Geth client 설치부터 사설 블록체인 시작까지

본 포스팅은 ubuntu 16.x 버전을 기준으로 작성되었습니다.

### 1. 이더리움 설치

```bash
sudo apt-get install software-properties-common
sudo add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
sudo apt-get update
sudo apt-cache madison geth
sudo apt-get -y install ethereum
```

### 2. geth 실행 확인해보기

```bash
deploy@jayg-blockchain2:~$ geth
INFO [07-03|10:55:27] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25
INFO [07-03|10:55:27] Starting peer-to-peer node               instance=Geth/v1.8.11-stable-dea1ce05/linux-amd64/go1.10
INFO [07-03|10:55:27] Allocated cache and file handles         database=/home/deploy/.ethereum/geth/chaindata cache=768 handles=1024
INFO [07-03|10:55:27] Initialised chain configuration          config="{ChainID: 1 Homestead: 1150000 DAO: 1920000 DAOSupport: true EIP150: 2463000 EIP155: 2675000 EIP158: 2675000 Byzantium: 4370000 Constantinople: <nil> Engine: ethash}"
INFO [07-03|10:55:27] Disk storage enabled for ethash caches   dir=/home/deploy/.ethereum/geth/ethash count=3
INFO [07-03|10:55:27] Disk storage enabled for ethash DAGs     dir=/home/deploy/.ethash               count=2
INFO [07-03|10:55:27] Initialising Ethereum protocol           versions="[63 62]" network=1
INFO [07-03|10:55:27] Loaded most recent local header          number=0 hash=d4e567…cb8fa3 td=17179869184
INFO [07-03|10:55:27] Loaded most recent local full block      number=0 hash=d4e567…cb8fa3 td=17179869184
INFO [07-03|10:55:27] Loaded most recent local fast block      number=0 hash=d4e567…cb8fa3 td=17179869184
INFO [07-03|10:55:27] Loaded local transaction journal         transactions=0 dropped=0
INFO [07-03|10:55:27] Regenerated local transaction journal    transactions=0 accounts=0
INFO [07-03|10:55:27] Starting P2P networking
INFO [07-03|10:55:29] UDP listener up                          self=enode://78fe76020fb45f87bc6633033c9a176893601f10b45e7347b34a9f0036236b72713b9dd2fb29249d95b9e64cc7da50e94899a87357e5dd1c47f9837abe16976b@[::]:30303
INFO [07-03|10:55:29] RLPx listener up                         self=enode://78fe76020fb45f87bc6633033c9a176893601f10b45e7347b34a9f0036236b72713b9dd2fb29249d95b9e64cc7da50e94899a87357e5dd1c47f9837abe16976b@[::]:30303
INFO [07-03|10:55:29] IPC endpoint opened                      url=/home/deploy/.ethereum/geth.ipc
```

정상적으로 설치 된 것 같습니다.

### 3. Account 만들기

```bash
deploy@jayg-blockchain3:~$ geth --datadir ./ethereum/data/ account new
INFO [07-03|10:42:38] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25
Your new account is locked with a password. Please give a password. Do not forget this password.
Passphrase:
Repeat passphrase:
Address: {44e74080949320292839b9a0df55e4459dd51434}
```

암호를 입력하면 어카운트가 생성 됩니다.

### 4. Account 확인하기

```bash
deploy@jayg-blockchain3:~$ geth --datadir ./ethereum/data/ account list
INFO [07-03|10:42:57] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25
Account #0: {44e74080949320292839b9a0df55e4459dd51434} keystore:///home/deploy/ethereum/data/keystore/UTC--2018-07-03T01-42-40.966434322Z--44e74080949320292839b9a0df55e4459dd51434
```

### 5. Genesis block 만들기

Genesis Block은 블록체인에서 가장 첫번째로 생성되는 블록으로, 이전 블록에 대한 정보를 갖고 있지 않은 유일한 블록입니다. 이더리움은 이 블록에 많은 것들을 저장할 수 있도록 다양하나 옵션을 지원하며, 원하는 옵션을 구현함으로써 사설 블록체인 네트워크를 구축할 수 있습니다. 네트워크에 참여하는 노드들은 모두 이 블록을 가지고 있어야 참여할 수 있습니다.

```json
{
  "config": {
    "chainId": 15,
    "homesteadBlock": 0,
    "eip155Block": 0,
    "eip158Block": 0
  },
  "difficulty": "20",
  "gasLimit": "2100000",
  "alloc": {
    "44e74080949320292839b9a0df55e4459dd51434": { "balance": "300000" }
  }
}
```

- `config`: 이더리움관련 설정이 들어 있습니다.

