비트코인 시스템 기초 - mempool, reorg, Script [Blockchain 3]
explorer에서 confirmation 1이 뜨면 그 거래는 끝난 것처럼 보입니다. 같은 node에서 그 block을 무효화하면 거래는 다시 mempool로 돌아옵니다. 확인 횟수는 balance처럼 저장되는 플래그가 아니라, 지금 활성 체인 팁에 그 거래가 들어 있는지를 센 값입니다.
이전 글에서 돈은 미사용 출력으로만 존재한다는 점을 확인했습니다. 그 출력이 mempool에 머무르는 동안, block에 들어가는 순간, 그리고 체인이 갈라질 때 어떻게 움직이는지를 Bitcoin Core 31.1 regtest에서 관측합니다. 실습은 로컬 테스트 체인에서만 진행하므로 실제 비용은 발생하지 않습니다.
1. 피어가 없어도 mempool은 있다
Bitcoin Core 31.1(subversion /Satoshi:31.1.0/, protocolversion 70016)을 regtest로 띄웠습니다. networkactive는 true이고 connections는 0이며 getpeerinfo는 빈 배열입니다. localservicesnames는 NETWORK, WITNESS, NETWORK_LIMITED, P2P_V2입니다. P2P 스택은 살아 있고 이웃만 없습니다.
이 시점의 chain은 regtest, 높이는 111, difficulty는 4.656542373906925e-10, size_on_disk는 33604바이트였습니다. 빈 mempool은 loaded=true, size=0, usage=64, maxmempool=300000000, fullrbf=true, minrelaytxfee=1e-06이었습니다. mempool은 전파 버퍼가 아닙니다. 이 node가 아직 block에 넣지 않은 거래를 보관하는 공간입니다.
wallet이 1.25 BTC를 보내면 이 node가 유효성만 검사한 뒤 mempool에 둔다. 전달할 피어가 없어 unbroadcast가 true다.
2. 거래는 block보다 mempool에 먼저 들어간다
wallet이 bob address bcrt1qkdt5xkps9ptcu9ff47yj4r9etmzgzxs3zdfn5n으로 1.25 BTC를 보냈습니다. 송신 인자는 fee_rate=10이었습니다. 캐기 전 거래는 다음이었습니다.
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txid b50a5a254dc489c13c8e259b863e88c0979cfc60f1ff6152b20ce86c8daf327d
wtxid 4888c647e656c910c6a526a0396e82b2286642dfb87a08c2a09fabe5bb034e2c
conf 0
vsize 141
weight 561
vin[0] 13348fcf...:1
sequence 4294967293
vout[0] 1.25 BTC
vout[1] 47.4999718 BTC
mempool.size 1
mempool.bytes 141
mempool.usage 1224
mempool.total_fee 0.0000141 BTC
unbroadcast true
bip125-replaceable true
entry.height 111
fee 0.0000141 BTC는 1410 sat입니다. vsize 141로 나누면 10 sat/vB이고, 송신 때 넣은 fee_rate=10과 같습니다. 출력 합 48.7499718에 이 fee를 더하면 입력은 48.7499859 BTC입니다. minrelaytxfee 1e-06보다 커서 이 node의 mempool에 들어갔습니다.
unbroadcastcount가 1인 이유는 전달할 이웃이 없기 때문입니다. bip125-replaceable이 true였지만, 이 실습에서는 교체 거래를 보내지 않았습니다.
3. 출력은 Script로 잠긴다
mempool에 올라간 거래의 출력 유형은 둘 다 witness_v0_keyhash였습니다. 기본 wallet address bcrt1q...가 가리키는 잠금입니다. 수신 출력의 scriptPubKey asm은 0 b35743583028578e1529af892a8cb95ec4811a11입니다. 0과 20바이트 hash입니다. 입력 쪽 scriptSig는 비어 있습니다. signature와 공개키는 txinwitness에 있습니다.
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vout[0] 1.25 BTC type=witness_v0_keyhash
addr=bcrt1qkdt5xkps9ptcu9ff47yj4r9etmzgzxs3zdfn5n
vout[1] 47.4999718 BTC type=witness_v0_keyhash
addr=bcrt1qfwf6y2l8szrpy2xpwm559plgjmwfr95yvdg040
vin[0].scriptSig (empty)
vin[0].txinwitness [signature, pubkey 027adbdb86...]
잔돈 address bcrt1qfwf6y...는 새로 만든 alice(bcrt1qnucjj...)도 bob도 아닙니다. wallet이 고른 잔돈 출력입니다.
잠금은 scriptPubKey의 0과 20바이트 hash다. 잠금 해제는 빈 scriptSig가 아니라 txinwitness의 signature와 공개키다.
