JavaScript로 블록체인 구현하기: 초보자도 쉽게 따라할 수 있는 가이드 🚀

안녕, 친구들! 오늘은 정말 흥미진진한 주제로 찾아왔어. 바로 JavaScript를 사용해서 블록체인을 구현하는 방법에 대해 알아볼 거야. 😎 어렵게 들릴 수도 있지만, 걱정 마! 내가 쉽고 재미있게 설명해줄게. 마치 우리가 함께 레고 블록을 조립하는 것처럼 말이야.

이 글을 통해 블록체인의 기본 개념부터 시작해서, JavaScript로 간단한 블록체인을 직접 만들어보는 과정까지 모두 다룰 거야. 프로그래밍에 관심 있는 친구들이라면 이 글을 통해 새로운 기술을 배우는 즐거움을 느낄 수 있을 거야. 혹시 여기서 배운 내용을 더 발전시키고 싶다면, 재능넷(https://www.jaenung.net)에서 관련 강의를 찾아보는 것도 좋은 방법이 될 수 있어. 재능넷은 다양한 분야의 전문가들이 자신의 지식을 공유하는 플랫폼이니까, 블록체인이나 JavaScript에 대해 더 깊이 있게 배우고 싶다면 한 번 둘러보는 것을 추천해!

자, 그럼 이제 본격적으로 시작해볼까? 준비됐니? 블록체인의 세계로 함께 떠나보자! 🚀

1. 블록체인이 뭐길래? 🤔

블록체인? 뭔가 복잡하고 어려운 것 같지? 하지만 걱정 마! 사실 블록체인은 생각보다 단순한 개념이야. 블록체인을 이해하기 위해 우리 주변의 친숙한 것에 비유해볼게.

블록체인은 마치 투명한 레고 블록을 쌓아 올린 탑과 같아! 🏗️

상상해봐. 네가 투명한 레고 블록을 가지고 있고, 그 블록 안에 중요한 정보를 넣을 수 있어. 그리고 그 블록들을 차곡차곡 쌓아 올리는 거지. 각 블록은 이전 블록과 연결되어 있어서, 한 번 쌓으면 중간에 뺄 수도, 바꿀 수도 없어. 이게 바로 블록체인의 기본 아이디어야!

좀 더 자세히 설명해볼게:

블록(Block): 이건 우리의 투명한 레고 블록이야. 여기에 데이터(거래 정보 같은 것들)가 저장돼.
체인(Chain): 블록들이 서로 연결된 거야. 마치 레고 블록을 쌓아 올린 것처럼!
해시(Hash): 각 블록의 고유한 지문 같은 거야. 이걸로 블록을 식별하고 연결해.
분산 원장(Distributed Ledger): 이 레고 탑의 복사본을 여러 사람이 가지고 있는 거야. 누군가 탑을 조작하려고 해도 다른 사람들의 복사본과 비교해서 바로 알 수 있지!

블록체인의 가장 큰 특징은 바로 '신뢰'야. 중앙 관리자 없이도 모든 참여자들이 서로 신뢰할 수 있는 시스템을 만들 수 있다는 거지. 어떻게 그게 가능할까?

위의 그림을 보면, 각 블록이 어떻게 연결되어 있는지 한눈에 볼 수 있지? 각 블록은 이전 블록의 해시값을 포함하고 있어서, 마치 체인처럼 연결되어 있는 거야. 이렇게 연결된 구조 때문에 중간에 어떤 블록의 정보를 바꾸려고 하면, 그 뒤에 오는 모든 블록의 해시값도 바뀌게 돼. 그래서 정보를 함부로 조작할 수 없는 거지!