- `config.chainId`: chain id는 현재 chain을 구별하는 값이며, [replay attack](https://en.wikipedia.org/wiki/Replay_attack)으로 부터 보호해주는 역할을 합니다. replay attack이란, 네트워크 공격의 한 종류로, 유효한 데이터 전송을 악의적으로 반복시키거나 지연시키는 공격의 일종입니다.

- `config.homesteadBlock`: homestead는 이더리움의 4단계 로드맵 중 두번째 메이저 단계입니다. [여기](http://news.joins.com/article/22016484)를 참조하시면 됩니다. 0은 여기서 true 정도를 의미한다고 생각하시면 됩니다.

- `config.epi155Block`: eip는 Ethereum Imporvement Proposal의 약자로, 개발자들이 이더리움을 업그레이드 하기 위해 제안된 아이디어를 의미합니다. 여기서느 epi155를 채택한다는 뜻이 되겠네요. 155 는 chainId와 마찬가지로, replay attack을 막기 위한 설정입니다. [여기](https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-155.md)를 참조하세요.

- `config.eip158Block`: state clearing입니다. 어카운트에서 상태 변경이 이루어지고, 이 변경으로 인해 계정 의 상태가 nonce=0, balance=0, code 및 storage가 빈 값이 되면 어카운트를 삭제한다는 것을 의미합니다. [여기](https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-158.md)를 참조하세요.

위 4가지 설정은 사설 블록체인을 만들 때 기본적으로 동일한 설정입니다.

- `difficulty`: 채굴 난이도 입니다. 값이 클 수록 채굴 난이도가 상승하고, 채굴에 오래 걸리니까 낮은 값으로 정해두었습니다.
- `gasLimit`: 블록당 가스(수수료)의 제한입니다. 몇 개의 거래를 하나의 블록에 담을 수 있는 지 결정하는데 필요한 옵션이고, 클 수록 거래를 & 테스트를 많이 할 수 있으므로 씨게 잡아둡시다.
- `alloc`: 블록생성과 동시에, 여기에 주소를 적어두면 이더를 원하는 만큼 이더를 보낼 수 있습니다.

#### 그 밖에 안넣은 값

- `parentHash`: 제네시스 블록은 부모가 없기 때문에 (ㅠㅠ), 넣지 않았습니다.
- `coinbase`: 블록 채굴시 주어지는 보상입니다. 어차피 내맘대로 alloc을 하는데, 채굴 보상이 의미가 없죠.
- `nonce`, `mixhash`: 이 두 개는 블록이 제대로 채굴되었는지 증명해주는 옵션입니다. 블록체인의 증명을 위해서는 mixhhash와 nonce가 조합된 hash 값이 일정한 수 이하인 nonce를 찾는데, 가장 최근에 추가된 블록의 헤더의 해시가 nonce 값의 조합으로 일정 수를 찾아 작업증명을 완료 하게 됩니다. 이를 가지고 있는 이유는, 공격자가 잘못된 nonce로 블록을 만들 경우, 이것이 위조되었는지 빠르게 확인하기 위해서 입니다. mixhash는 nonce를 찾기 위한 중간 계산 값입니다. 두 옵션 모두 '블록이 제대로 만들었는지 증명하는 용도' 로 이해하면 됩니다. 이 역시 제네시스 블록에서는 의미가 없는데, (어차피 채굴이 아니고 내가 만든거니깐) 랜덤한 값을 넣어서 다른 누군가 우연히 똑같은 제네시스블록으로 체인을 연결하지 않도록 할 수도 있습니다.
- `timestamp`: 해당 블록이 취득된 시점을 의미하는 값으로, 유닉스 타임스탬프 값이 들어갑니다. 어차피 최초의 블록이므로, 0 (0x00) 으로 설정해도 됩니다. 이는 블록간의 순서 및 난이도 조절 (간격이 짧으면 쉽고, 길면 어렵고)을 위해 쓰입니다.

