블록체인에서 해싱은 어떻게 작동하나요?

비트코인과 암호화폐의 맥락에서 자주 듣는 용어인 암호화 해시 함수는 블록체인 기술의 초석입니다. 이 수학 함수는 입력 또는 "메시지"를 받아 이를 "해시"라고 하는 고정 크기의 문자열로 변환합니다.

입력값에 해시 함수를 적용하는 프로세스인 해싱은 비트코인 프로토콜뿐만 아니라 정보 보안의 더 넓은 범위에서 중요한 요소입니다. 블록체인에서 이 프로세스에는 일반적으로 블록 내의 데이터를 해시로 변환한 후 해당 블록에 저장하는 작업이 포함됩니다.

이 메커니즘은 블록체인의 보안과 무결성을 유지하는 데 필수적입니다. 해싱의 역할을 이해함으로써 블록체인 기술의 기본 측면과 암호화폐 및 정보 보안 영역 모두에서 그 중요성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

암호화폐의 해시 함수란 무엇입니까?

기본적으로 해시 함수는 모든 크기의 입력을 받아들여 이를 처리하고 해시라고 알려진 고정 크기의 출력을 생성하는 수학적 연산입니다. 이 변환은 일관됩니다. 입력 길이(단일 문자, 단어, 문장 또는 전체 책 등)에 관계없이 종종 다이제스트라고 불리는 해시는 일정한 길이를 유지합니다.

해시 함수의 이러한 기능은 정보 보안, 특히 비밀번호 보호에 널리 활용됩니다. 웹사이트에 계정을 등록하면 비밀번호가 해시 함수에 의해 변환되어 서비스에 저장되는 해시 다이제스트가 생성됩니다. 로그인 시, 귀하가 입력한 비밀번호는 동일한 해시 함수를 거치며, 그 결과로 얻은 해시를 저장된 해시와 비교하여 본인임을 확인합니다.

이 방법은 해커가 해시 다이제스트를 사용하여 데이터베이스에 액세스하더라도 해시에서 원래 비밀번호를 해독하는 것이 매우 어렵기 때문에 보안을 강화합니다. 이는 해시 함수의 설계로 인해 프로세스를 반전하거나 동일한 해시 출력을 생성하는 두 개의 서로 다른 입력(충돌 저항으로 알려진 속성)을 찾는 것이 계산적으로 불가능하게 만듭니다.

또한 현대 시스템에서는 해싱 전에 비밀번호에 고유한 값을 추가하는 기술인 '솔팅'을 구현하는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 동일한 비밀번호라도 다른 해시가 생성되므로 해커가 미리 계산된 테이블(예: 레인보우 테이블)을 사용하여 비밀번호를 해독하려는 시도가 더욱 복잡해집니다. 이 강력한 보안 메커니즘은 다양한 온라인 플랫폼에서 사용자 데이터를 보호하는 데 필수적입니다.

해싱의 주요 기능

블록체인 기술의 기본 측면인 해싱은 다음과 같은 몇 가지 중요한 기능을 제공합니다.

보안 강화 : 해시 함수는 단방향 작업으로 설계되어 해시에서 원래 입력으로 역추적하는 것이 매우 어렵습니다. 블록 내의 데이터를 변경하면 해시가 변경되므로 이 특성은 블록체인에서 매우 중요합니다. 결과적으로 모든 수정 사항이 분명해지며 블록체인의 무결성이 보호됩니다. 해싱의 이러한 단방향 특성은 잠재적인 데이터 변조를 방지하고 블록체인의 신뢰성을 유지합니다.

데이터 검증 촉진 : 해시는 블록체인 데이터의 신뢰성을 검증하는 데 중요한 역할을 합니다. 블록의 해시를 후속 블록에서 참조되는 해시와 비교함으로써 데이터의 무결성을 확인할 수 있습니다. 비트코인과 같은 네트워크에서 각 블록에는 이전 블록의 해시가 포함되어 상호 의존적인 체인을 만듭니다. 이전 데이터를 변경하려는 시도는 이 체인을 중단시켜 후속 해시를 무효화하고 잠재적인 변조에 대해 네트워크에 경고합니다.

블록 포인터 역할 : 해시는 블록체인 내에서 포인터 역할도 합니다. 블록의 해시를 다음 블록에 저장함으로써 순차 링크가 설정됩니다. 이 연결 방법은 각 블록이 고유한 해시를 통해 상호 연결되는 블록체인의 구조를 형성하여 연대순이며 중단되지 않는 데이터 체인을 보장합니다.

