차트를 통한 비트코인 학습: 해시율, 난이도 및 수수료는 어떻게 관련되어 있나요?
날짜: 2021년 5월 15일
비트코인의 난이도 조정 메커니즘은 가장 중요한 측면 중 하나이지만, 그것이 어떻게 작동하는지 배우는 것은 어려운 작업일 수 있습니다. 이 기사는 온체인 데이터를 활용하여 이 메커니즘이 어떻게 작동하는지, 해시율, 블록 간격, 거래 수수료 및 메모리 풀과 어떻게 관련되는지를 시각화합니다. 이 기사를 읽은 후, 특정 시점에서 비트코인을 사용하는 것이 상대적으로 느리고 비쌀 수 있는 이유와 비트코인이 이를 어떻게 해결하는지, 그리고 이 과정이 비트코인의 화폐 속성을 보장하는 데 왜 그렇게 중요한지에 대한 더 나은 이해를 갖게 될 것입니다.
비트코인의 공급 발행 일정
비트코인에 대해 들어본 적이 있다면, 그 공급량이 2100만 개(BTC)로 고정되어 있어 완벽하게 희소한 자산이며 궁극적인 “하드 머니”라는 이야기를 들었을 것입니다.
비트코인이 생성되었을 때, 채굴자들은 새로운 블록마다 50 BTC를 보상으로 받았습니다. 소프트웨어에는 210,000개의 블록이 채굴될 때마다(약 4년마다, 블록 간격이 10분일 경우) 이 “블록 보조금”이 절반으로 줄어드는 규칙이 내장되어 있습니다. 첫 번째 “보상 시대”는 2012년 11월 28일에 끝났으며, 이때 1050만 BTC가 채굴되었습니다 — 최대 공급량의 절반입니다. 두 번째 보상 시대에는 그 절반(1050만 / 2 = 525만)이 발행되었고, 세 번째 보상 시대에는 그 절반(525만 / 2 = 262.5만)이 발행되었습니다 — 계속해서 그렇게 진행됩니다. 32번의 반감기가 지나면 블록 보조금은 비트코인의 가장 작은 단위(0.00000001 BTC = 1 sat)와 같아지며, 그 이후로는 분할할 수 없게 되어 블록 보조금은 완전히 사라지게 됩니다(블록 간격이 10분일 경우 2140년으로 예상됨). 비트코인의 발행 일정의 첫 14개 보상 시대는 그림 1에 시각화되어 있습니다.
세심한 독자는 이전 단락에서 이러한 반감기 이벤트가 발생하는 실제 날짜가 블록 간격에 따라 달라지며, 여기에서는 10분을 가정했다고 두 번 언급한 것을 눈치챘을 것입니다. 이 공급 발행 일정이 정기적인 달력 시간에 예측 가능하다는 것이 왜 중요할까요?
상대적으로 안정적인 블록 간격의 중요성
비트코인에 내장된 난이도 조정 메커니즘이 없다면, 고정된 채굴 난이도만 있었던 경우를 생각해 봅시다.
그 고정 난이도가 상대적으로 높게 설정되었다면, 초기 채굴은 매우 비쌌을 것이고 블록은 초기에는 매우 느린 속도로 생성되었을 것입니다. 분명히, 이는 새로운 네트워크를 부트스트랩하는 데 이상적이지 않았으며, 아예 성공하지 못했을 수도 있습니다.
반대로, 난이도가 상대적으로 낮게 설정되어 초기 네트워크 참가자들이 참여하도록 유도했다면, 더 많은 채굴자가 네트워크에 참여함에 따라 블록 간격이 줄어들고 블록이 점점 더 빠른 속도로 생성되었을 것입니다. 이 경우 비트코인은 전체 공급 발행 일정을 빠르게 소진했을 것입니다. 이러한 일이 발생했다면, 비트코인 네트워크는 블록 보조금이 소진된 후 거래를 처리하고 네트워크를 보호하기 위해 채굴자들이 블록을 계속 채굴하도록 충분히 유도할 수 있는 블록 공간 시장을 개발할 시간이 부족했을 것입니다.
요약하자면, 상대적으로 안정적인 블록 간격은 비트코인의 공급 발행을 시간에 걸쳐 분산시키는 데 필요하며, 이는 또한 채굴자들이 상대적으로 긴 부트스트랩 기간 동안 네트워크에 계속 참여하도록 유도하고, 블록 보조금 보상이 소진된 후에도 네트워크를 유지할 수 있는 블록 공간 시장을 점진적으로 개발하는 데 필요합니다.
