중앙 권한이 있는 표준 데이터베이스에 비해 블록체인는 누구나 참여할 수 있는 P2P 분산형 네트워크입니다. 기존 블록체인 시스템은 암호화를 기반으로 구축되며 순차적으로 기록되는 데이터 블록의 연속적인 체인을 형성합니다. 블록체인에 기록되는 방식에 따라 몇 가지 기본 속성이 있습니다.
시스템이 제대로 작동하고 블록체인 노드가 서로 독립적이라는 점을 고려할 때, 각 노드는 블록체인 트랜잭션을 검증하고 체인에 블록을 기록하기 위해 특정(그러나 통일된) 규칙을 준수해야 합니다. 이러한 일련의 규칙을 블록체인 합의 알고리즘이라고 합니다.
이 아티클에서는 지분 증명(PoS) 합의 알고리즘과 그 장단점, 그리고 작업 증명으로 알려진 또 다른 합의 알고리즘과 어떻게 다른지 살펴볼 것입니다. 마지막으로 지분 증명 알고리즘을 기반으로 하는 몇 가지 블록체인 프로젝트에 대해 알아볼 것입니다.
지분 증명 합의 알고리즘이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?
지분 증명(PoS)은 총 지분 풀 내에서 디지털 화폐의 소유권을 검증하는 데 사용되는 알고리즘입니다. 지분 증명 합의 알고리즘은 암호화폐에서 두 번째로 많이 구현된 알고리즘입니다. 지분 증명 알고리즘은 2011년 비트코인토크 포럼에서 제안되었으며, 2012년 암호화폐 피어코인에서 처음으로 프로토콜을 구현했습니다.
이 알고리즘에는 네트워크 참여자, 즉 암호화폐 소유자가 필요합니다. 이들은 그룹에 가입하고 모든 위임자를 위해 참가자 풀을 구성하는 참가자에게 토큰 채굴 권한을 위임합니다. 이러한 네트워크 노드를 검증자라고 합니다.
지분 증명 시스템은 작업 증명의 대안으로 대규모 컴퓨팅 파워 소비와 같은 단점을 극복하기 위해 만들어졌습니다. 이 메커니즘은 트랜잭션의 유효성을 검사하고 분산 원장 블록을 보호하는 데 필요한 계산 작업을 줄여줍니다. 지분 증명 방식은 기본적으로 처리 능력을 지분으로 대체하며, 네트워크가 개인의 채굴 능력을 결정합니다. 소유자는 토큰을 스테이킹하여 새로운 블록을 검증하고 “검증자”가 될 수 있는 권한을 얻습니다.
검증자는 트랜잭션의 유효성을 검사하는 과정을 수행하여 블록 내 트랜잭션의 정확성을 보장합니다. 작업이 올바르다면 블록을 블록체인에 추가하고 기여에 대한 보상을 받습니다. 그러나 검증자가 의도적으로 잘못된 데이터로 블록을 추가할 것을 제안하면 페널티로 일부 스테이킹 자산을 잃게 됩니다.
지분 증명 알고리즘에서는 모든 코인을 미리 생성한 다음 네트워크 구성원에게 분배할 수 있습니다. 지분 증명 블록체인 합의 메커니즘에는 다음과 같이 다양한 구현이 있습니다. 지분 증명 시스템:
위임지분증명(DPoS)
이 알고리즘은 알고리즘의 주요 단점, 즉 중앙 집중화의 위험을 극복하기 위해 주로 기존의 분산 원장 합의 시스템 PoS와 다릅니다. DPoS에서 암호화폐 거래 승인 권한은 토큰 보유자가 검증자에게 위임하고, 검증자는 토큰 보유자의 투표를 통해 선출됩니다.
일정량의 암호화폐를 소유한 네트워크 멤버는 누구나 검증자가 될 수 있습니다. 하지만 언제든지 해당 검증인에 대한 투표를 철회하여 다른 검증인을 지지할 수 있습니다. 그러나 DPoS에는 단점도 있습니다. 특히 네트워크 참여자의 참여가 저조하여 DPoS가 지분 증명으로 바뀌고 대표자의 담합을 배제할 수 없다는 위험이 있습니다.
