노드의 역할

-거래 검증 : 노드는 네트워크에 전송된 모든 거래를 검증합니다. 이 과정은 거래의 유효성을 확인하고, 이중 지출과 같은 부정 행위를 방지하는 데 중요합니다.
-블록 생성 및 전파 : 특정 유형의 노드(예: 마이닝 노드)는 새로운 블록을 생성하고 이를 네트워크에 전파합니다. 이 과정은 네트워크의 합의 알고리즘에 따라 이루어지며, 새로운 거래를 블록체인에 추가하는 데 필요합니다.
-데이터의 저장 및 유지 : 모든 노드는 블록체인의 데이터를 저장하고 유지 관리합니다. 풀 노드는 블록체인의 전체 사본을 보유하는 반면, 경량 노드는 필요한 정보만을 저장하여 네트워크의 부담을 줄입니다.
네트워크의 분산화 및 보안 강화: 노드의 분산된 구조는 블록체인 네트워크가 중앙 집중식 서버에 의존하지 않도록 합니다. 이는 네트워크의 탈중앙화를 보장하고, 단일 실패 지점의 위험을 최소화합니다.
-컨센서스 참여 : 많은 블록체인에서 노드는 네트워크의 합의 과정에 참여합니다. 이는 PoW, PoS 등 다양한 합의 메커니즘을 통해 이루어지며, 네트워크의 거버넌스와 정책 결정에 직접적으로 기여합니다.

 

2. 노드의 유형

블록체인 네트워크 내에서 노드는 여러 유형으로 분류될 수 있으며, 각각의 노드 유형은 네트워크 내에서 다른 역할과 기능을 수행합니다. 이러한 다양한 유형의 노드는 네트워크의 건전성과 성능, 보안을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 주요 노드 유형을 자세히 살펴보겠습니다:

 

풀 노드(Full Node) :
풀 노드는 블록체인의 모든 거래와 블록을 저장합니다. 이 노드는 네트워크의 모든 변경 사항을 검증하고, 블록체인의 전체 사본을 유지 보수합니다. 풀 노드는 네트워크의 보안을 강화하고, 블록체인의 데이터 무결성을 유지하는 데 필수적입니다. 비트코인과 이더리움 네트워크와 같은 주요 블록체인에서는 이 풀 노드들이 거래의 유효성을 검사하고, 새로운 블록을 수용하거나 거부하는 데 중요한 역할을 합니다.
경량 노드(Light Node) :
경량 노드는 풀 노드보다 적은 양의 데이터를 저장하며, 필요한 정보만을 다운로드합니다. 이 노드는 네트워크의 주요 블록 헤더만을 유지하면서, 특정 거래나 블록에 대한 정보가 필요할 때 풀 노드에 요청합니다. 경량 노드는 자원이 제한된 환경(예: 모바일 디바이스, 소형 서버)에서 블록체인 네트워크에 참여할 수 있는 방법을 제공합니다.
마이닝 노드(Mining Node) :
마이닝 노드는 새로운 블록을 생성하고 네트워크에 추가하는 작업을 수행합니다. 이 과정에서 마이닝 노드는 복잡한 수학적 문제를 해결하며, 이를 통해 네트워크의 합의 메커니즘(예: 작업 증명)을 유지합니다. 성공적으로 블록을 생성하면 해당 노드는 블록 보상(새로 생성된 암호화폐와 수수료)을 받습니다.
검증 노드(Validator Node) :
특히 지분 증명(PoS) 같은 합의 알고리즘에서 중요한 역할을 하는 검증 노드는 네트워크의 거래를 검증하고 새로운 블록의 유효성을 확인합니다. 검증 노드는 일정량의 코인을 스테이킹(예치)하여 네트워크에 참여하며, 거래 검증을 통해 보상을 받습니다.
아카이브 노드(Archive Node) :
아카이브 노드는 블록체인의 모든 히스토리와 상태를 저장합니다. 이 노드는 풀 노드가 처리하는 모든 데이터와 함께, 모든 블록의 전체 변경 이력을 유지합니다. 아카이브 노드는 대규모 데이터 분석, 감사 및 복구 작업에 사용되며, 데이터의 완전성을 유지하는 데 중요합니다.

 

3. 블록의 개념과 역할

3.1. 블록의 개념

블록(Block)은 블록체인 기술의 기본 데이터 단위로, 여러 거래 정보를 담고 있는 '데이터의 묶음'입니다. 각 블록은 특정한 양의 거래 데이터를 저장하고, 해당 데이터는 암호화되어 안전하게 보호됩니다. 블록은 체인 형태로 서로 연결되어 있으며, 각 블록은 이전 블록의 암호화된 해시 값을 포함하여 체인의 연속성과 무결성을 보장합니다. 이 구조는 블록이 추가될 때마다 체인의 안정성과 보안을 강화하는 데 기여합니다.

