📝비트코인 거래 과정

🖐️개요

개발을 하기 위해선 도메인에 대한 이해가 필요하다.
이번엔 비트코인의 거래가 어떻게 이루어지는지 단계별로 알아보고자 한다.

비트코인 거래 과정

Step 1. 비트코인 거래 생성

Bob이 Alice에게 1BTC를 주는 거래가 발생했다고 가정한다.
이것은 Bob이 Alice에게 1BTC를 전송한다는 ‘의사표시’만 한 것이지 아직 가치가 이동하지 않았다.

비트코인 거래는 거래를 생성하는 사람과 거래 서명을 하는 사람이 같을 필요는 없다. 수표 거래와 비슷하다.

Step 2. 비트코인 거래 서명

비트코인 거래가 생성되면, 누가 거래를 생성했든 자금의 소유자(Bob)가 해당 거래에 대한 서명을 해야 한다. 서명이 완료되면 비로소 이 거래가 유효해진다. 그리고 비트코인 송금에 필요한 모든 정보가 담긴 ‘거래정보’가 생겨난다.

Step 3. 비트코인 거래정보 전송

‘Bob이 Alice에게 1BTC를 보낸다’는 내용이 담긴 거래정보는 비트코인 네트워크에 전송되어야 네트워크의 노드를 통해 채굴되고, 블록체인에 연결되어 거래가 성립될 수 있다.

1) 블록체인에서 거래가 입력되는 것은 단순한 스크립트가 네트워크에 업로드되는 것이고, 이것 역시 해싱된 상태이다. 2) 기밀정보, 개인키, 인증서를 포함하지 않기 때문에 공개적으로 전송이 가능하다.

Step 4. 비트코인 거래정보 전파

거래정보가 일단 하나의 노드에 도달하면, 이 노드는 비트코인 네트워크 상에 있는 모든 노드에게 이 거래정보를 전파해야 한다. 비트코인 네트워크는 P2P를 기반으로 하여 정보 하나를 수천개의 노드에 전파하는데 몇 초면 된다.

비트코인 거래 정보가 안전하게 남을 수 있는 이유가 여기 있다. 각각의 노드들이 이 거래를 유효화 하고, 각자가 정보 전송의 시발점이 되어 공격자가 들어오더라도 어느 곳을 공격해야 하는지 알 수 없다.

Step 5. 비트코인 거래 완료

이렇게 전파되는 과정에서, 이 거래정보가 손상되지 않은 데이터인지 채굴 노드들에 의해 검증되면 비로소 이 거래정보가 영구적으로 블록에 기록된다. 거래가 완료된 것이다.

여기까지가 비트코인에서 ‘입력값(전송될 내용과 금액)’과 ‘출력값(그 금액의 목적지인 비트코인 지갑)’까지 가치의 전송이 장부에 기록되는 과정이다.

그럼 Bob의 계좌 -> Alice의 계좌로 코인은 어떻게 이동하는가?

토스나 카카오페이같은 핀테크 앱을 생각해보자.
앱에서 전송할 금액과 계좌 (입력값) 를 입력한다. 그리고 PIN or 계좌 or 인증서 비밀번호를 입력하여 돈을 보낸다. 그러면 돈을 받는 이의 계좌에 받는 금액 (출력값)이 찍히고, 거래가 완료된다.

비트코인 거래도 마찬가지로 입력값을 넣으면 해당 입력값에 대응하는 지갑 주소에서 출력값이 생긴다.

블록에 있는 비트코인 거래의 구성은 ‘미사용 트랜잭션 출력값(Unspent Transaction Output; UTXO)’으로 구성된다.

🖐️비트코인 잔액 UTXO

암호화폐 거래의 출력은 다른 거래에서 입력으로 사용될 때까지 ‘미지출’상태이다.

해당 개념을 이해하기 위한 예시를 살펴보자.
Bob과 Alice가 Tom에게 각각 5BTC, 1BTC를 송금했고, 내역들은 블록에 기록됐다고 가정한다.