잠금 스크립트가 곧 그 출력을 쓸 수 있는 조건입니다. 같은 node에서 createmultisig 2를 호출하면 레거시 P2SH address 2MwmkSC41uzy1QjUzUczpPRHJ8y33zwtvHT가 나옵니다. RPC의 type 필드는 null이었고, redeemScript 길이는 142였습니다. 기본 송금 address와 멀티시그 address의 형식이 다른 것은 address가 balance 상자가 아니라, 어떤 Script를 쓰는지에 대한 짧은 이름이기 때문입니다.
4. 가벼운 증명은 헤더와 Merkle 경로면 된다
block 하나를 캐자 같은 거래의 confirmations는 1이 되었습니다. 확인 block은 20fcf9356f54f944393db00af07c1b59f7b2ecf9d6b4a19f7362bf53e5bc7e54이고 높이는 112, 거래 수는 2(코인베이스와 우리 거래)였습니다. 이 포함 관계를 전체 block 없이 검증하는 값이 gettxoutproof입니다.
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gettxoutproof 151 bytes
verifytxoutproof [b50a5a254dc489c1...]
block nTx 2
header.height 112
header.merkleroot 38990380955e16093d384cb634689a165e34ba5a642827fbe345714490368d3e
증명이 151바이트인 이유는 전체 거래 목록이 아니라 해당 거래가 루트에 연결되는 경로만 담기 때문이다.
헤더에는 이전 block hash와 Merkle 루트가 들어 있습니다. 라이트 클라이언트가 전체 체인을 들고 다니지 않아도 포함 여부를 따질 수 있는 지점입니다. 이 값은 nTx=2인 로컬 block의 증명입니다. 메인넷 대형 block의 증명 크기를 여기서 재현한 것은 아닙니다.
5. 확인된 거래도 mempool로 돌아올 수 있다
확인 block 20fcf935...를 invalidateblock으로 무효화했습니다. 같은 거래의 confirmations는 다시 0이 되었고, mempool 크기는 1로 돌아왔습니다. 그 상태에서 block 두 개를 더 캐면 체인 팁은 이렇게 갈라집니다.
block 112를 무효화하면 거래는 mempool로 돌아가고, 새로 캔 체인이 active 팁(높이 113)이 된다. 옛 팁은 invalid로 남는다.
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invalidated 20fcf9356f54f944393db00af07c1b59f7b2ecf9d6b4a19f7362bf53e5bc7e54
new blocks 42bd65f71aa756c6...
6d72f32e4dc02d37...
tips:
active height=113 branchlen=0 6d72f32e4dc02d375f33313d7298d40a4b9ac6cc803279071fe1812b6ad23ab6
invalid height=112 branchlen=1 20fcf9356f54f944393db00af07c1b59f7b2ecf9d6b4a19f7362bf53e5bc7e54
확인은 “이 출력이 영원히 확정됐다”가 아닙니다. 지금 이 node가 따르는 활성 팁의 조상에 그 거래가 있는지를 센 값입니다. 더 긴 쪽이 정본이 되면 짧은 쪽의 확인은 철회됩니다. 실무에서 여러 confirmation을 기다리는 이유는 이 교체가 깊어질수록 비용이 커지기 때문입니다.
관측한 값은 로컬에서 만든 1block 무효화입니다. 메인넷의 6 confirmation 관행을 여기서 재현한 것은 아닙니다. generate 2 이후 그 거래가 새 체인에 다시 들어갔는지는 이 덤프에 없습니다. 무효화 직후의 confirmations=0과 그다음 tips만 기록했습니다. 지갑을 맞추려고 block을 하나 더 캔 뒤 getmininginfo는 blocks=114, pooledtx=0이었습니다.
6. 정리
비트코인 node는 거래를 바로 장부에 새기지 않습니다. 먼저 mempool에 올리고, block에 담아 확인 횟수를 만들고, 체인이 갈라지면 그 확인을 되돌릴 수 있습니다. 출력을 잠그는 것은 address 문자열이 아니라 Script이고, 기본 wallet은 P2WPKH를 씁니다. 포함 여부는 헤더와 Merkle 경로만으로도 검증할 수 있습니다.
이 관측은 피어가 없는 로컬 regtest에서 나왔습니다. 난이도는 4.656542373906925e-10이라 퍼즐은 거의 없지만, mempool, Script, 증명, reorg의 규칙은 메인넷과 같습니다. 실제 자산은 움직이지 않았습니다.
7. Reference
- Bitcoin Developer Guide - P2P Network
- Bitcoin Developer Guide - Block Chain
- Bitcoin Developer Guide - Transactions
- Mastering Bitcoin - The Bitcoin Network (ch10)
- Mastering Bitcoin - Mining and Consensus (ch12)
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Written with KKamJi