수십 년에 걸쳐 블록 간격이 상대적으로 안정적으로 유지되도록 보장하기 위해 비트코인은 난이도 조정 메커니즘을 가지고 있습니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이, 이 내장된 난이도 메커니즘이 있음에도 불구하고 블록 간격은 그리 안정적이지 않았으며, 존재 첫 해 동안 블록당 평균 10분보다 훨씬 긴 시간이 걸렸습니다. 비트코인이 2010년 7월 첫 시장 가격을 설정한 이후 블록 간격은 더 안정적이 되었고, 현재 5년 넘게 10분 미만으로 상대적으로 안정적으로 유지되고 있습니다(그림 2의 주황색 선에서 구조적 상승 또는 하락 추세 없음) – 매끄럽게 작동합니다.
비트코인의 난이도 조정 메커니즘
비트코인을 채굴하기 위해 채굴자들은 특정 숫자를 추측하기 위해 고도로 전문화된 컴퓨터를 사용합니다(약간 단순화된 설명). 채굴자가 네트워크가 현재 찾고 있는 숫자를 찾으면, 그 채굴자는 비트코인 블록체인에 새로운 블록을 생성할 권리를 얻고, 블록 보조금을 받고, 그 블록에 포함할 거래를 선택하고, 그 거래의 수수료를 수집합니다. 작성 시점에서 비트코인 네트워크에서 활동 중인 모든 채굴자는 총 용량(해시율)이 초당 170 엑사해시(EH/s), 즉 초당 170,000,000,000,000,000,000 해시로 추정됩니다.
비트코인이 존재한 첫 해(2009)에는 평균 소비자 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU; 컴퓨터의 많은 작업을 처리하는 중앙 칩)에서 비트코인을 채굴하는 것이 여전히 가능했습니다. 당시 네트워크의 해시율은 단 몇 백만 해시/초에 불과했습니다. 시간이 지나면서 더 많은 컴퓨터가 네트워크에 참여하게 되었고, 결국 그래픽 처리 장치(GPU) 또는 비트코인 채굴을 위해 특별히 제작된 하드웨어(ASIC, 즉 응용 프로그램 전용 집적 회로)를 통해 더 나은 성능을 발휘하는 칩이 사용되었습니다.
상상할 수 있듯이, 네트워크의 해시율이 첫 해부터 지금까지 수조 배 증가함에 따라, 블록 간격을 약 10분으로 상대적으로 안정적으로 유지하기 위해서는 특정 숫자를 추측하는 것이 훨씬 더 어려워져야 했습니다.
비트코인에서 “난이도”는 네트워크가 찾고 있는 숫자를 찾는 것이 얼마나 어려운지를 측정하는 지표입니다. 2,016개의 블록마다(블록 간격이 10분일 경우 14일), 비트코인 소프트웨어는 기본적으로 해당 기간 동안의 블록 간격을 계산하고 현재 용량에 따라 평균 블록 간격이 다시 약 10분이 되도록 난이도를 조정합니다.
비트코인의 난이도(해시율의 14일 이동 평균)와 블록 간격 간의 상호 작용은 그림 3에 시각화되어 있습니다. 첫 번째 시각화된 난이도 조정 기간(왼쪽의 빨간 기둥) 동안 해시율은 감소하고 있었습니다(검은 선의 하락 추세). 네트워크 용량이 감소함에 따라 블록 간격이 증가하여(파란 선의 상승 추세) 난이도를 낮출 필요가 있었습니다(이 기간 이후 주황색 선의 작은 하락).
그 후 세 번의 난이도 조정 기간(그림 3의 첫 번째 녹색 기둥) 동안 해시율은 다시 증가했고, 블록은 계획보다 더 빨리 생성되었으며 난이도는 세 번 상승했습니다. 2021년 4월 중순(오른쪽의 빨간 기둥)에는 중국에서 대규모 정전이 발생하여 비트코인의 해시율이 크게 감소하고 블록 생성 속도가 느려졌으며, 이로 인해 그 기간 이후 큰 하락 난이도 조정이 필요했습니다. 이 일이 발생한 후(오른쪽의 녹색 기둥) 정전 문제는 해결되었고 하락 난이도 조정으로 인해 채굴자들이 다시 블록을 생성하기가 훨씬 쉬워졌습니다. 그 결과, 효율성이 낮은 하드웨어와/또는 비싼 에너지를 사용하는 일부 채굴자들은 다시 채굴하여 이익을 얻을 수 있었고, 실제로 이전 해시율 손실을 보상하여 새로운 최고치를 기록하게 되었습니다.