블록체인 기술은 비트코인 같은 암호화폐에서 시작됐지만, 지금은 훨씬 더 다양한 분야에서 사용되고 있어. 예를 들면:

금융 거래
공급망 관리
의료 기록 관리
투표 시스템
디지털 신원 확인

이렇게 다양한 분야에서 블록체인 기술이 사용되는 이유는 뭘까? 바로 블록체인이 가진 특별한 장점들 때문이야:

투명성: 모든 거래가 공개되어 있어 누구나 확인할 수 있어.
보안성: 분산 저장과 암호화 기술로 해킹이 매우 어려워.
불변성: 한 번 기록된 정보는 변경이 거의 불가능해.
효율성: 중개자 없이 직접 거래할 수 있어서 비용과 시간을 절약할 수 있어.

물론, 블록체인 기술에도 단점이 있어. 예를 들면 처리 속도가 느리다거나, 많은 에너지를 소비한다는 점 등이 있지. 하지만 이런 문제들을 해결하기 위해 많은 연구와 개발이 진행되고 있어.

🌟 재미있는 사실: 블록체인 기술의 아이디어는 생각보다 오래되었어. 1991년에 이미 비슷한 개념이 제안되었지만, 2008년 비트코인이 등장하면서 본격적으로 주목받기 시작했어!

자, 이제 블록체인이 뭔지 대충 감이 왔지? 복잡해 보이지만 결국은 정보를 안전하고 투명하게 관리하는 방법이라고 생각하면 돼. 그럼 이제 우리가 직접 JavaScript로 간단한 블록체인을 만들어볼 차례야. 어떻게 하는지 함께 알아보자!

2. JavaScript로 블록체인 구현하기: 첫 걸음 👣

자, 이제 우리가 직접 JavaScript를 사용해서 간단한 블록체인을 만들어볼 거야. 걱정 마, 아주 기초적인 것부터 시작할 거니까! 마치 레고 블록을 하나씩 쌓아가는 것처럼 차근차근 해볼게.

2.1. 블록 만들기 🧱

우리의 블록체인에서 가장 기본이 되는 건 바로 '블록'이야. 블록은 우리가 저장하고 싶은 데이터와 그 블록을 식별할 수 있는 정보를 담고 있어. 간단한 블록 클래스를 만들어보자!


class Block {
  constructor(index, timestamp, data, previousHash = '') {
    this.index = index;
    this.timestamp = timestamp;
    this.data = data;
    this.previousHash = previousHash;
    this.hash = this.calculateHash();
  }

  calculateHash() {
    // 해시 계산 로직 (나중에 구현할 거야!)
    return "dummyHash";
  }
}

우와, 우리의 첫 번째 블록 클래스가 완성됐어! 😃 각 부분이 무슨 의미인지 살펴볼까?

index: 블록의 번호야. 몇 번째 블록인지 알려주지.
timestamp: 블록이 만들어진 시간이야. 마치 블록의 생일 같은 거지!
data: 이 블록에 저장할 데이터야. 거래 정보일 수도 있고, 다른 어떤 정보일 수도 있어.
previousHash: 이전 블록의 해시값이야. 이걸로 블록들이 서로 연결되는 거야.
hash: 이 블록의 고유한 해시값이야. 블록의 지문이라고 생각하면 돼.

여기서 중요한 건 calculateHash() 메소드야. 지금은 그냥 "dummyHash"라는 가짜 값을 반환하고 있지만, 나중에 이 부분을 제대로 구현할 거야. 이 메소드가 블록의 모든 정보를 바탕으로 고유한 해시값을 만들어낼 거거든.

2.2. 해시 함수 구현하기 🔐

자, 이제 진짜 해시 함수를 만들어볼 차례야. 해시 함수는 어떤 데이터를 입력받아서 고정된 길이의 문자열로 변환해주는 함수야. 블록체인에서는 이 해시값으로 블록을 식별하고 연결하지.