파일을 생성하고, 제네시스 블록으로 시작합니다.

```bash
deploy@jayg-blockchain3:~$ touch genesis.json
deploy@jayg-blockchain3:~$ geth --datadir ./ethereum/data/ init ./genesis.json
INFO [07-03|11:57:49] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25
INFO [07-03|11:57:49] Allocated cache and file handles         database=/home/deploy/ethereum/data/geth/chaindata cache=16 handles=16
INFO [07-03|11:57:49] Writing custom genesis block
INFO [07-03|11:57:49] Persisted trie from memory database      nodes=1 size=143.00B time=71.193µs gcnodes=0 gcsize=0.00B gctime=0s livenodes=1 livesize=0.00B
INFO [07-03|11:57:49] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                                 hash=e41c72…24d37b
INFO [07-03|11:57:49] Allocated cache and file handles         database=/home/deploy/ethereum/data/geth/lightchaindata cache=16 handles=16
INFO [07-03|11:57:49] Writing custom genesis block
INFO [07-03|11:57:49] Persisted trie from memory database      nodes=1 size=143.00B time=52.505µs gcnodes=0 gcsize=0.00B gctime=0s livenodes=1 livesize=0.00B
INFO [07-03|11:57:49] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                                 hash=e41c72…24d37b

```

### 6. 이더리움 네트워크 실행하기

```bash
deploy@jayg-blockchain3:~$ geth --identity 'PrivateNetwork' --datadir ./ethereum/data/ -port '33333' --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcport '8123' --rpccorsdomain '*' --nodiscover --networkid 1900 --nat 'any' --rpcapi 'db,eth,net,web3,miner' console
INFO [07-03|12:07:27] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25
INFO [07-03|12:07:27] Starting peer-to-peer node               instance=Geth/PrivateNetwork/v1.8.11-stable-dea1ce05/linux-amd64/go1.10
INFO [07-03|12:07:27] Allocated cache and file handles         database=/home/deploy/ethereum/data/geth/chaindata cache=768 handles=1024
INFO [07-03|12:07:27] Initialised chain configuration          config="{ChainID: 15 Homestead: 0 DAO: <nil> DAOSupport: false EIP150: <nil> EIP155: 0 EIP158: 0 Byzantium: <nil> Constantinople: <nil> Engine: unknown}"
INFO [07-03|12:07:27] Disk storage enabled for ethash caches   dir=/home/deploy/ethereum/data/geth/ethash count=3
INFO [07-03|12:07:27] Disk storage enabled for ethash DAGs     dir=/home/deploy/.ethash                   count=2
INFO [07-03|12:07:27] Initialising Ethereum protocol           versions="[63 62]" network=1900
INFO [07-03|12:07:27] Loaded most recent local header          number=0 hash=e41c72…24d37b td=20
INFO [07-03|12:07:27] Loaded most recent local full block      number=0 hash=e41c72…24d37b td=20
INFO [07-03|12:07:27] Loaded most recent local fast block      number=0 hash=e41c72…24d37b td=20
INFO [07-03|12:07:27] Regenerated local transaction journal    transactions=0 accounts=0
INFO [07-03|12:07:27] Starting P2P networking
INFO [07-03|12:07:27] RLPx listener up                         self="enode://08a5d152bedf418cc043b439737bb8f2203e0da33892cf7f1779bed890714f02cb7202394a7f95c12b69fd9696872aeea7ae5071d51b94d637b5c3e48723bd9d@[::]:33333?discport=0"
INFO [07-03|12:07:27] IPC endpoint opened                      url=/home/deploy/ethereum/data/geth.ipc
INFO [07-03|12:07:27] HTTP endpoint opened                     url=http://0.0.0.0:8123                 cors=* vhosts=localhost
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/PrivateNetwork/v1.8.11-stable-dea1ce05/linux-amd64/go1.10
INFO [07-03|12:07:27] Etherbase automatically configured       address=0x44E74080949320292839B9A0df55e4459dD51434
coinbase: 0x44e74080949320292839b9a0df55e4459dd51434
at block: 0 (Thu, 01 Jan 1970 09:00:00 KST)
 datadir: /home/deploy/ethereum/data
 modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0
```

짜잔


Geth client 설치부터 사설 블록체인 시작까지 본 포스팅은 ubuntu 16.x 버전을 기준으로 작성되었습니다.  ### 1. 이더리움 설치  ``` sudo apt-get install software-properties-common sudo add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum sudo apt-get u...