임대 지분 증명(LPoS)
이 유형의 지분 증명에는 임대 소유 증명 지분이 포함됩니다. 이는 많은 양의 암호화폐를 보유한 참여자에게 자신의 지분을 임대하여 노드를 구성하는 네트워크 참여자들의 풀입니다. 임대된 암호화폐로 인해 네트워크 참여자는 채굴 노드에서 자신의 몫의 암호화폐를 얻을 수 있지만, 그렇지 않은 경우 특정 암호화폐의 전체 시장에서 네트워크 참여자의 비중이 작기 때문에 보상을 받을 수 있는 기회는 적습니다.
지분 증명 합의를 기반으로 암호화폐를 채굴하는 과정을 위조라고 합니다. 일반적으로 인터넷에 항상 연결되어 있는 전용 컴퓨터에서 마스터 노드를 생성하는 것이 포함됩니다. 전용 컴퓨터는 최소한의 암호화폐로 암호화폐 지갑을 실행합니다. 마스터 노드는 인기도가 무시할 수 있을 정도로 낮은 암호화폐를 사용하여 운영해야만 수익성이 있습니다. 가치가 상승하면 대주주가 되어 마스터 노드를 운영할 수 있습니다.
핵심 포인트
- 지분 증명은 새로운 블록을 추가하고 트랜잭션의 유효성을 검사하는 프로토콜입니다.
- 지분 증명은 더 환경 친화적이고 빠르지만, 중앙 집중적인 경향이 있어 많은 양의 토큰을 소유한 사람이 네트워크를 제어할 수 있습니다.
- 작업 증명의 대안으로 만들어진 PoS 시스템은 막대한 전력 소비와 같은 단점을 극복하기 위해 만들어졌습니다.
지분 증명(PoS) 알고리즘의 장단점
암호화 기술이 발전함에 따라 점점 더 다양한 합의 알고리즘이 등장하고 있으며, 각 합의 알고리즘은 이전보다 더 나은 알고리즘이어야 블록체인 네트워크의 발전을 이끌 수 있습니다. 지분 증명은 오늘날 가장 널리 사용되는 합의 메커니즘 중 하나로서 장단점이 있습니다.
지분 증명(PoS) 알고리즘의 장점
이 합의 알고리즘에는 여러 가지 인상적인 장점이 있습니다.
1. 친환경성
새로운 통화를 채굴하고 블록체인 시스템의 다른 중요한 프로세스(다양한 합의 알고리즘 중 하나인 지분 증명 알고리즘 포함)를 유지하는 과정에서 많은 에너지를 소비하기 때문에 암호화 기술의 지속 가능성은 중요한 문제입니다. 다른 유형의 알고리즘과 달리 지분 증명은 합의 메커니즘이 작동하는 수학적 모델의 최적화로 인해 높은 에너지 소비를 필요로 하지 않는 에너지 효율적인 알고리즘입니다. 이를 통해 에너지 소비를 줄이고 채굴 과정의 환경 영향을 크게 줄일 수 있습니다.
2. 높은 보안 수준
51% 공격은 블록체인 네트워크에 대한 공격입니다. 한 개인, 그룹 또는 조직이 네트워크의 해시 비율(해시 파워)의 대부분을 제어하는 것이 특징입니다. 이 경우 공격자는 트랜잭션의 순서를 바꾸거나 삭제할 수 있는 권한을 갖게 됩니다. 예를 들어, 트랜잭션을 삭제하면 공격자는 암호화폐를 이중으로 사용할 수 있습니다. 또한 공격자는 다른 마이너의 거래 확인이나 채굴을 방해하여 네트워크 장애를 일으킬 수 있습니다.
지분 증명 알고리즘의 경우, ‘51% 공격’을 수행하려면 암호화폐 전체 유통 코인의 절반 이상을 보유해야 하며, 이는 상당한 금액에 해당합니다. 공격자가 그렇게 많은 금액을 모았다고 해도 공격은 경제적으로 비합리적인 일이 될 것입니다.
