🔑 Nonce(난스)의 개념

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Nonce는 블록체인의 작업증명(Proof of Work, PoW) 알고리즘에서 사용되는 임의의 숫자로, 특정 조건을 만족하는 해시값을 찾기 위해 반복적으로 변경되는 값입니다.

블록체인에서 nonce 값은:

• 직접 데이터에 연결하여 문자열로 포함한 후 해시를 계산하거나,
• 블록 헤더를 구성하는 별도의 필드로 설정하여 해시 입력으로 전달하는 방식으로 사용됩니다.

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🧮 계산식 및 함수 파라미터로 nonce 전달 예시

1️⃣ 문자열 연결 방식

가장 직관적인 방법으로, 데이터를 문자열로 구성해 nonce를 붙입니다.

import hashlib

def calculate_hash(prev_hash, transaction_data, nonce):
    data = f"{prev_hash}{transaction_data}{nonce}"
    return hashlib.sha256(data.encode()).hexdigest()

# 사용 예시
prev_hash = "000000abc123"
transaction_data = "사용자 A가 사용자 B에게 5코인을 보냄"

nonce = 1
hash_result = calculate_hash(prev_hash, transaction_data, nonce)
print(hash_result)

• 위 예시에서는 prev_hash, transaction_data, nonce가 문자열로 연결된 후 SHA-256 해시 함수로 전달됩니다.

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2️⃣ 함수 파라미터로 별도 필드로 넘기는 방식

블록체인의 실제 구현에서는 nonce를 블록 헤더의 일부로 별도의 필드로 관리하여 구성한 바이트 데이터를 해시 함수로 전달합니다.

import hashlib
import struct

def calculate_hash(prev_hash, transaction_data, nonce):
    data = prev_hash.encode() + transaction_data.encode() + struct.pack("<I", nonce)
    return hashlib.sha256(data).hexdigest()

nonce = 1
hash_result = calculate_hash("000000abc123", "사용자 A가 사용자 B에게 5코인을 보냄", nonce)
print(hash_result)

• 여기서는 nonce 값을 정수로 별도로 전달하여 바이트 배열로 구성합니다.

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📌 실질적인 블록체인 구현에서는?

실제 블록체인 구현(Bitcoin, Ethereum 등)은 nonce 값을 포함한 블록 헤더라는 구조를 만들어 이 블록 헤더 전체를 해시합니다.

블록 헤더 구성 예시:

| Version (버전) | Previous Block Hash | Merkle Root | Timestamp | Difficulty | Nonce |

이때 Nonce는 독립된 정수 필드로 구성되며, 블록 헤더 전체를 직렬화(serialize)하여 SHA-256 해시 함수에 전달합니다.

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🔍 반복적 과정의 원리

위의 예시에서 보듯이, nonce 값을 반복적으로 변경하면서 해시를 계산하고, 목표 조건(예: 앞의 일정 개수의 0으로 시작하는 해시값)을 만족할 때까지 반복합니다.

즉,

1. Nonce 값을 변경하며 데이터 조합
2. 데이터 조합을 해시 함수에 입력
3. 출력된 해시값을 조건과 비교
4. 조건을 만족하지 않으면 nonce 증가 후 반복

위 과정을 반복하다가 조건을 충족한 nonce 값을 찾으면 해당 nonce가 최종 블록의 일부로 기록됩니다.

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📝 정리

nonce 값은:

• 문자열 형태로 직접 데이터에 포함시키거나,
• 함수 파라미터로 정수 형태로 따로 전달되어,
• 해시 계산 입력값으로 사용됩니다.

이러한 반복적인 nonce 변경 작업이 블록체인의 PoW 작업증명의 핵심적 원리입니다.