이더리움 - 프라이빗 블록체인 만들기 (1)

유권자의 개인정보보호를 극대화 하는 스마트 컨트랙트를 활용한 이사회 투표

[원문](https://eprint.iacr.org/2017/110.pdf)

이더리움은 비트코인 다음가는 두번째로 유명한 암호화폐다. 이더리움은 기본적으로 비트코인의 블록체인을 기반으로 하고 있으며, 이 블록체인은 탈중앙화 되고 개방되어 있는 P2P 네트워크를 기반으로 유지 되고 있다. 블록체인은 중앙에서 금융 원장을 관리하는 것을 제거하기 위해 만들어 졌다. 오늘날 많은 연구원들은 블록체인을 IOT, 헬스케어 와 같은 다양한 문제를 해결하는데 적용하고자 노력하고 있다.

이 논문에서는, 블록체인을 활용한 탈중앙화 인터넷 투표를 구현하려고 한다. 검증 가능성을 제공하는 E-voting 프로토콜은 일반적으로 모든 유권자들에게 일관된 견해를 제공하는 공개 게시판의 존재를 가정한다. 현실적인 예로  International Association of Cryptologic Research(국제 암호학회)에서 하는 선거를 들 수 있다. 이들은 Helois 투표 시스템이라고 하는, 단일 웹서버에 구현된 투표 시스템을 사용한다. 이 서버는 신뢰할 수 있는 정보를 모든 유권자에게 제공한다. 이러한 '신뢰를 가정하는' 것이 아닌, 블록체인에서 실제로 구현가능한 공공 게시판을 구현해보고자 한다. 더 나아가, 유권자들 사이에서 의사 소통을 조정할 책임 이 있는 분산된 선거 환경 또한 고려 해본다. 이를 위해, 블록체인의 기본인 P2P네트워크가 인증된 브로드캐스트 채널로서 적절한지도 탐구하였다.

그러나 현재까지는, 비트코인과 이더리움 모두 확장성 이슈가 발목잡고 있다. 비트코인은 초당 최대 7개의 트랜잭션만 처리가 가능하며, 각 트랜잭션은 임의의 데이터를 저장하는데 80바이트만 사용할 수 있다. 반면에 이더리움은 Gas metric을 사용하여 연산과 저장을 명시적으로 실행하고, 네트워크는 사용자가 사용할 수 있는 가스를 제한해 두었다. 이러한 이유 때문에, 이들 블록체인은 국가적인 크기의 선거를 수행하기에 적합하지 않다. 이러한 이유로, 블록체인을 활용한 작은 그룹의 투표 (40명정도)를 블록체인으로 구현할 수 있는 방안에 대해 연구하였다.

비트코인이 아닌 이더리움이 선택된 이유는 간단하다. 이더리움의 스마트 컨트랙트는 프로그래밍언어를 표현할 수 있으며, 이 코드들은 블록체인에 곧바로 저장될 수 있다. 더욱 중요한 것은, 모든 참가자들이 P2P네트워크 상에서 독립적으로 계약 코드를 실행하고 그 결과를 통해 합의에 도달하게 되는 것이다. 이 뜻은, 유권자가 프로토콜의 정상적인 실행을 확인하기 위해 모든 연산을 각자가 할 필요가 없다는 것이다. 대신 유권자들은 이더리움이 제공하는 합의 컴퓨팅을 신뢰하여 프로토콜의 올바른 실행을 보장받을 수 있는 것이다.

## 이더리움을 활용한 공개 투표 네트워크

이 논문에서 실제로 해당 시스템을 만들어서 깃헙에 공개하였다. [링크](https://github.com/stonecoldpat/anonymousvoting) 모든 유권자가 접근하여 투표하는 인터페이스를 웹 기반으로 제작하였다. 브라우저는 서버에서 실행중인 이더리움 데몬과 상호작용하며, 이러한 프로토콜은 5가지의 스테이지로 구성되어 있고 유권자는 두개에서 최대 3개의 액션을 취해야 한다.

