🔥 개요
참고 링크 : https://jeiwan.net
블록체인에 대해 공부를 해보고 알고 있는 사람이라면 합의 알고리즘에 대해서 들어보았을 것 입니다.
합의 알고리즘은 일종의 법칙입니다.
미국법, 대한민국법 이와 같이 나라같이 정해진 법이 있고
플랫폼마다 원하는 형태로 이러한 형식을 따르고 있습니다.대표적으로는 PoW, PoS이런 합의 알고리즘이 있으며 저희는 이번에 PoW에 대해서 다루어 보겠습니다.
🔨 기본 구조 및 셋팅
원래 PoW라고 하면 변화하는 값이 필요하지만 저희는 그런 부분까지는 고려하지 않았기 떄문에 단순히 상수값을 통해서 작성을 해보았습니다.
const targetBits = 24
블록의 난이도를 의미할 변수 값 입니다.
이후 작업증명을 담당할 구조체를 선언해 줍니다.
type ProofOfWork struct {
block *Block
target *big.Int
//작업 증명을 담당할 구조체를 선언
}여기에서 target일종의 난이도를 의미하며 해시값을 큰 정수로 변환함으로써 해당 값이 target이라는 값보다 작은지를 검증하면서 알고리즘이 작동하게 될 것입니다.
- 이 부분에 대해서는 PoW가 어떤방식으로 검증을 하는지에 대해서 추가적으로 알아보면 좋을것 같습니다.
이후 해당 해시값을 계산해 주는 함수가 필요 합니다.
func NewProofOwWork(b *Block) *ProofOfWork {
target := big.NewInt(1)
target.Lsh(target, uint(256-targetBits))
pow := &ProofOfWork{b, target}
return pow
}안써본 패키지가 많아서 천천히 알아 보았습니다.
일단 기본적으로 target을 big.NewInt()를 통해서 초기화 해줍니다.
- 그냥 숫자로 초기화 해주는 것과 동일합니다.
- target = 1의 값을 가지게 됩니다.
그후 시프트 연산을 시전합니다.
시프트 연산은 상당히 복잡한 연산입니다.
만약 1 << 2 와 같은 시프트 연산을 실행한다면
0001 이라는 비트값이 --> 0100이 되는 것과 같습니다.
즉 1이라는 값이 4가 되는 효과를 나타냅니다.
- 대략 2의n배의 값을 가지게 됩니다.코드에 보이는 대로 시프트 연산을 실시하면 아마 굉장히 큰 숫자가 나오겠죠
- 2의24승을 곱해주는 것과 동일합니다.
이렇게 나온 값을 저희는 맞춰야하는 값으로 인식을 하고 앞으로 이러한 값보다 작은 값이 들어오게 되면 트랜잭션이 성공적으로 검증이 되는 것을 의미하게 될 것입니다.
🔨 해시계산 함수
이 부분에 대해서는 굉장히 복잡해서 이해를 하는데에 많은 시간이 걸렸습니다.
또한 int값을 hex값으로 변화하고 해당 변환값이 bytes이어야 하는 부분에서 많은 고민을 했던것 같습니다.
- 실제로 참고했던 링크에서는 이러한 부분에 대해서 깊게 다루지는 않으셔서;; 개인적으로 공부를 해보았습니다.
func IntToHex(num int64) []byte {
buff := new(bytes.Buffer)
binary.Write(buff, binary.BigEndian, num)
return buff.Bytes()
}
func (pow *ProofOfWork) prepareData(nonce int) []byte {
data := bytes.Join([][]byte{
pow.block.PrevBlockHash,
pow.block.Data,
IntToHex(pow.block.Timestamp),
IntToHex(int64(targetBits)),
IntToHex(int64(nonce)),
},
[]byte{})
return data
}- 추가된 코드는 이와 같고 하나하나 다루어 보겠습니다.
일단 기본적으로 IntToHex에 대해서 알아야 합니다.
- 숫자값을 받고 hex처리한 bytes값을 리턴합니다.
golang의 pkg사이트를 참고해보면 new(bytes.Buffer)이라는 함수는 bytes를 가지고 있는 슬라이스를 만들어 주는 함수 입니다.
이후 Write를 통해서 bytes슬라이스를 채워줍니다.
- Write함수를 살펴보면 이런 설명을 하고 있습니다.
Write writes the binary representation of data into w. Data must be a fixed-size value or a slice of fixed-size values, or a pointer to such data. Boolean values encode as one byte: 1 for true, and 0 for false. Bytes written to w are encoded using the specified byte order and read from successive fields of the data. When writing structs, zero values are written for fields with blank (_) field names네 저는 영어를 잘 모르지만 간단하게 알아듣게 설명을 하자면
W에 값을 입력합니다. Data는 반드시 고정값또는 고정된 사이즈를 가진 슬라이여야 합니다.
-여기에서 Data부분은 맨끝 인자를 말합니다.
에러를 한개 받을수 있고 W에 에 기록된 bytes는 특병한 방법으로 인코딩 되며 성공적인 데이터 필드에서 읽어집니다??- 이정도로 이해를 하였습니다..
- 이 부분에 대해서는 youtube를 통해서 다루어 볼 것 같습니다.
그후 prepareData라는 함수를 다루어 보아야 합니다.
이 함수는 단순히 블록의 값들을 활용하여 병합을 하는 단순한 역할을 수행하고 있습니다.
🔨 핵심 코드
핵심 역할을 담당하는 부분이 될 함수 입니다.
func (pow *ProofOfWork) Run() (int, []byte) {
var hashInt big.Int
var hash [32]byte
max_number := ^uint(0)
nonce := 0
fmt.Printf("블록 마이닝 시작! %s\n", pow.block.Data)
for uint(nonce) < max_number {
data := pow.prepareData(nonce)
hash = sha256.Sum256(data)
fmt.Printf("\r%x", hash)
hashInt.SetBytes(hash[:])
if hashInt.Cmp(pow.target) == -1 {
break
} else {
nonce++
}
}
fmt.Print("마이닝 성공")
return nonce, hash[:]
}이 부분에 대해서 전반적으로 모두 이해를 하지는 못하였지만 천천히 다루어 보겠습니다.
일단 기본적인 변수들을 선언해 줍니다.
^uint(0)을 활용하는 이유는 비트반전을 통해서 양의값중 가장 큰 값을 도출해 내기 위함입니다.
이후 0부터 데이터를 확인해가면서 for문을 작동 시킵니다.
이떄 data는 prepareData라는 함수에 의해서 []byte값을 가지게 됩니다.
- 이 byte값은 일종의 데이터를 담고 있는 슬라이스로 생각을 하면 됩니다.
그후 Sum256을 통해서 체크섬을 만들어 냅니다.
- 이 부분은 잘 이해를 하지 못하였습니다;;
그후 수정된 해시값을 큰 정수로 변환을 하게 된뒤에 비교를 하게 됩니다.
🔨 NewBlock함수 수정
이제 함수에서 nonce값을 활용을 하기 떄문에 구조체와 함수를 수정해 줍니다.
type Block struct {
Timestamp int64
Data []byte
PrevBlockHash []byte
Hash []byte
Nonce int
}그후 함수는 이와 같이 수정 합니다.
func NewBlock(data string, prevBlockHash []byte) *Block {
block := &Block{time.Now().Unix(), []byte(data), prevBlockHash, []byte{}, 0}
pow := NewProofOwWork(block)
nonce, hash := pow.Run()
block.Hash = hash[:]
block.Nonce = nonce
return block
}