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비트코인 코어를 구현하면서 배우는 비트코인 이론과 실제

비트코인은 블록체인 기술의 집약체입니다. 이더리움, 이오스 같은 2, 3세대 블록체인은 비트코인을 바탕으로 확장, 발전한 개념입니다. 디앱 개발에서 머무르지 않고 블록체인 개발자로 성장하기 위해서는 ‘비트코인 코어’를 가장 먼저 배워야 합니다. 무한한 상상력을 블록체인 기술로 실현하려면 비트코인 코어의 구성 요소와 작동 원리를 이해하고 구현할 수 있어야 합니다.

이 책은 비트코인 코어의 구성요소를 파이썬으로 직접 구현하면서 비트코인 핵심을 깊이 이해할 수 있습니다. 유한체 기본부터 암호화폐를 이루는 수학과 암호학, 블록, 트랜잭션을 파헤치고 블록체인 결제 시스템까지 확장합니다. 이 책을 마치면 비트코인 코어에 필요한 핵심 요소를 직접 코딩하면서 암호화폐라는 무대 뒤에서 무엇이 어떻게 돌아가는지 알게 됩니다. 트랜잭션을 생성하고 P2P 네트워크에서 데이터를 가져와 네트워크 프로토콜에 따라 트랜잭션을 전파시킬 수 있습니다. 블록체인으로 응용프로그램이나 서비스를 개발하거나 이 분야에 처음 뛰어든 사람은 반드시 읽어야 하는 책입니다.

이 책은 저자가 비트코인 개발자를 대상으로 진행한 강의를 바탕으로 완성됐습니다. 이 책으로 학습하면 저자의 비트코인 개발 강의를 간접적으로 듣는 셈입니다. 개발 환경은 주피터 노트북에서 파이썬으로 구현하므로 파이썬에 대한 이해가 선행돼야 합니다. 전체 14장 중 전반부는 비트코인을 이해하는 데 필요한 수학 개념을 설명하고, 중반부는 트랜잭션, 후반부는 블록과 네트워킹을 다룹니다. 유한체와 타원곡선을 설명하는 3장까지는 비트코인의 핵심인 트랜잭션 서명과 검증에 필요한 이론적 바탕을 제공합니다. 비트코인 구성 원리를 이해하는 데 꼭 필요한 만큼의 수학 개념을 설명하고 파이썬으로 풀어보는 연습문제로 비트코인 개발을 경험하는 것이 이 책의 가장 큰 장점입니다. 연습문제를 완벽히 소화할 수 있다면 독자 여러분도 비트코인 개발자로 들어가는 첫 관문을 통과하게 됩니다. 비트코인(블록체인)을 개발하는 개발자라면 누구나 읽어야 할 필독서입니다.

주요 내용
● 비트코인 트랜잭션의 파싱, 검증, 생성
● 비트코인 스마트 계약 언어인 스크립트 학습
● 비트코인 라이브러리 구축 실습
● 작업증명을 이용한 블록체인 보안 메커니즘 이해
● 비트코인 지갑의 단순 지급 검증 이해
● 공개키 암호와 기본 암호 알고리즘 활용

켄 리우(네뷸러상, 휴고상, 세계 판타지 어워드 수상 SF 소설가)
연습문제를 풀다 보면 블록체인 작동 방식을 이해할 수 있을 뿐만 아니라 비트코인 기술의 우아함과 아름다움도 느낄 수 있다.

김현남(뉴테크프라임)
책은 직접 소스 코드를 확인하고 코딩하면서 기초를 다질 수 있도록 친절한 길잡이를 자처합니다. 수십 차례 교육으로 수백 명의 개발자에게 가르친 내용을 바탕으로 이론과 실습을 충실히 경험할 수 있도록 꼼꼼하게 구성되어 있습니다

정종화(삼성SDS)
비트코인 코드를 손수 작성하면서 얻는 경험이 이 책의 핵심입니다. 비트코인은 코드입니다. 코드를 이해할 수 있다면 글과 그림으로 보는 것보다 빠르고 정확하게 이해할 수 있습니다.

곽노산(『꿈을 사고 파는 DreamChain Dapp 개발기』 저자)
웰스 파고 은행은 스테이블코인을 발행 예정이라 발표하고, 가트너는 5-10년 안에 블록체인이 산업을 재편한다고 전망했습니다. 이 책은 격랑의 시대를 준비하기 위한 필수 내용을 담았습니다. 블록체인 맏형 격인 비트코인에서 트랜잭션 생성과 검증 과정을 하나하나 코드로 살펴보면서 전체 흐름을 한 번에 파악할 수 있는 소중한 시간이었습니다. 비트코인은 블록체인 시대의 필수 과정이 될 것입니다.

