이더리움과 비트코인의 블록체인 구조상의 차이점

이더리움(Ethereum)과 비트코인(Bitcoin)은 모두 분산된 블록체인 기술을 기반으로 한 대표적인 암호화폐이지만, 그 구조와 기능적 설계에는 여러 차이가 존재합니다. 특히 블록체인 구조 측면에서 두 네트워크는 각각의 철학과 목적에 따라 서로 다른 방식으로 데이터를 저장하고 처리합니다. 본 글에서는 이더리움과 비트코인의 블록체인 구조상의 차이점을 기술적 요소를 중심으로 비교 분석합니다.

1. 블록 구조(Block Structure)

비트코인 블록 구조

비트코인의 블록은 다음과 같은 구성요소로 이루어져 있습니다:

• 블록 헤더: 이전 블록 해시, 타임스탬프, 난이도 목표, 논스(nonce), 머클 루트 등 포함

• 트랜잭션 리스트: 해당 블록에 포함된 모든 비트코인 거래 내역

머클 트리(Merkle Tree)를 이용해 트랜잭션 무결성을 검증하며, 데이터 저장의 효율성과 보안성을 동시에 확보합니다.

이더리움 블록 구조

이더리움 블록은 보다 복잡한 구조를 가지고 있으며, 다음과 같은 세 가지 머클 트리를 포함합니다:

• Transactions Trie: 트랜잭션 정보 저장

• Receipts Trie: 각 트랜잭션 결과 및 로그 정보 저장

• State Trie: 계정 상태(잔액, 스마트 계약 코드 등) 저장

이더리움은 계정 기반(account-based) 모델을 사용하며, 블록마다 상태(state)가 지속적으로 변화합니다.

2. 트랜잭션 모델

비트코인: UTXO(Unspent Transaction Output)

비트코인은 거래에서 사용되지 않은 출력(UTXO)을 추적하여 잔액을 계산합니다. 하나의 트랜잭션은 입력과 출력으로 구성되며, 새로운 거래는 기존의 출력 값을 입력으로 참조해야 합니다.

이 모델은 병렬 처리와 개인 정보 보호 측면에서 유리하지만, 복잡한 상태 추적이 어렵습니다.

이더리움: 계정 기반(Account-based)

이더리움은 은행 계좌와 유사하게 계정 간의 잔액을 직접 변경하는 방식입니다. 각 계정은 고유한 주소, 잔액, 스마트 계약 코드, 상태 저장소를 가집니다.

이 구조는 상태 변경과 스마트 계약 호출을 직관적으로 구현할 수 있지만, 병렬 처리에는 제약이 있습니다.

3. 스마트 계약과 상태 저장

비트코인은 스크립트라는 간단한 프로그래밍 언어를 제공하지만, 조건문이나 루프 같은 복잡한 로직은 구현이 불가능합니다. 그 목적이 '디지털 금'이라는 단순한 가치 저장이기 때문입니다.

반면 이더리움은 Turing-complete한 프로그래밍 언어(Solidity 등)를 이용해 복잡한 스마트 계약을 작성할 수 있으며, 이러한 계약의 상태를 블록체인에 저장합니다. 따라서 블록에는 잔액 외에도 상태(State) 정보가 포함됩니다.

4. 블록 생성 주기

- 비트코인: 평균 10분마다 하나의 블록 생성
- 이더리움: 평균 12초마다 하나의 블록 생성 (이더리움 2.0 이후 약 6~12초 내외로 유지)

이더리움은 더 짧은 시간 간격으로 블록을 생성하여 빠른 반응성과 처리 속도를 제공합니다. 반면 비트코인은 높은 보안성과 안정성에 중점을 둡니다.

5. 머클 트리 구조 비교

비트코인은 단일 머클 트리만을 사용하여 트랜잭션 해시들을 루트 노드로 통합합니다. 이 구조는 단순하지만 스마트 계약 실행 및 상태 기록에는 부족합니다.

이더리움은 세 개의 트라이(Trie) 구조를 사용하여 트랜잭션, 수신 결과, 상태 정보를 분리 저장합니다. 이는 복잡한 상태 추적과 스마트 계약 실행을 가능하게 하는 핵심 구조입니다.

6. 가상 머신과 스크립트

비트코인은 제한된 스크립트 언어를 통해 조건부 지급, 멀티시그 같은 기능을 수행할 수 있지만, 루프나 복잡한 연산은 지원하지 않습니다.

이더리움은 EVM(Ethereum Virtual Machine)이라는 가상 머신을 통해 스마트 계약을 실행하며, 다양한 연산이 가능한 완전한 프로그램 환경을 제공합니다.

결론

비트코인은 단순하고 안정적인 블록체인 구조를 바탕으로, 디지털 화폐로서의 신뢰성과 보안성을 추구합니다. UTXO 기반 모델과 단일 머클 트리 구조는 투명성과 무결성을 강화하는 데 중점을 둡니다.

반면 이더리움은 복잡한 응용이 가능한 계정 기반 모델과 다중 트리 구조를 갖추고 있어, 스마트 계약 및 탈중앙화 애플리케이션을 위한 플랫폼으로 발전하고 있습니다. EVM과 빠른 블록 생성 주기를 통해 높은 확장성과 기능성을 제공하며, 다양한 산업 영역에서 활용되고 있습니다.

결과적으로, 비트코인은 '디지털 금'으로서의 역할에 충실하고, 이더리움은 '탈중앙화 컴퓨팅 플랫폼'으로서의 기능을 확장하고 있는 구조적 차이를 지니고 있습니다.