3. 낮은 수수료
수수료는 종종 채굴자들에게 장애물이 되기도 합니다. 어느 정도까지는 지분 증명 시스템을 사용한 채굴이 분산 원장 네트워크에서 새로운 블록을 채굴하는 많은 전문가에게 최선의 선택입니다. 이 시스템은 거래를 빠르게 검증하고, 수수료가 낮으며, 작업하기 쉬워 블록체인 네트워크에서 새로운 블록을 채굴할 때 높은 수익을 얻을 수 있습니다. 작업 증명(PoW) 합의 시스템에 비해 지분 증명은 새로운 블록을 채굴하는 데 드는 비용이 매우 낮지만, 여전히 블록체인 네트워크에 따라 달라집니다.
지분 증명(PoS) 알고리즘의 단점
이제 이 합의 알고리즘의 단점에 대해 이야기해 보겠습니다.
1. 높은 수준의 중앙 집중화
이러한 자금은 보통 소수의 사람들이 보유합니다. 예를 들어, 많은 자금이 한 사람의 손에 들어가지 않도록 하면서도 최대한 많은 구매자를 유치할 수 있는 ICO 가격을 선택하는 것은 어렵습니다. 화폐가 축적되면 노드는 네트워크에서 많은 양의 처리 능력을 얻게 됩니다. 대규모 소유자는 투표를 통해 네트워크의 추가 개발을 결정할 수 있습니다(NEO 등에서와 같이). 이는 많은 채굴자에게 이 합의 메커니즘의 신뢰성에 부정적인 영향을 미칩니다.
2. “아무것도 걸려 있지 않은” 문제
참가자의 작업 증명은 물리적 법률에 의해 보장됩니다. 유죄가 인정되면 장비를 “고장”내고 전기를 돌려받을 수 없습니다. 이는 상당한 페널티입니다. 전기를 낭비하고 돈을 벌지 못하기 때문입니다. 지분 증명에서는 페널티가 시스템 내에서만 존재하며, 비윤리적인 플레이어는 동결한 예치금을 잃게 됩니다. 사용자가 자금을 인출하면 면책됩니다. 이것은 “아무것도 걸려 있지 않은” 상태, 즉 자금을 제거하여 통화 포크를 만들 수 있는 위협입니다.
3. 제한
네트워크에 검증자로 참여하려면 법정 화폐를 사용해야 하는 암호화폐를 구매해야 하며, 즉 어떤 식으로든 이 비즈니스에 투자해야 합니다. 때로는 네트워크의 요구 사항이 높을 수 있으며 모든 사람이 이를 감당할 수 있는 것은 아닙니다. 반면에 검증자의 비율이 높을수록 트랜잭션 블록을 검증하기 위해 검증자가 선택될 가능성이 높아집니다. 그러나 어떤 경우에도 항상 기회는 존재합니다. 일부 블록은 한 사람이 아닌 여러 사람이 동시에 확인합니다. 상위 검증자는 의도적으로 토큰을 구매하고 가능한 한 많은 돈을 벌기 위해 토큰을 통합합니다.
지분 증명과 작업 증명은 어떻게 다른가요?
작업 증명은 복잡한 수학적 문제를 풀어야 하는 합의입니다. 따라서 채굴자는
매우 강력하고 전력을 많이 소비하는 장비입니다. 지분 증명은 작동 방식이 다릅니다. 채굴은 지갑에서 일부 통화를 스테이킹하는 방식으로 이루어집니다. 더 많이 보유할수록 거래 검증자가 되어 네트워크에 블록을 추가하고 보상을 받을 수 있는 기회가 커집니다. 하지만 두 합의 메커니즘에는 다른 차이점도 있습니다.
작업 증명 합의의 특징
채굴자의 주된 임무는 복잡한 수학 문제를 해결하여 연결할 블록의 새로운 해시값을 생성하는 것입니다. 새로운 해시값은 이전 블록의 해시값을 기반으로 형성되므로 전체 체인을 검증합니다. 문제를 더 빨리 푸는 사람이 암호화폐의 형태로 보상을 받습니다.
이러한 합의에 기반한 블록체인은 심각한 취약점을 가지고 있습니다. 전체 네트워크 해시율의 50%를 초과하는 해시율을 가진 채굴자가 분산 원장에 나타나면 블록체인을 통제할 수 있습니다. 이것이 바로 위에서 설명한 51% 공격입니다.