### 구조

여기에는 두 종류의 스마트 컨트랙트가 있으며 모두 이더리움의 solidity language로 구현되어 있다. 첫번째 컨트랙트는 voting contract다. 이는 투표를 위한 프로토콜로, 투표과정을 컨트롤 하고 Open Vote Network상에 시는 두종류의 [영지식증명](https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%98%81%EC%A7%80%EC%8B%9D_%EC%A6%9D%EB%AA%85) 을 검증한다. 이는 모든 유권자들에게 동일한 암호화 코드를 주어 이더리움 네트워크과 연결될 필요없이 로컬 환경에서 사용할 수 있게 해준다. 그리고 사용자들에게는 아래의 3가지 페이지가 주어진다

![Ethereum-election-5-stages](../images/Ethereum-election-5-stages.png)

- 선거 관리자 (admin.html): 여기에는 유권자 목록과 선거에 필요한 질문, 그리고 투표가 제시간에 끝날 수 있도록 설정할 수 있다.
- 유권자 (voter.html): 선거에 등록하고, 단 한번 투표를 할 수 있다.
- 관찰자 (livefeed.html): 선거에서 발생하는 일련의 과정을 지켜 볼 수 있음.

이를 위해서는 선거 관리자와 유권자들은 각각 이더리움 어카운트를 갖고 있다는 것을 가정했다. 유저는 자신의 이더리움 어카운트를 자신의 프라이빗 키로 잠금을 해제할 수 있고, 웹브라우저를 통해 바로 인증할 수 있다. 유저는 이더리움 월렛을 활용할 필요가 없고, 이런 이더리움 클라이언트는 데몬에서 백그라운드로 이루어진다.

### 투표단계

#### SETUP

선거 관리자는 유권자들의 계정을 인증하고, 투표가능한 유권자 정보를 얻기 위해 voting contract를 업데이트 한다. 그리고 투표가 가능한 시간도 설정한다.

- $$t_{finishRegistration}$$: 모든 유권자들은 그들의 voting key $$g^{x_i}$$를 이 시간내에 등록해야 한다.
- $$t_{beginElection}$$: 이더리움에 알릴 투표 시작 시간
- $$t_{finishCommit}$$: 모든 유권자들은 반드시 그들의 투표 $$H(g^{x_iy_i}g^{v_i})$$
를 이 시 간내에 커밋해야 한다.(옵션)
- $$t_{finishVote}$$: 모든 유권자들은 $$g^{x_iy_i}g^{v_i}$$를 이 시간내에 투표해야한다.
- $$\pi$$: 유권자에게 투표시간을 주기위해 투표단계가 활성화 되어야 하는 최소 기간

관리자는 또한 투표용 질문인 $$d$$ 를 설정할 수 있으며, 커밋스테이지가 필요한지도 결정할 수 있다. 마지막으로, 이더리움에 SINGUP 스테이지로 넘어감을 알려야한다.

#### SINGUP

모든 가능한 유권자들은 투표용 질문과 관리자가 설정한 파라미터들을 본뒤에 등록을 해야한다. 등록을 위해서는 투표용 키잉ㄴ $$g^{x_i}$$와 $$ZKP(x_i)$$가 필요하다. 이 키와 proof $$d$$와 함께 이더리움으로 보내진다. 이더리움은 $$t_{finishRegistration}$$ 이 지난 뒤에는 이를 허용하지 않는다. 관리자sms COMMIT 이나 VOTE 단계로 넘어감을 이더리움에 알려야 하고, 모든 유권자들의 재생성된 키 $$g^{y_0}, g^{y_1}, g^{y_2} ... g^{y_n}$$ 는 이러한 전환 되는 동안 이더리움에서 계산된다.


#### COMMIT (옵션)

모든 유권자들은 이더리움 블록체인에 그들의 해쉬를 $$H(g^{x_iy_i}g^{v_i})$$ 올린다. 블록체인 이 이를 최종적으로 받아드리면, contract는 자동적으로 VOTE stage로 넘어간다.


#### VOTE

모든 유권자들은 그들의 암호화된 투표권 $$g^{x_iy_i}g^{v_i}$$ 를 올리고 이를 영지식증명을 통해 증명한다. 투표가 이더리움에 의해 받아지면 deposit $$d$$가 유권자에게 환불된다. 투표 관리자는 이더리움이 최종적인 투표권이 행사되었음을 알리게 되면 이를 인지하게 된다.

#### TALLY

투표관리자는 이더리움에게 개표를 알린다. 이더리움은 이산대수를 무작위로 대입하여 yes vote의 개수를 구한다.