그러면 Tom에게 생기는 UTXO는 Bob이 입력한 5BTC에 대한 출력값과 Alice가 입력한 1BTC에 대한 출력값 총 2개가 생성된다. (Bob과 Alice로부터 받은 BTC는 서로 다른 UTXO다.)

UTXO는 하나의 동전이나 지폐라고 보면 된다. 만일 Tom이 4BTC를 Steve에게 송금한다면, 4BTC보다 큰 UTXO (Bob이 송금한 UTXO)를 찾아서 입력값에 넣고, 출력값으로 잔액 1BTC (새로운 UTXO)를 되돌려 받는다.
Tom이 총 6BTC의 UTXO를 전부 Steve에게 주고싶다면, UTXO가 통합되는 지갑이어야 한다. 그렇지 않다면, 거래를 2번 해야 한다.

🖐️UTXO 통합이란?

거래를 할 때는 모든 UTXO를 입력값으로 포함시켜야 한다. 따라서 UTXO를 많이 가지고 있을 수록 더 많은 입력값이 필요하고, 거래 수수료가 더 높아진다.
UTXO를 통합하는 경우 입력 수를 줄이고 수수료를 절약할 수 있다.

🖐️UTXO가 중요한 이유

UTXO 모델은 계좌 기반 모델과 다르다. 계좌 기반 모델에서는 모든 트랜잭션이 계좌 잔액에서 추적된다.
UTXO 모델을 사용하면 각 트랜잭션이 개별적으로 추적된다.

장점

• 언어에 구애받지 않는 스마트 계약
• 이중 지출 방지 : UTXO는 한 번만 사용할 수 있다. 이는 동일한 암호화폐를 한 번 이상 쓸 수 없도록 보장하는 블록체인 기술에 필수적이다.
• 어토믹 스왑 및 탈중앙화 거래소 지원 : UTXO의 어토믹 스왑 기능은 사용자 지갑 간의 직접 암호화폐 교환에 더 적합하다.
• 확장성 : UTXO의 트랜잭션 메커니즘은 각 트랜잭션이 별도의 이벤트로 처리되도록 보장하여 블록체인 네트워크의 계산 부하를 크게 줄인다.
• 개인 정보 및 보안 : 모든 UTXO 트랜잭션에 대해 새 주소가 생성되므로 추적이 어렵다.
• 유연성 : 미리 결정된 값으로 제공되지 않으므로 유연하고, 어떤 금액 단위로도 쪼갤 수 있어 다른 거래에도 적합하다.

단점

• UTXO는 개별적으로 서명해야 하여 더 높은 거래수수료로 이어질 수 있다.
• 더스트(dust) 축적으로 이어질 수 있다. 더스트는 최소 거래액보다 적어 쓸 수 없는 소량의 코인이다.
• 공간 효율성이 떨어진다. 각 출력값은 트랜잭션에서 별도의 출력값을 나타내며, 각각 별도로 저장되어야 한다.

> Ref

1. https://www.banksalad.com/contents/%EC%89%BD%EA%B2%8C-%EC%84%A4%EB%AA%85%ED%95%98%EB%8A%94-%EB%B8%94%EB%A1%9D%EC%B2%B4%EC%9D%B8-%EB%B9%84%ED%8A%B8%EC%BD%94%EC%9D%B8-%EA%B1%B0%EB%9E%98%EA%B0%80-%EC%9D%B4%EB%A3%A8%EC%96%B4%EC%A7%80%EB%8A%94-%EA%B3%BC%EC%A0%95-L7bWb
2. https://kr.beincrypto.com/learn-kr/%EB%A8%B8%EB%A6%AC%EC%97%90-%EC%8F%99%EC%8F%99-%EB%93%A4%EC%96%B4%EC%98%A4%EB%8A%94-%EB%AF%B8%EC%82%AC%EC%9A%A9-%ED%8A%B8%EB%9E%9C%EC%9E%AD%EC%85%98-%EC%B6%9C%EB%A0%A5%EA%B0%92utxo/