실제 블록체인에서는 SHA-256 같은 복잡한 암호화 알고리즘을 사용하지만, 우리는 학습 목적으로 좀 더 간단한 방식을 사용할 거야. JavaScript의 내장 함수를 이용해서 간단한 해시 함수를 만들어보자!


calculateHash() {
  const data = this.index + this.previousHash + this.timestamp + JSON.stringify(this.data);
  let hash = 0;
  for (let i = 0; i < data.length; i++) {
    const char = data.charCodeAt(i);
    hash = ((hash << 5) - hash) + char;
    hash = hash & hash; // Convert to 32bit integer
  }
  return hash.toString(16); // Convert to hexadecimal string
}

우와, 이게 바로 우리의 간단한 해시 함수야! 😎 이 함수가 하는 일을 간단히 설명해줄게:

블록의 모든 정보(인덱스, 이전 해시, 타임스탬프, 데이터)를 하나의 문자열로 합쳐.
그 문자열의 각 문자를 숫자로 변환하고, 그 숫자들을 조합해서 하나의 큰 숫자를 만들어.
마지막으로 그 숫자를 16진수 문자열로 변환해서 반환해.

이렇게 만든 해시값은 블록의 내용이 조금이라도 바뀌면 완전히 다른 값이 나와. 그래서 누군가 블록의 내용을 몰래 바꾸려고 해도 바로 알아챌 수 있는 거야!

💡 팁: 실제 블록체인에서는 더 복잡하고 안전한 해시 함수를 사용해. 나중에 더 공부하고 싶다면 'SHA-256' 알고리즘에 대해 찾아보는 것도 좋아!

2.3. 블록체인 클래스 만들기 🔗

이제 블록을 만들었으니, 이 블록들을 연결해서 체인을 만들 차례야. 블록체인 클래스를 만들어보자!


class Blockchain {
  constructor() {
    this.chain = [this.createGenesisBlock()];
  }

  createGenesisBlock() {
    return new Block(0, Date.now(), "Genesis Block", "0");
  }

  getLatestBlock() {
    return this.chain[this.chain.length - 1];
  }

  addBlock(newBlock) {
    newBlock.previousHash = this.getLatestBlock().hash;
    newBlock.hash = newBlock.calculateHash();
    this.chain.push(newBlock);
  }
}

우리의 블록체인 클래스가 완성됐어! 🎉 각 메소드가 하는 일을 살펴볼까?

constructor(): 블록체인을 시작할 때 제일 처음 블록(제네시스 블록)을 만들어.
createGenesisBlock(): 첫 번째 블록을 만드는 메소드야. 이전 해시가 없으니까 "0"으로 설정했어.
getLatestBlock(): 가장 최근에 추가된 블록을 반환해.
addBlock(): 새로운 블록을 체인에 추가해. 이때 새 블록의 previousHash를 설정하고, 해시를 계산해.

이제 우리는 블록을 만들고, 그 블록들을 체인으로 연결할 수 있게 됐어! 정말 대단하지 않아? 😄

2.4. 블록체인 사용해보기 🚀

자, 이제 우리가 만든 블록체인을 실제로 사용해볼 차례야. 간단한 예제를 통해 블록을 추가하고 전체 체인을 출력해보자!


// 블록체인 인스턴스 생성
let myCoin = new Blockchain();

// 새로운 블록 추가
myCoin.addBlock(new Block(1, Date.now(), { amount: 4 }));
myCoin.addBlock(new Block(2, Date.now(), { amount: 10 }));

// 전체 블록체인 출력
console.log(JSON.stringify(myCoin, null, 2));

이 코드를 실행하면, 우리가 만든 블록체인의 모든 블록을 볼 수 있어. 제네시스 블록부터 시작해서 우리가 추가한 두 개의 블록까지, 총 세 개의 블록이 연결된 걸 확인할 수 있을 거야.