이전에 언급했듯, Open Vote Network는 모든 유권자들로 하여금 그들의 표에대해 개표연산을 요구한다. 이과정에서 deposit $$d$$는 등록된 유권자들에게 투표를 할 수 있는 경제적인 인센티브를 의미한다. 이는 voting protocol에 정상적으로 투표가 진행되었다면 되돌아오고, 그렇지 않다면 돌려받지 못한다.


이러한 방식을 활용하여 투표를 구현한 결과, 유권자당 최소 약 $0.73이 필요한 것이 밝혀졌다. 이는 유권자에게 최대한의 개인정보보호를 제공함과 동시에 공개적으로 검증가능하다는 것을 보았을때, 충분히 합리적인 비용으로 간주 될 수 있다. 이 논문은 블록체인을 활용한 최초의 탈중앙화된 인터넷 투표 프로토콜을 구현한 것이다. 단순히 이더리움 블록체인을 공공 게시판 성격으로 활용한 것 뿐 만 아니라 투표 프로토콜의 올바른 실행을 보장하는 컨센서스 플랫폼으로 사용한 것에 의의가 있다.
향후 블록체인을 활용하여 국가단위의 선거를 치룰 수 있는 지 또한 알아야할 논제로 남게 되었다. 만약 이것이 가능하다면, 이 구현을 위한 전용 블록체인이 필요해 질 수도 있다. 예를 들어, 오로지 e-voting 스마트 컨트랙트만을 담는 이더리움 스타일의 블록체인이 될 수 도 있다. 이 새로운 블록체인은 더 많은 정보를 담기 위해 큰 블록사이즈가 필요할 것이고, 아마도 RSCoin과 비슷한 중앙 집중형식으로 유지 될 수도 있다.

 > RSCoin은 중앙집중화된 코인으로, 중앙은행에서 완전히 통제할 수 있는 비트코인이라고 볼 수 있습니다. 자세한 내용은 [여기](https://totalbitcoin.org/rscoin-a-centralized-version-of-bitcoin/)를 참조해주세요.


유권자의 개인정보보호를 극대화 하는 스마트 컨트랙트를 활용한 이사회 투표 [원문](https://eprint.iacr.org/2017/110.pdf)  이더리움은 비트코인 다음가는 두번째로 유명한 암호화폐다. 이더리움은 기본적으로 비트코인의 블록체인을 기반으로 하고 있으며, 이 블록체인은 탈중앙화 되고 개방되어 있는 P2P 네트워크를 기반으로 유지 되고 ...

Ethereum) 이더리움으로 구현한 선거 시스템

이더리움 - 차세대 스마트 컨트랙트와 탈중항화 애플리케이션 플랫폼

> 정확한 원문 해석은 [번역본](https://github.com/ethereum/wiki/wiki/%5BKorean%5D-White-Paper#%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%A6%AC%EC%9B%80)에서 참고하는 것이 더 좋습니다.

이더리움 백서
[원문](https://www.weusecoins.com/assets/pdf/library/Ethereum_white_paper-a_next_generation_smart_contract_and_decentralized_application_platform-vitalik-buterin.pdf)


## 이더리움

이더리움의 목적은 스크립팅의 개념과 on-chain-meta-protocols, 그리고 알트코인의 기능을 한데 묶은 것이다. 나아가 개발자로 하여금 임의로 합의기반 애플리케이션을 작성할 수 있게 하여 확장성, 표준성, 기능적 완정성, 개발의 편의성을 제공하고 나아가 이러한 패러다임을 한번에 달성할 수 있게 끔 하는 것이다. 이더리움은 블록체인이라는 근본적인 기반을 제공하여 이러한 것을 달성하였다. 누구든지 스마트 컨트랙트, 분산 애플리케이션을 작성하고, 소유권에 대한 임의의 규칙, 트랜잭션형식, 상태변환 함수 등을 생성할 수 있다. 이는 비트코인의 스크립팅 보다 훨씬 더 강력한 기능을 제공하는 것이다.

### 이더리움 어카운트

이더리움에서 상태는 어카운트라고 하는 오브젝트로 구성되어 있다. 어카운트는 다음 네개로 구성되어 있다.
- Nonce: 각 트랜잭션이 한번만 처리되게 하는 카운터
- 현재 어카운트의 이더 잔고
- 어카운트의 계약코드
- 어카운트 저장공간 (디폴트로 비어있음)

이더는 이더리움의 기본 내부 암호-연료고, 이는 트랜잭션의 수수료를 지불하는데 사용한다. 이런 어카운트는 두가지 종류가 있다.