합의 “작업 증명”을 사용할 때 채굴자는 새로운 블록을 추가하여 수익을 얻습니다. 또한 사용자가 플랫폼에서 거래를 할 때 부과되는 수수료의 일부를 지불합니다.
지분 증명 합의의 특징
‘소유권 증명’을 사용할 때 네트워크 노드는 검증자 역할을 합니다. 이들의 계정에 있는 돈의 지분은 네트워크 내 검증자의 존재와 노드의 정확성을 보증하고 서약하는 것입니다.
먼저, 코인을 더 많이 보유한 노드가 블록을 첨부하고 트랜잭션을 검증할 수 있습니다. 블록 간의 합의에 도달하기 전에 사용자 지갑의 화폐는 동결됩니다. 전체 과정은 자동으로 진행됩니다. 검증자는 이 활동에 대한 보수를 받습니다.
둘째, 지분 증명 합의에서는 “51% 공격”의 위험이 여전히 존재합니다. 그러나 이를 위해서는 “불량” 노드가 전체 유통 코인의 51% 이상을 소유해야 합니다. 다시 말해, 그렇게 하는 것은 의미가 없습니다. 누군가 그렇게 많은 토큰을 구매하고자 한다면, 가격이 상승할 것입니다. 금액이 초기화되면 붕괴됩니다.
셋째, 지분 증명 합의 내에서 확인된 트랜잭션에 대한 보상은 네트워크에서 지급합니다. 검증이 더 빠르고, 네트워크는 일관된 ‘작업 증명’ 방식보다 더 효율적으로 작동합니다.
지분 증명 합의 메커니즘을 사용하는 알려진 블록체인
대부분의 이더리움 이후 블록체인은 지분 증명 합의 메커니즘을 사용합니다. 일반적으로 각 메커니즘은 네트워크의 필요에 따라 수정됩니다. 아래에서 이에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 이더리움 자체는 이더리움 2.0 업데이트를 통해 지분 증명 합의로 전환되었습니다.
이더리움
이더리움은 탈중앙화 애플리케이션을 실행하는 데 사용되는 범용 스마트 컨트랙트 플랫폼입니다. 이더리움의 주요 가치는 네이티브 이더(ETH)가 아니라 EVM 가상 머신이 제공하는 기회에 있습니다.
이더는 이전에는 복잡한 수학적 문제를 지속적으로 풀어야 하는 작업 증명 알고리즘으로 운영되었습니다. 이를 위해 채굴자들은 강력한 컴퓨터 장비를 갖춘 거대한 채굴장을 만들어 메가 와트의 전력을 소비했습니다. 지분 증명으로 전환하면 거래를 검증하기 위해 인터넷에 연결된 이더리움 지갑에 돈만 저장하면 됩니다. 채굴 농장이 더 이상 필요하지 않으므로 국가 전체에 해당하는 에너지 소비를 절약할 수 있습니다.
폴카닷
폴카닷은 토큰뿐만 아니라 블록체인 간에 모든 데이터를 전송할 수 있는 지분 증명 합의 알고리즘을 기반으로 하는 네트워크 프로토콜입니다. 이는 네트워크가 크로스체인 등록과 체인 간 연산이 가능한 진정한 멀티체인 애플리케이션 환경이라는 것을 의미합니다. 간단히 설명하자면, 이더리움 네트워크에서 등록 할당은 특정 네트워크(체인) 내의 사용자 사이에서만 이루어집니다. 이와는 대조적으로 Polkadot에서는 프로토콜의 모든 통합 네트워크에서 실행되는 장치에 정보가 저장됩니다.
눈사태
아발란체(AVAX)는 아바 랩스에서 만든 혁신적인 스마트 컨트랙트 플랫폼입니다. 탈중앙화, 보안, 확장성을 우선시하는 동시에 비용을 절감하고 빠른 트랜잭션을 제공하는 범용 블록체인입니다.
아발란체 네트워크는 세 개의 독립적인 블록체인으로 구성됩니다: X 체인, C 체인, P 체인입니다. 각 체인은 별도의 목적을 가지고 있으며, 이는 모든 노드가 모든 트랜잭션을 확인하는 비트코인(BTC)과 이더리움(ETH)의 방식과는 다릅니다. 이러한 컴퓨팅 작업의 분리는 탈중앙화를 희생하지 않으면서도 더 높은 처리량을 Avalanche에 제공합니다.
