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비트코인 중복사용(double-spending)

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한 사람이 자신의 비트코인을 두 사람에게 동시에 보내는 경우에는 어떤 거래가 승인되어야 하는가? 비트코인 정보를 담고 있는 노드나 블록체인에 특정 블록에 대한 정보가 2개 전송되어지는 경우 노드나 블록체인은 이를 어떻게 처리해야 하는가? 

비트코인의 획기적인 기여는 중복사용의 효율적인 방지책을 만들어냈다는 점이다. 중복사용의 문제는 흔히 비잔틴 장군들의 고민(The Byzantine Generals Problem)과 관련되는데, 비잔틴 시대에 각 군영 사이의 연락병 중에서 배신자가 잘못된 정보를 퍼뜨리는 문제를 말한다. 그 방지책을 살펴보면 아래와 같다. 

첫째, 각 채굴과정에서 만들어지는 비트코인블록은 일련의 암호화 함수로 체인처럼 연결되어져 있다. 따라서 하나의 블록만을 빼내어 위조하기는 불가능하며 만일 위조를 하려면 전체 블록을 모두 위조하여야 하는데 블록수가 30여만개 정도라는 점을 감안하면 이것은 사실상 불가능하다. 이렇게 블록끼리의 암호화 체인이 가능한 이유는 채굴시 다음 채굴될 블록의 함수값을 미리 찾아내어야 하기 때문이다. 

둘째, 채굴 보상금이 미리 정해져 있어 총통화량 계산이 매우 용이하기 때문에 통화량을 임의로 늘리거나 조작하는 것이 불가능하다. 처음210,000개의 블록을 채굴할 때까지는 블록마다 50 BTC가 제공되고, 210,001 블록부터 420,000번째 블록까지는 25 BTC가 지급되게끔 미리 설계되어 있기 때문이다. 

셋째, 한 사람이 자신의 비트코인을 두 곳에 보낼 때를 대비하여 ‘The longest chain wins’가 적용되기 때문이다. 모든 거래내역은 모든 노드에 제공되는데, 각 노드에서는 먼저 도달한 거래내역만 저장하고 나중에 도달한 것은 저장하지 않는다. 그리고 노드들끼리 저장된 정보가 다를 때는 가장 긴 즉 가장 높은 번호가 있는 블록체인만을 공식적으로 채택한다. 이런 원칙을 적용하여 중복사용 문제를 효율적으로 해결해 가고 있다.