합의 메커니즘 지원 : 비트코인과 같이 작업 증명(PoW) 합의 메커니즘을 사용하는 블록체인 네트워크에서 해싱은 매우 중요합니다. 채굴자는 블록체인에 새로운 블록을 검증하고 추가하기 위해 복잡한 해시 관련 퍼즐을 풀어야 합니다. 이 퍼즐의 난이도는 조정 가능하며, 새로운 블록 생성 속도를 조절하고 네트워크 안정성을 유지합니다. 이 프로세스는 트랜잭션을 검증하고 블록체인을 유지하는 분산되고 민주적인 방법을 보장합니다.

전반적으로 해싱은 단순한 보안 기능이 아닙니다. 이는 블록체인 네트워크의 기능, 무결성 및 신뢰성을 뒷받침하는 다각적인 도구입니다. 안전하고 검증 가능하며 상호 연결된 데이터 저장을 가능하게 함으로써 해싱은 블록체인 시스템의 효율적이고 신뢰할 수 있는 운영에 없어서는 안 될 요소입니다.

해싱은 일반적으로 어떻게 작동하나요?

해싱 프로세스는 데이터 보안 및 무결성에 필수적이며 다음과 같은 몇 가지 주요 단계로 구성됩니다.

해싱 알고리즘을 통한 입력 처리 : 해싱은 입력 데이터로 시작됩니다. 입력 데이터는 텍스트 문자열부터 파일 또는 블록체인 내의 일련의 트랜잭션에 이르기까지 다양합니다. 이 입력은 다양한 수학적 및 논리적 연산을 적용하는 해싱 알고리즘에 의해 처리됩니다. 이러한 작업에는 입력을 해시로 변환하는 수학적 변환, 비트별 작업 및 논리 함수가 포함될 수 있습니다.

디지털 지문으로 고유한 해시 생성 : 이 프로세스의 결과는 원래 입력의 디지털 지문과 유사한 해시입니다. 16진수 문자열로 구성된 이 해시는 길이가 고정되어 있으며 선택한 알고리즘에 따라 달라집니다. 해싱의 핵심은 단방향 함수 특성에 있기 때문에 해시의 원래 입력을 리버스 엔지니어링하는 것이 매우 어렵습니다. 이 특성은 블록의 데이터를 변경하면 해시가 변경되어 잠재적인 데이터 조작을 표시하는 블록체인과 같은 시나리오에서 매우 중요합니다.

해시를 디지털 서명으로 저장 : 일단 생성된 해시는 블록 내의 데이터와 함께 저장되어 데이터의 무결성을 확인하는 디지털 서명 역할을 합니다. 데이터 검색이 필요한 경우 해시를 다시 계산하고 저장된 해시와 일치시켜 변조가 없음을 확인합니다.

이러한 단계 외에도 해싱 알고리즘은 다른 보안 애플리케이션에서 중추적인 역할을 합니다.

비밀번호 인증 시스템: 이러한 시스템에서는 사용자의 비밀번호가 해시된 다음 저장된 올바른 비밀번호의 해시와 비교됩니다. 일치하면 액세스 권한이 부여되어 비밀번호 데이터베이스가 손상되더라도 해시 역전의 복잡성으로 인해 실제 비밀번호가 숨겨진 상태로 유지됩니다.

본질적으로 해싱은 블록체인 거래에서 비밀번호 보호에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 데이터 보안과 무결성을 보장하는 기본 도구 역할을 합니다. 단방향 특성과 관련 작업의 복잡성으로 인해 디지털 정보를 보호하는 강력한 방법이 됩니다.

블록체인 시스템에서 널리 사용되는 인기 있는 해싱 방법

블록체인 기술은 각각 고유한 특성을 지닌 다양한 해싱 알고리즘을 활용하여 데이터 보안과 무결성을 보장합니다. 블록체인에서 사용되는 가장 주목할만한 해싱 알고리즘은 다음과 같습니다.

SHA-256(Secure Hash Algorithm 256-bit) : 2001년 NSA(National Security Agency)에서 개발된 SHA-256은 블록체인 분야에서 두드러진 해싱 알고리즘입니다. 64자 문자열을 생성하여 256비트 해시를 형성합니다. 강력한 보안 기능으로 인해 비트코인을 포함한 많은 암호화폐에서 인기 있는 선택이 되었습니다.

Scrypt : Scrypt는 다른 알고리즘보다 메모리를 더 많이 사용하도록 설계된 키 파생 기능입니다. 이렇게 증가된 메모리 요구 사항으로 인해 특수 하드웨어를 사용하는 공격에 대한 저항력이 더욱 높아졌습니다. Scrypt는 Litecoin을 포함한 다양한 암호화폐에 사용되어 하드웨어 기반 위협에 대한 보안을 강화합니다.