박승훈(분산 컴퓨팅 엔지니어)
현재 가장 강력한 보안과 접근성을 제공하는 비트코인 블록체인의 원리와 구현을 제목처럼 ‘밑바닥’부터 배울 수 있습니다. 수학, 암호학, 네트워킹, 분산 컴퓨팅, 게임 이론 등 다양한 분야에서 얻은 성과를 종합한 비트코인의 창조 과정을 이 책으로 되짚어 볼 수 있습니다. 파이썬으로 예제를 구성한 것은 요즘 독자를 배려한 부분입니다. 초심자에겐 다소 어려울 수 있으나 비트코인 관련 응용프로그램을 개발하거나 비트코인을 참조하여 블록체인을 개발하려는 분에게 큰 도움이 될 것입니다.

백상빈(보안 S/W 엔지니어)
블록체인 기술은 스마트 계약의 등장과 함께 급속도로 성장했고 지금은 4차 산업혁명을 상징하는 대명사로 일컬어지고 있습니다. 블록체인은 최근 등장한 하이퍼레저와 리브라에 이르기까지 다양한 개념과 기술, 비전으로 모든 분야에서 반향을 일으키고 있지만 아직 많은 이들이 블록체인 기술 분석에는 생소합니다. 이 책은 비트코인에 대한 궁금증에 명확하고 심도 있는 인사이트를 줍니다. 개발자부터 애널리스트에 이르기까지 블록체인과 비트코인에 관심 있는 모든 사람에게 훌륭한 정석이 될 것입니다.

윤재무(삼성전자 블록체인 연구회)
이 책을 처음 본 순간 블록체인 기술을 체계적이고 정교하게 분석한 교과서라는 느낌이 들었습니다. 의사가 청진기로 진찰하듯 그 내부를 하나하나 파헤쳐볼 수 있는 좋은 기회였습니다. 저자의 톡톡 쏘는 아이디어를 엿보면서 앞으로 이 분야의 흐름이 어떻게 전개될 것인지 예측해볼 수 있었습니다.

김지환(블록체인 S/W 엔지니어)
이 책은 제가 본 책 중에 도식화가 가장 잘 되어 있고 구성이 탄탄합니다. 비트코인이 무엇이고 어떤 원리로 돌아가는지 전반적인 흐름을 쉽게 알 수 있습니다. 예제 소스도 많아서 하나씩 따라 하다 보면 비트코인 원리를 빠르게 이해할 수 있습니다. 비트코인은 블록체인 기술의 기초 지식입니다. 책 제목처럼 비트코인의 밑바닥, 기초 지식을 습득하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

조진수(블록체인 S/W 엔지니어)
기존 블록체인 개발서들은 수학적 원리에 대한 설명을 지나치게 생략하고 단순히 코드만 나열하는 수준에 그치거나 반대로 불필요할 정도로 많은 지면을 수학에 할애하고 있었습니다. 이 책의 저자는 개발자가 블록체인에 대해 알아야 할 최소한의 수학 지식만을 쉽게 설명하면서도 비트코인 기술을 체계적으로 이해할 수 있도록 균형을 갖추려 노력했습니다. 여기에 원문의 의미를 정확히 전달하면서도 이해하기 쉬운 문장을 만들기 위해 많은 시간을 들였을 역자의 노력도 짐작할 수 있었습니다. 이 책으로 비트코인 기본기를 충실히 다져 고급 블록체인 개발자로 성장하는 계기로 삼기를 바랍니다.

김다운(현대모비스)
이 책 원서가 출간됐을 때 구매하여 수일에 걸쳐 탐독했던 기억이 납니다. 간단한 파이썬 코드 예제로 암호학을 쉽게 설명하려던 점이 인상 깊었습니다. 원서로는 이해하는 데 어려움이 있었는데 이렇게 번역본이 출간되어 정말 기쁩니다. 베타리딩을 하면서 전체적인 번역 품질이 훌륭하다고 느꼈습니다. 이 책으로 블록체인의 피상적인 개념을 넘어 수학적 원리까지 이해할 수 있는 좋은 계기가 될 것이라고 확신합니다.