- 외부소유 어카운트: 아무런 코드도 없고, 여기서 메시지를 보내기 위해서는 새로운 트랜잭션을 만들고 서명을 해야 한다.
- 컨트랙트 어카운트: 메시지를 받을 때 마다 자신의 코드를 활성화 시키고, 메시를 읽거나 내부 저장공간에 기록하고, 다른 메시지를 기록하거나 컨트랙트를 차례로 생성하게 된다. 여기서 컨트랙트란 메시지나 트랜잭션이 도착하면 일정한 코드를 실행하고, 자신의 잔고와 변수를 추적하기위해 키/값 저장소를 통제하는 역할을 한다.

### 메시지와 트랜잭션

트랜잭션이란 외부 소유 어카운트가 보낼 메시지를 가지고 있는 서명된 데이터 패키지를 의미한다. 트랜잭션은 아래오 같이 구성되어 있다.

- 메시지 수신처
- 발신처를 확인할 수 있는 서명
- 보내는 이더의 양
- 옵셔널 데이터 필드
- STARTGAS (트랜잭션 실행이 수행되도록 허용된 최대 계산 수)
- GASPRICE (수수료)


처음 세 항목은 모든 코인에서 표준적으로 사용되는 값이다. STARTGAS와 GASPRICE는 계산낭비 드응 ㄹ방지하기 위해 각각 트랜잭션의 코드 실행 단계를 제한 하는 역살을 한다. 보통 1gas이지만, 더 많이 드는 경우도 있다. 트랜잭션의 모든 데이터는  바이트당 5gas 의 수수료가 든다.

### 메시지

컨트랙트는 다른 컨트랙트에 메시지를 전달 할 수 있다. 메시지는 다음의 것을 포함한다

- 메시지 발신처
- 메시지 수신처
- 메시지와 전달되는 이더
- 선택적 필드
- GASPRICE


### 이더리움의 상태변환 함수

![Ethereum-state-transition-function](../images/ethereum-state-transition-function.png)


1. 트랜잭션이 형식에 맞는지, 서명이 유효한지, Nonce가 발신자의 Nonce와 같은지 확인한다. 그렇지 않으면, 에러를 반환한다.
2. 거래수수료 STARTGAS * GASPRICE를 계산하고, 서명을 이용하여 발신자의 주소를 결정한다. 발신자의 잔고에서 해당 금액을 제외하고, 발신자의 Nonce를 증가시킨다. 잔고가 충분치 않으면 에러를 반환한다.
3. GAS를 STARTGAS와 일치키기고, 바이트당 특정 가스를 거래의 비용으로 지불한다.
4. 발신자의 어카운트에서 수신자의 어카운트로 거래 비용을 송금한다. 만약 수신자의 계정이 없다면, 만든다. 만약 수신자의 어카운트가 컨트랙트라면, 컨트랙트 코드를 끝까지 또는 GAS 가 다 소모될때 까지 수행한다.
5. 발신자가 잔고가 없거나, 코드 실행을 위한 가스가 부족하면 모든 상태를 원상복귀 시킨다. 여기에서 수수료 지불은 제외되고, 수수료는 채굴자 어카운트에 더해지게 된다.

메시지 실행시 가스가 부족하게 되면 ,실행과 그 실행에 의해 실행된 다른 실행들은 모두 되돌려 지만, 그 부모 실행은 돌려질 필요가 없다. 이는 컨트랙트가 다른 컨트랙트를 호출하는 것은 안전하다는 것을 의미한다.


### 코드 실행

이더리움 컨트랙트는 EVM code라고 불리우는 로우레벨 스택기반 바이트 코드 언어에서 실행된다. 보통 코드 실행은 0부터 현재 카운터를 증가시키면서 반복저긍로 연산을 수행하는 무한루프이고, 코드가 마지막에 도달하거나, 오류, STOP, RETURN 등을 만나면 멈춘다. 연산 수행을 위해서는 데이터를 저장하는 아래 세가지 타입의 공간에 접근 가능해야 한다.

- 스택: LIFO 컨테이너
- 메모리: 무한대로 확장가능한 바이트 배열
- 컨트랙트의 영구 저장소: 키/값 저장소. 계산이 끝나면 스택과 메모리 처럼 리셋 되지 않고 영구적으로 저장된다.