Ethash : 이더리움 블록체인에 맞게 설계된 Ethash는 메모리 하드 해싱 알고리즘입니다. 효율적인 암호화폐 채굴을 위해 설계된 고도로 전문화된 하드웨어인 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 채굴기에 저항하도록 설계되었습니다. Ethash의 디자인은 채굴 프로세스를 민주화하여 더 광범위한 참가자가 접근할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다.

Equihash : Equihash는 ASIC 채굴에 대한 저항성으로 알려진 또 다른 메모리 바인딩 해싱 알고리즘입니다. 이는 특수 하드웨어가 이점을 덜 제공하는 보다 공평한 채굴 환경을 촉진하기 위해 Zcash 와 같은 여러 암호화폐에서 활용됩니다.

본질적으로 이러한 알고리즘은 접근 방식과 특정 속성이 다르지만 입력을 고정 크기 해시로 변환한다는 공통 목적을 공유합니다. 이 해시는 입력의 고유한 디지털 지문 역할을 하며 블록체인 거래 및 데이터의 보안과 신뢰성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

해싱에서는 충돌 저항이 핵심 특성입니다.

해싱에서 충돌은 두 개의 서로 다른 입력이 동일한 해시 출력을 생성하는 발생을 나타냅니다. 이론적으로 이는 가능한 모든 해시 출력 집합이 유한한 반면 잠재적 입력 집합은 무한하기 때문에 이것이 가능합니다. 그러나 실제로 충돌이 발생할 가능성은 매우 낮기 때문에 해싱 알고리즘은 그러한 발생에 완전히 면역되지는 않지만 저항력이 있습니다.

비트코인 블록체인에 사용되는 SHA-256의 예를 들면, 길이가 256비트인 해시를 생성합니다. 이는 2^256개의 고유한 해시 조합이 가능하다는 것을 의미하며, 그 숫자는 너무 커서 이해하기 어렵습니다. 이것을 관점에서 보면 2^256은 관측 가능한 우주의 원자 수와 대략 비슷합니다.

입력 수가 가능한 총 고유 해시를 초과하면 이론적으로 최소 두 개의 입력이 동일한 해시를 생성하여 충돌이 발생합니다. 그러나 실제로 SHA-256의 천문학적인 수의 고유 조합으로 인해 이러한 충돌이 발생할 실제 확률은 무시할 수 있습니다.

이 엄청난 수의 잠재적 출력은 해싱이 악용되지 않도록 보호합니다. 이러한 숫자의 규모는 매우 낮은 충돌 확률을 보장하여 블록체인 기술의 해싱 보안과 신뢰성에 기여합니다. 이론적 가능성에도 불구하고 SHA-256과 같이 잘 설계된 해싱 알고리즘에서 이러한 발생이 발생할 수 있는 실제 위험은 극히 작기 때문에 블록체인 시스템에서 디지털 거래 및 데이터 무결성을 확보하는 데 있어 효율성이 강화됩니다.

해싱 함수는 반전 불가능하도록 설계되었습니다.

원래 입력을 확인하기 위해 해시 함수를 역전시키는 것은 현재 기술로는 불가능에 가까운 매우 어려운 작업입니다. 기본적으로 해시 함수는 단방향 프로세스로 설계되었습니다. 출력이 주어지면 이를 생성한 원래 입력을 추론하는 것은 사실상 불가능합니다.

이러한 반전을 시도하는 주요 방법은 무차별 대입(brute force)으로 알려져 있으며, 올바른 문자열을 찾을 때까지 가능한 모든 문자열을 체계적으로 시도하는 것입니다. 그러나 이 접근법의 실용성은 매우 의심스럽다. 이러한 작업을 실행하는 데 필요한 계산 능력은 가장 발전된 슈퍼컴퓨터의 성능조차 뛰어넘습니다.

예를 들어, 초당 수조 개의 계산을 실행할 수 있는 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터 중 하나인 IBM Summit을 생각해 보세요. 이러한 엄청난 처리 능력에도 불구하고 Summit은 단일 해시를 성공적으로 리버스 엔지니어링하려면 엄청난 양의 시간, 어쩌면 수년에 걸친 엄청난 양의 에너지가 필요합니다. 이 시나리오는 특히 블록체인 기술에 사용되는 SHA-256만큼 복잡한 해시 역전의 비실용성과 거의 불가능함을 강조합니다.

이러한 본질적인 어려움은 암호화 응용 프로그램에서 해싱의 보안 측면을 강화합니다. 해시된 민감한 데이터는 가장 정교한 암호 해독 시도에도 안전하게 유지되어 해시 기능을 최신 사이버 보안 프로토콜과 블록체인 무결성의 초석으로 만듭니다.