해시 기반 작업 증명(Proof of Work)은 분산 시스템에서 노드들이 거래를 검증하는 과정에서 사용되는 알고리즘 중 하나입니다. 이 알고리즘은 블록체인 기술에서 적용되어, 새로운 블록을 생성하기 위해 필요한 작업 증명을 수행합니다.
SHA-256 해시 알고리즘은 256비트 길이의 해시 값을 생성하는 알고리즘입니다. 이 알고리즘은 비트코인과 같은 블록체인 기술에서도 사용되어, 블록에 대한 유효성 검사를 수행하기 위해 사용됩니다.
논스(Nonce)는 블록의 유효성을 검사하기 위해 필요한 값으로, 일반적으로 블록에 대한 SHA-256 해시 값을 계산하기 위해 사용됩니다. 논스 값은 매우 작은 범위에 있으며, 블록체인에서는 일반적으로 랜덤한 값을 대입하여 계산합니다.
이를 Python 코드로 구현해보겠습니다.
실행 하기
import hashlib
import time
# 블록에 대한 데이터
block_data = "This is the block data"
# 적절한 난이도 값(해시 값의 앞 4자리가 0으로 시작해야 함)
difficulty = 4
# 블록 생성 시각
timestamp = time.time()
# 초기값
nonce = 0
# 블록 데이터와 논스 값을 조합하여 SHA-256 해시 값을 계산
def calculate_hash(block_data, timestamp, nonce):
block = str(block_data) + str(timestamp) + str(nonce)
return hashlib.sha256(block.encode()).hexdigest()
# 블록 해시 값이 일정 난이도 이상일 때까지 논스 값을 변경하며 계산
while True:
hash_value = calculate_hash(block_data, timestamp, nonce)
if hash_value[:difficulty] == "0" * difficulty:
print(f"Block hash value: {hash_value}")
print(f"Nonce: {nonce}")
break
else:
nonce += 1
위의 코드에서는 블록 데이터, 적절한 난이도 값, 블록 생성 시각, 초기값으로 설정된 논스 값을 이용하여 SHA-256 해시 값을 계산합니다. 이때, 블록 해시 값이 일정 난이도 이상일 때까지 논스 값을 변경하며 계산하게 됩니다. 이를 통해 작업 증명을 수행하며, 유효한 블록을 생성할 수 있게 됩니다.
해시 함수는 입력값이 조금이라도 다르면 출력값이 크게 달라지는 특징을 가지고 있습니다. 이것은 해시 함수가 입력값을 암호화하여 고정 길이의 출력값을 생성하는 것이기 때문입니다. 입력값이 조금이라도 다르면 결과값이 전혀 다른 값이 나오게 됩니다.
따라서, 위에서 언급한 블록체인에서 작업 증명을 수행할 때 논스 값이 변경되면, 해당 블록의 해시 값도 달라지게 됩니다. 이것은 블록체인에서 블록을 생성할 때마다 랜덤성을 가지도록 하여, 블록체인의 안정성과 보안성을 강화하기 위함입니다.