CHAPTER 1 유한체
1.1 현대대수 학습
1.2 유한체 정의
1.3 유한집합 정의하기
1.4 나머지연산
1.5 유한체 덧셈과 뺄셈
1.6 유한체 곱셈과 거듭제곱
1.7 유한체 나눗셈
1.8 거듭제곱 메서드 수정
1.9 마치며

CHAPTER 2 타원곡선
2.1 정의
2.2 파이썬으로 타원곡선 코딩하기
2.3 두 점의 덧셈
2.4 점 덧셈 성질
2.5 점 덧셈 코딩하기
2.6 x1≠x2인 경우의 점 덧셈
2.7 x1≠x2인 경우의 점 덧셈 코딩하기
2.8 P1 = P2인 경우의 점 덧셈
2.9 P1 = P2인 경우의 점 덧셈 코딩하기
2.10 마지막 예외 처리 코딩하기
2.11 마치며

CHAPTER 3 타원곡선 암호
3.1 실수체에서 정의된 타원곡선
3.2 유한체에서 정의된 타원곡선
3.3 유한체에서 정의된 타원곡선 코딩하기
3.4 유한체에서 정의된 타원곡선 위 두 점의 덧셈
3.5 유한체에서 정의된 점 덧셈 코딩하기
3.6. 타원곡선 위 점의 스칼라 곱셈
3.7 스칼라 곱셈 특징
3.8 스칼라 곱셈으로 생성된 군의 성질
3.9 스칼라 곱셈 코딩하기
3.10 비트코인에서 사용하는 타원곡선
3.11 공개키 암호
3.12 서명 생성과 서명 검증
3.13 마치며

CHAPTER 4 직렬화
4.1 비압축 SEC 형식
4.2 압축 SEC 형식
4.3 DER 서명 형식
4.4 비트코인 주소 및 WIF 형식
4.5 비트코인에서 빅엔디언/리틀엔디언 변환
4.6 마치며

CHAPTER 5 트랜잭션
5.1 트랜잭션 구성요소
5.2 버전
5.3 입력
5.4 출력
5.5 록타임
5.6 트랜잭션 직렬화 코딩하기
5.7 트랜잭션 수수료
5.8 마치며

CHAPTER 6 스크립트
6.1 스크립트 기법
6.2 스크립트 실행
6.3 주요 연산자
6.4 스크립트 파싱
6.5 잠금/해제 스크립트의 결합
6.6 표준 스크립트
6.7 p2pk 스크립트
6.8 p2pk 스크립트의 문제점
6.9 p2pk 스크립트의 문제 해결
6.10 비표준 스크립트
6.11 마치며

CHAPTER 7 트랜잭션 검증과 생성
7.1 트랜잭션 검증
7.2 트랜잭션 생성
7.3 테스트넷 트랜잭션 생성과 전파
7.4 마치며

CHAPTER 8 p2sh 스크립트
8.1 다중서명
8.2 OP_CHECKMULTISIG 함수
8.3 다중서명의 문제점
8.4 p2sh 스크립트
8.5 p2sh 스크립트 코딩하기
8.6 마치며

CHAPTER 9 블록
9.1 코인베이스 트랜잭션
9.2 블록 헤더
9.3 작업증명
9.4 마치며

CHAPTER 10 네트워킹
10.1 네트워크 메시지
10.2 페이로드 파싱
10.3 네트워크 핸드셰이크
10.4 네트워크 접속
10.5 블록 헤더 요청
10.6 블록 헤더 응답
10.7 마치며

CHAPTER 11 단순 지급 검증
11.1 단순 지급 검증의 필요성
11.2 머클트리
11.3 머클부모
11.4 머클부모 레벨
11.5 머클루트
11.6 블록에서 머클루트 계산
11.7 머클트리 활용하기
11.8 머클블록
11.9 마치며

CHAPTER 12 블룸 필터
12.1 블룸 필터의 정의
12.2 BIP0037 블룸 필터
12.3 블룸 필터 설정
12.4 머클블록 입수
12.5 관심 트랜잭션 입수
12.6 마치며

CHAPTER 13 세그윗
13.1 p2wpkh 스크립트
13.2 p2wpkh 트랜잭션
13.3 p2sh-p2wpkh 스크립트
13.4 p2wpkh와 p2sh-p2wpkh 코딩하기
13.5 p2wsh 스크립트
13.6 p2sh-p2wsh 스크립트
13.7 p2wsh와 p2sh-p2wsh 코딩하기
13.8 기타 개선 사항
13.9 마치며

CHAPTER 14 고급 주제 및 다음 단계
14.1 주제 제안
14.2 오픈소스 기여
14.3 프로젝트 제안
14.4 마치며

부록
연습문제 해답