3.2. 블록의 역할

-거래 기록의 저장 : 블록은 네트워크를 통해 수행된 모든 거래를 저장합니다. 이러한 거래는 구매, 판매, 전송 등 경제적 활동을 포함할 수 있으며, 블록에 기록된 거래 데이터는 변경이 불가능합니다. 이는 블록체인이 제공하는 투명성과 신뢰성의 핵심 요소입니다.
-네트워크 보안 강화 : 각 블록은 특정한 합의 메커니즘(예: 작업 증명, 지분 증명)을 통해 생성됩니다. 이 과정은 네트워크를 안전하게 유지하는 데 중요한 역할을 하며, 불법적인 변경이나 해킹 시도로부터 네트워크를 보호합니다. 블록에 저장된 데이터는 해시 함수를 통해 암호화되어, 블록의 무결성이 유지됩니다.
-분산된 데이터 유지 : 블록체인 네트워크의 모든 노드는 블록체인의 사본을 유지합니다. 이는 네트워크가 중앙 집중식 서버에 의존하지 않고 각 참가자가 동등하게 데이터에 접근하고 검증할 수 있게 함으로써, 탈중앙화를 실현합니다. 블록의 체인화된 구조는 전체 블록체인의 역사와 함께 각 거래의 순서를 보존하며, 이는 데이터의 투명성과 검증 가능성을 제공합니다.

 

4. 블록의 유형

블록체인 네트워크에서 모든 블록은 기본적으로 동일한 구조를 가지고 있지만, 그 용도나 특성에 따라 몇 가지 다른 유형의 블록을 구분할 수 있습니다. 주로 네트워크의 특정 기능을 수행하기 위해 사용되는 블록 유형은 다음과 같습니다:

 

제네시스 블록 (Genesis Block) :
제네시스 블록은 어떤 블록체인의 첫 번째 블록으로, 모든 추가 블록의 기초를 형성합니다. 이 블록은 블록체인을 생성할 때 수동으로 설정되며, 다른 블록들과는 달리 이전 블록이 존재하지 않습니다.
일반 거래 블록 (Regular Transaction Block) :
이는 가장 흔한 유형의 블록으로, 네트워크를 통해 전송된 거래들을 포함합니다. 대부분의 블록체인 거래가 이러한 블록에 기록되며, 각 블록은 이전 블록과 연결되어 체인을 형성합니다.
스마트 컨트랙트 블록 :
특히 이더리움과 같은 스마트 컨트랙트 플랫폼에서 볼 수 있는 블록 유형입니다. 이 블록은 일반 거래 뿐만 아니라 스마트 컨트랙트 실행 결과도 포함합니다. 스마트 컨트랙트는 자동화된 계약이 실행되어 그 결과가 블록에 기록되는 구조입니다.
보상 블록 (Reward Block) :
마이닝 과정에서 새로운 블록을 성공적으로 생성한 노드에게 주어지는 보상을 포함하는 블록입니다. 이 블록에는 새로 생성된 암호화폐와 함께, 해당 블록을 채굴한 노드에게 주어진 거래 수수료가 포함됩니다.
포크 블록 (Fork Block) :
블록체인의 프로토콜 변경이나 업그레이드로 인해 체인이 분기할 때 생성되는 블록입니다. 이는 블록체인의 규칙이 변경되었을 때 새로운 규칙을 따르는 체인과 기존 규칙을 따르는 체인이 동시에 존재하게 만듭니다.

 

5. 노드와 블록의 상호작용 과정

-거래 발생 : 사용자 간의 거래가 발생하면, 이 정보는 네트워크에 있는 노드들에게 전송됩니다.
-거래 검증 : 노드들은 거래의 유효성을 확인합니다. 예를 들어, 송금이 발생했다면, 송금하는 사람이 충분한 잔고를 가지고 있는지 등을 검사합니다.
-블록 형성 : 검증된 거래들은 블록을 형성하기 위해 모아집니다. 이때 마이닝 노드라 불리는 특별한 노드가 새로운 블록을 만들기 위해 복잡한 수학 문제를 풀어야 합니다.
-블록체인에 추가 : 새로운 블록이 성공적으로 생성되면, 이 블록은 기존의 블록체인에 추가됩니다. 새 블록에는 이전 블록의 정보가 포함되어 있어 모든 블록이 순차적으로 연결됩니다.
-정보 전파 : 새로운 블록이 체인에 추가되면, 이 정보는 네트워크 상의 모든 노드에게 전파되어, 각 노드의 블록체인 사본이 최신 상태로 업데이트됩니다.

 

이러한 상호작용을 통해 블록체인 네트워크는 안전하고 신뢰할 수 있는 데이터의 분산 저장소를 제공하며, 모든 참여자가 네트워크의 상태에 동의할 수 있는 시스템을 유지합니다. 이 과정은 또한 블록체인의 탈중앙화된 특성을 강화하며, 중앙 집중식 기관 없이도 네트워크의 무결성을 보장합니다.

블록체인 메인넷(Mainnet)에 대해서는 아래의 포스팅을 참고하시기 바랍니다.

메인넷(Mainnet)의 정의와 역할 : 블록체인의 핵심 네트워크 탐구