출력 결과는 대략 이런 모습일 거야 (해시값은 매번 다르게 나올 수 있어):


{
  "chain": [
    {
      "index": 0,
      "timestamp": 1620,
      "data": "Genesis Block",
      "previousHash": "0",
      "hash": "98765432"
    },
    {
      "index": 1,
      "timestamp": 1621,
      "data": {
        "amount": 4
      },
      "previousHash": "98765432",
      "hash": "12345678"
    },
    {
      "index": 2,
      "timestamp": 1622,
      "data": {
        "amount": 10
      },
      "previousHash": "12345678",
      "hash": "87654321"
    }
  ]
}

와우! 우리가 직접 만든 블록체인이 실제로 동작하고 있어! 🎊 각 블록이 이전 블록의 해시를 가지고 있고, 그 해시를 기반으로 자신의 해시를 계산하는 걸 볼 수 있지? 이게 바로 블록체인의 핵심 아이디어야!

🚨 주의: 이 예제는 학습 목적으로 만든 아주 기본적인 형태의 블록체인이야. 실제 블록체인은 더 많은 기능과 보안 장치를 가지고 있어. 예를 들면, 작업 증명(Proof of Work) 시스템이나 블록 유효성 검증 같은 것들이 있지.

여기까지 왔다면, 넌 이미 블록체인의 기본 개념을 이해하고 간단한 구현까지 해낸 거야! 정말 대단해! 👏 이제 우리의 블록체인에 더 많은 기능을 추가하고 개선할 준비가 됐어. 다음 섹션에서는 우리의 블록체인을 좀 더 실제 블록체인처럼 만들어볼 거야. 기대되지 않아? 😉

3. 블록체인 개선하기: 더 안전하고 강력하게! 💪

자, 이제 우리의 블록체인을 조금 더 실제 블록체인처럼 만들어볼 거야. 실제 블록체인은 단순히 블록을 연결하는 것 이상의 기능을 가지고 있거든. 우리도 그런 기능들을 하나씩 추가해보자!

3.1. 블록 유효성 검증 기능 추가하기 🕵️‍♂️

블록체인의 가장 중요한 특징 중 하나는 한 번 기록된 데이터를 임의로 수정할 수 없다는 거야. 이를 위해 우리는 블록의 유효성을 검증하는 기능을 추가할 거야.

Blockchain 클래스에 다음 메소드를 추가해보자:


isChainValid() {
  for (let i = 1; i < this.chain.length; i++) {
    const currentBlock = this.chain[i];
    const previousBlock = this.chain[i - 1];

    // 현재 블록의 해시가 유효한지 확인
    if (currentBlock.hash !== currentBlock.calculateHash()) {
      return false;
    }

    // 이전 블록의 해시가 현재 블록의 previousHash와 일치하는지 확인
    if (currentBlock.previousHash !== previousBlock.hash) {
      return false;
    }
  }
  return true;
}

이 메소드는 블록체인의 모든 블록을 순회하면서 두 가지를 확인해:

각 블록의 해시가 올바른지 (블록의 내용이 변경되지 않았는지)
각 블록이 이전 블록과 올바르게 연결되어 있는지

만약 어느 하나라도 문제가 있다면 전체 체인이 유효하지 않다고 판단하는 거지. 이렇게 하면 누군가가 중간에 데이터를 조작하려고 해도 바로 알아챌 수 있어!

3.2. 작업 증명(Proof of Work) 구현하기 ⛏️

실제 블록체인에서는 새로운 블록을 추가할 때 '작업 증명'이라는 과정을 거쳐. 이건 새 블록을 추가하는 데 일정량의 컴퓨팅 파워를 사용하도록 강제하는 시스템이야. 비트코인에서는 이걸 '채굴'이라고 부르지.

우리도 간단한 작업 증명 시스템을 구현해볼 거야. Block 클래스에 다음 메소드를 추가해보자:


mineBlock(difficulty) {
  while (this.hash.substring(0, difficulty) !== Array(difficulty + 1).join("0")) {
    this.nonce++;
    this.hash = this.calculateHash();
  }
  console.log("Block mined: " + this.hash);
}

그리고 Block 클래스의 constructor에 this.nonce = 0;을 추가해줘. nonce는 '넌스'라고 읽는데, 한 번만 사용되는 임의의 수를 의미해.

이 메소드는 뭘 하는 걸까? 간단히 설명하자면: