블록체인 기술이 다양한 산업에서 ‘게임 체인저’로 떠오르고 있습니다. 비트코인, 이더리움과 같은 암호화폐뿐만 아니라 금융, 물류, 헬스케어, 게임, 공공 서비스 등에서 블록체인의 도입 사례가 증가하고 있죠. 하지만 이 기술이 실제로 어떻게 구성되고 작동하는지 정확히 이해하고 있는 사람은 많지 않습니다.
이번 글에서는 블록체인을 구성하는 3대 핵심 요소인 노드(Node), 합의 알고리즘(Consensus Algorithm), 블록 생성 과정(Block Creation)을 중심으로, 블록체인 네트워크의 작동 원리를 체계적으로 정리해드립니다.
🧱 블록체인 네트워크란?
블록체인 네트워크는 특정 기관이 아닌, 여러 참여자가 동시에 연결되어 데이터를 공유하고 기록하는 분산형 시스템입니다.
이 네트워크는 탈중앙화(decentralized)의 핵심 기반으로, 누구도 통제하지 않지만 모두가 신뢰할 수 있는 시스템을 만듭니다.
그렇다면 이러한 네트워크는 어떤 구조로 운영되고 있을까요?
🧑💻 1. 노드(Node): 블록체인을 구성하는 기본 단위
노드는 블록체인 네트워크에 참여하는 모든 컴퓨터나 서버를 의미합니다. 이 노드는 다음과 같은 역할을 수행합니다:
| 노드 종류 | 역할 |
| 풀 노드(Full Node) | 전체 블록체인 데이터를 저장하며 거래 검증 및 블록 전파 |
| 라이트 노드(Light Node) | 일부 데이터만 저장하며 블록체인 이용에 초점 |
| 마이닝 노드(Mining Node) | 거래 검증과 동시에 블록 생성(PoW) |
| 밸리데이터 노드(Validator Node) | 지분 증명(PoS) 방식에서 블록 생성 및 검증 담당 |
노드는 거래 내역을 공유하고 블록을 주고받으며 네트워크를 안정적으로 유지하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 특히 풀 노드는 네트워크의 신뢰성과 불변성을 지탱하는 핵심 주체라 할 수 있습니다.
🔐 2. 합의 알고리즘(Consensus Algorithm): 신뢰 없는 환경에서의 신뢰
중앙 기관이 없는 블록체인에서는 누가 올바른 블록을 만들었는지 판단하는 기제가 필요합니다. 이를 해결하는 것이 합의 알고리즘입니다.
✅ 합의 알고리즘의 목적
- 동일한 거래를 모든 노드가 동일하게 인식하도록 하기
- 네트워크에 악의적 행위자가 있어도 전체 시스템의 신뢰를 유지
- 거래 순서를 확정하고 이중지불(Double Spending)을 방지
🔄 대표적인 합의 방식
| 합의 방식 | 설명 | 사용 예 |
| PoW (Proof of Work) | 컴퓨팅 연산을 통해 수학 문제를 해결 | 비트코인, 초기 이더리움 |
| PoS (Proof of Stake) | 암호화폐 보유량과 기간에 따라 검증 권한 부여 | 이더리움(2.0), 카르다노 |
| DPoS (Delegated PoS) | 보유자가 대표자(노드)를 선출해 합의 수행 | 트론, EOS |
| PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) | 3분의 2 이상이 일치하면 거래 승인 | 하이퍼레저, 기업형 블록체인 |
| PoA (Proof of Authority) | 특정 신뢰 노드가 블록 생성 담당 | VeChain, 기업형 네트워크 |
이 중 PoW는 보안성은 높지만 에너지 소비가 많고, PoS는 환경친화적이면서 효율적인 구조로 최근 많은 블록체인이 도입 중입니다.
🧩 3. 블록 생성 과정: 거래 → 검증 → 블록화
블록체인의 핵심은 바로 ‘블록’을 생성하고 연결하는 과정에 있습니다. 거래가 발생한 후, 그 거래가 블록에 기록되어 블록체인에 포함되기까지의 전 과정을 단계별로 정리하면 다음과 같습니다:
🪙 단계 1: 거래 발생(Transaction)
사용자가 A에서 B로 암호화폐를 전송하거나 스마트 계약을 실행하면 거래(transaction)가 생성됩니다.
예: A → B에게 1 BTC 전송 요청
🕵️♂️ 단계 2: 거래 전파(Broadcast)
해당 거래는 네트워크에 연결된 모든 노드에 전파됩니다. 이때 노드들은 거래가 유효한지 검토합니다.
검토 항목:
- 서명 유효성
- 잔고 확인
- 중복 거래 여부
🛠 단계 3: 거래 검증 및 블록 생성
검증된 거래들은 메모리 풀(Mempool)에 저장되며, 채굴자 또는 밸리데이터 노드에 의해 블록으로 묶여 새로운 블록을 생성하게 됩니다.
- PoW 방식: 채굴자가 수학 문제를 해결해 블록을 생성
- PoS 방식: 밸리데이터가 보유 지분에 따라 블록 생성 권한을 가짐
🔗 단계 4: 블록 연결 및 전파
새로 생성된 블록은 기존 블록체인에 연결되고(해시 값 기반), 모든 노드에 전파됩니다.
모든 노드가 해당 블록을 검증하고 채택하면, 해당 블록은 공식 장부에 반영됩니다.
📈 블록체인에서 데이터가 ‘불변’한 이유
- 블록은 이전 블록의 해시값을 포함하고 있어, 하나라도 수정되면 연결된 모든 블록의 해시가 달라지게 됩니다.
- 노드 대부분이 동일한 블록을 보유하므로 데이터를 조작해도 네트워크가 이를 거부합니다.
- 이로 인해 블록체인은 위·변조가 사실상 불가능한 구조를 가지게 되는 것입니다.
🔍 보안성과 확장성의 균형: 레이어 구조
블록체인 네트워크는 확장성 문제(느린 처리 속도, 높은 수수료)를 해결하기 위해 레이어 구조(Layer 1, Layer 2)로 발전하고 있습니다.
| 레이어 | 설명 | 예시 |
| Layer 1 | 메인 블록체인 | 비트코인, 이더리움 |
| Layer 2 | 별도의 프로토콜에서 거래 후 결과만 Layer 1에 기록 | 라이트닝 네트워크, 옵티미즘 |
이런 구조는 처리 속도를 높이고, 블록 생성 시간과 비용을 낮추는 데 큰 도움이 됩니다.
🧠 마무리하며: 블록체인의 구조를 이해하는 것은 필수
블록체인을 단순히 ‘코인을 주고받는 기술’로만 이해하면, 이 거대한 생태계를 제대로 이해할 수 없습니다. 노드, 합의 알고리즘, 블록 생성 구조는 블록체인의 신뢰성과 탈중앙성을 지탱하는 기술적 기둥입니다.
이 글을 통해 블록체인 네트워크 구조의 핵심 개념들을 체계적으로 이해하셨기를 바랍니다. 앞으로 『체인 인사이트』에서는 이와 같은 복잡한 개념을 쉽게 설명하며, 여러분의 블록체인 이해도를 한 단계 끌어올리는 콘텐츠를 지속적으로 제공하겠습니다.
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