Solana
솔라나는 확장 가능한 탈중앙화 애플리케이션(DApp)을 지원하도록 설계된 혁신적인 암호화폐 시스템입니다. 솔라나의 주요 특징은 타워 컨센서스가 지원하는 지분 증명(PoS) 합의 시스템입니다. 이는 악의적인 노드가 있는 경우에도 분산 네트워크가 합의에 도달할 수 있도록 하는 실용적 비잔틴 장애 허용(PBFT) 시스템의 변형입니다.
타워 컨센서스는 이전 트랜잭션의 타임스탬프를 계산할 필요가 없기 때문에 이 동기식 시계를 사용해 트랜잭션 검증에 필요한 계산 능력을 줄입니다. 이를 통해 솔라나는 대부분의 경쟁사보다 뛰어난 처리량을 달성할 수 있습니다.
카르다노
카르다노는 지분 증명에 기반한 탈중앙화 및 확장 가능한 오픈 소스 분산 원장 플랫폼입니다. 우리 시대에서 가장 안정적이고 신뢰할 수 있으며 수학적으로 검증된 블록체인 중 하나로, 5년 이상 중단 없이 운영되고 있습니다. 카르다노의 탄생은 스마트 컨트랙트 출시와 디앱 제작과 같은 유사한 작업을 수행하기 위한 것이었습니다. 특히 지분 증명(PoS) 프로토콜의 개발과 사용은 카르다노의 위상을 높였습니다.
스마트 컨트랙트를 새로운 차원으로 끌어올리고, 높은 처리량과 거래 속도를 제공하며, 모든 참여자가 디앱을 사용할 수 있게 하고, 나머지 블록체인과의 상호운용성 문제를 해결합니다.
바이낸스 스마트 체인(BSC)
바이낸스 스마트 체인(BSC)은 선도적인 글로벌 암호화폐 거래소 바이낸스에서 출시한 스마트 콘트랙트 블록체인 네트워크입니다. 고성능, 저비용 탈중앙화 금융(DeFi) 서비스와 애플리케이션 개발 플랫폼을 제공하기 위해 2020년 9월에 공식 출시되었습니다.
BSC는 바이낸스 체인과 병행하는 블록체인 네트워크로, 지분 증명(PoS) 합의 메커니즘을 채택하고 있습니다. BSC는 바이낸스 체인에 비해 거래 처리량이 높고 거래 수수료가 낮으며, 스마트 콘트랙트 기능을 제공하여 개발자가 다양한 탈중앙화 애플리케이션(DApp)과 디지털 자산을 구축할 수 있도록 지원합니다.
다각형
폴리곤는 이더리움 네트워크의 확장성, 상호운용성, 사용자 경험 문제를 해결하는 것을 목표로 하는 이더리움 확장 네트워크입니다. Polygon으로 브랜드가 변경되기 전에는 Matic Network로 알려졌습니다.
Polygon은 다양한 기술과 계층 구조를 채택하여 더 빠른 거래 속도, 더 낮은 거래 수수료, 더 나은 사용자 경험을 달성할 수 있는 효율적인 솔루션을 제공합니다.
기본
Base 블록체인은 디지털 자산 거래를 위한 효율적이고 안전하며 투명한 솔루션을 제공하는 플랫폼으로, 블록체인 기술을 통해 사용자에게 탈중앙화된 거래 환경을 제공하고 거래의 효율성, 보안성, 투명성을 보장합니다.
결론
분산 원장 기술의 발전은 상호 연결된 암호화 트렌드로 구성된 전체 생태계를 만들어냈으며, 각 트렌드는 놀라운 속도로 진화하고 있습니다. 지분 증명과 작업 증명 합의 알고리즘은 오늘날 가장 널리 사용되는 알고리즘으로 채굴 과정을 체계화하는 데 도움이 되며, 앞으로 디지털 기술을 완전히 새로운 차원으로 끌어올려 새로운 고급 합의 시스템을 만들고 개발하는 데 크게 기여할 것입니다.