이번 해시율의 하락과 회복은 채굴자가 네트워크를 떠나는 것이 더 많은 채굴자가 네트워크를 떠나는 연쇄 효과를 일으키지 않는 이유(비평가들이 가끔 “채굴 죽음의 나선”이라고 부르는)와 관련된 좋은 예입니다. 소프트웨어는 단순히 남아 있는 채굴자들의 이익 마진을 증가시켜 다른 채굴자들이 네트워크에 (재)참여하도록 유도합니다.
거래 수수료
이 메커니즘의 부수적인 효과는 거래 수수료에 미치는 영향입니다. 해시율이 증가하고 블록이 계획보다 더 빠르게 생성되는 시기(그림 4의 녹색 기둥)에는 거래가 블록에 상대적으로 쉽게 포함될 수 있습니다. 이는 대기 중인 거래(비트코인에서는 “메모리 풀”이라고 함)가 적어지므로 거래 수수료가 상대적으로 낮을 수 있음을 의미합니다.
반대로 해시율이 감소하고 블록 간격이 증가하는 기간(그림 4의 빨간 기둥)에는 블록이 느리게 생성되므로 포함되기를 기다리는 거래의 대기열이 혼잡해지고, 사람들은 기본적으로 줄을 서기 위해 거래 수수료를 높여야 합니다. 따라서 네트워크 용량이 감소할 때(해시율이 떨어질 때) 거래 수수료가 급증하며, 다음 난이도 조정으로 구제되기를 기다립니다.
이 섹션에서는 블록에 포함된 거래의 수수료에 대해 논의했습니다. 비트코인 네트워크에서 거래를 하려는 사람들에게는, 미래 블록에 포함되기를 기다리는 모든 거래가 필요한 블록 공간을 위해 얼마나 많은 수수료를 입찰하고 있는지를 파악하는 것이 더욱 중요합니다.
메모리 풀
위에서 간략히 언급했듯이, 비트코인 메모리 풀은 네트워크에서 방송되었지만 미래 블록에 포함되기를 기다리는 모든 거래의 총합으로 해석될 수 있습니다. 기술적으로, 네트워크의 수천 개 비트코인 노드 각각은 자체 메모리 풀을 가지고 있지만, 대부분 잘 연결되어 있기 때문에 일반적인 설명 목적을 위해 단일 대기열로 시각화하는 것이 괜찮습니다.
Mempool.space는 자신의 노드를 운영하지 않거나 메모리 풀을 빠르게 확인하고자 하는 모든 사람에게 관련 데이터를 제공하는 업계 표준 웹사이트입니다. 예를 들어 대기열의 총 크기(메모리 풀 크기), 대기열에 합류하는 거래 수(들어오는 거래), 블록이 예상보다 더 빠르게 또는 느리게 생성되고 있는지(예상 난이도 조정), 새로운 거래가 낮은, 중간 또는 높은 우선 순위로 포함되기 위해 필요한 거래 수수료가 얼마나 높은지에 대한 추정치 등이 있습니다.
그림 5는 지난 3개월 동안의 메모리 풀을 시각화합니다. 예상대로, 그림 4에서 설명한 패턴이 여기에서도 보입니다. 2021년 2월 말과 4월 초 사이에 비트코인 네트워크의 해시율이 증가하고 계획보다 더 많은 블록이 생성되었을 때, 메모리 풀 크기(대기열의 크기)는 줄어들고 거래 수수료도 그에 따라 감소했습니다. 4월 중순 해시율 하락 이후 메모리 풀은 빠르게 증가하고 거래 수수료는 급등했지만, 4월 30일 난이도 조정 이후와 이후의 해시율 증가로 인해 두 가지 모두 빠르게 감소했습니다.
미래의 블록 공간 시장
이 기사에서 앞서 간략히 언급했듯이, 비트코인의 블록 보조금은 시간이 지남에 따라 감소하도록 설계되었으며, 거래 수수료가 채굴자들의 주요 수익원이 되는 건강한 블록 공간 시장의 발전은 채굴자들이 거래를 계속 처리하고 네트워크를 장기적으로 보호하도록 유도하는 데 필수적입니다.
이는 비트코인이 미래에 직면할 가장 중요한 시험일 수 있으며, “비트코인의 4년 주기에 대한 송가 및 다가오는 부고”라는 제목의 이전 비트코인 매거진 기사와 관련된 주제입니다. 마지막으로, 이 기사에서 논의된 주제에 대해 질문이 있으시면 언제든지 Twitter로 메시지를 보내주십시오.
면책 조항: 이 기사는 교육 및 오락 목적으로만 작성되었으며 투자 조언으로 간주되어서는 안 됩니다.
이 글은 Dilution-proof의 게스트 포스트입니다. 표현된 의견은 전적으로 그들의 것이며 BTC, Inc. 또는 비트코인 매거진의 의견을 반드시 반영하지는 않습니다.