### 블록체인과 채굴

![Ethereum-blockchain](../images/ethereum-blockchain.png)

비트코인 블록체인과 유사하지만, 어느정도 차이점이 있다. 이더리움은 비트코인과 다르게 트랜잭션 리스트와 최근 상태 복사본을 가지고 있다는 것이다. 블록넘버와 난이도 또한 블록내에 저장되다. 블록 검증 알고리즘은 아래와 같다.

1. 참조하고 있는 이전 블록이 존재하고 유효한지 확인한다.
2. 현재 타임스탬프가 이전 것보다 크고, 현 시점 기준 15 후보다 작은 값인지 확인한다
3. 블록넘버, 난이도, 트랜잭션 루트, 삼촌루트 (Uncle root?) 가스 제한 등이 유효한지 확인한다.
4. 블록에 포함된 작업증명이 유효한지 확인한다
5. S[0] 가 이전 블록의 상태 루트라고 가정하자.
6. TX가 n개의 트랜잭션을 가진 블록이라고 하자.  0 부터 n-1에 대해, S[i+1] = APPLY(S[i], TX[i]) 로 설정하자. 애플리케이션이 오류를 뱉거나, 이 시점까지 블록에서 소모된 총 gas가 GASLIMIT를 초과하면 오류를 반환한다.
7. 채굴자에게 지불된 보상블록을 S[n] 덧붙힌 뒤에 이것을 S_FINAL이라고 한다.
8. S_FINAL의 머클 트리 루트가 블록헤더와 같고 있는 최종상태 루트와 같은지 확인한다. 같으면 유효, 다르면 유효하지 않은 것으로 판단한다.

## 애플리케이션

이더리움을 이용하면, 총 세가지 종류의 애플리케이션을 제작할 수 있다.

- 돈과 직접 연관된 컨트랙트를 계약 참여자로 하여금 강력하게 설정하고 관리하게 끔 하는 금융 애플리케이션
- 금전이 관여 되어 있지만, 상당부분 비 화폐적인 면이 존재하는 계약을 위한 애플리케이션
- 온라인투표, 분권형 거버넌스와 같이 금용과 관련성이 아예 없는 애플리케이션


## 결론

이더리움 프로토콜은 범용적인 프로그래밍 언어를 통해, 블록체인상 에스크로나 인출한도 설정, 금전계약 등의 기능을 제공하는 가상화폐의 업그레이드 버전으로 구성되어 있다. 이더리움 프로토콜은 이런 기능을 직접 제공하는 것이 아니라, 튜링완전 언어를 통해 거의 모든 형태의 이체방식이나 애플리케이션을 만들어낼 수 있도록 지원한다. 이더리움은 단순 화폐 차원을 뛰어 넘는다. 분산저장공간이나, 분산컴퓨팅, 분산예측시장 프로토콜은 이더리움이 할 수있는 많은 응용개념 중 하나에 불과하다. 이러한 새로운 개념들은 이더리움이 컴퓨터 산업의 효율성을 폭발적으로 증강시킬 수 있는 가능성을 가지고 있으며, P2P프로토콜에 경제적인 레이어를 씌워 엄청난 혁신을 가져올 수 있을 것이다. 마지막으로, 컴퓨터나 금융이 관련없는 분야에서도 다양한 애플리케이션이 나올 것이다.

이더리움 프로토콜이 제공하는 임의상태변환이라는 개념은 잠재력을 지닌 플랫폼을 만들 수 있게 해준다. 기존의 하나의 목적에 특화된 폐쇄된 구조와 달리, 이더리움은 자유롭게 조정이 가능한 오픈된 구조다 이더리움이 몇년이내에 다양한 분야에서 많은 분야의 서비스를 설께할 수 있도록 튿화된 기반이 될 수 있을 것이다.


이더리움 - 차세대 스마트 컨트랙트와 탈중항화 애플리케이션 플랫폼 > 정확한 원문 해석은 [번역본](https://github.com/ethereum/wiki/wiki/%5BKorean%5D-White-Paper#%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%A6%AC%EC%9B%80)에서 참고하는 것이 더 좋습니다.  이더리움 백서 [원문](https://ww...

yceffort

ethereum

이더리움 - 프라이빗 블록체인 만들기 (1)

Ethereum) 이더리움으로 구현한 선거 시스템

Ethereum) 이더리움 백서 요약