- 블록체인 합의 알고리즘은 중앙 기관에 의존하지 않고 모든 네트워크 노드가 공유 원장에 대해 동의하도록 보장합니다.
- 작업증명(Proof of Work)과 지분증명(Proof of 예치(Stake) 은 블록 생성과 검증자 행동을 보호하기 위해 서로 다른 자원 및 인센티브 모델을 사용합니다.
- 합의 메커니즘은 블록체인이 통화, 애플리케이션 및 장기적인 네트워크 보안을 지원할 수 있도록 하는 기반입니다.
블록체인 합의 알고리즘은 작업증명(PoW)과 지분증명(PoS)이 암호화폐를 안전하게 보호하고, 이중 지출을 방지하며, 분산 네트워크가 합의에 도달할 수 있도록 하는 방법을 설명합니다.
블록체인 합의 알고리즘 및 암호화폐
블록체인 합의 알고리즘은 암호화폐 작동 방식의 근간을 이룹니다. 암호화폐 시스템에서 사용자 잔액은 블록체인이라는 공유 데이터베이스에 기록됩니다. 네트워크 전체의 일관성을 유지하기 위해 모든 참여자, 더 정확히는 모든 노드는 이 데이터베이스의 동일한 사본을 유지해야 합니다.
만약 서로 다른 노드들이 상충되는 기록을 보유하게 된다면, 네트워크는 빠르게 일관성을 잃게 되어 분산형 화폐 시스템의 본래 목적 자체가 훼손될 것입니다.
공개키 암호화는 사용자가 자신에게 속하지 않은 토큰을 사용할 수 없도록 보장합니다. 그러나 암호화만으로는 문제를 완전히 해결할 수 없습니다. 네트워크는 여전히 자금이 이미 사용되었는지 여부를 판단하고 중앙 기관에 의존하지 않고 이중 지출을 방지하기 위해 공통적으로 인정되는 단일한 정보 출처가 필요합니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 비트코인 창시자인 사토시(SATS) 나카모토는 탈중앙화된 환경에서 참여자들을 조율하는 방법으로 작업증명(PoW) 시스템을 도입했습니다. PoW는 하나의 구현 방식일 뿐이지만, 많은 현대 합의 메커니즘은 이 접근 방식에서 비롯된 핵심 설계 원칙들을 공유합니다.
먼저, 새로운 블록을 추가하려는 참여자, 즉 검증자는 일정 형태의 예치(stake) 예치해야 합니다. 이 예치(stake) 부정행위를 방지하기 위해 투자하는 가치를 나타냅니다. 검증자가 부정행위를 시도할 경우, 예치한 지분을 잃게 됩니다. 시스템에 따라 이 예치(stake) 컴퓨팅 자원, 암호화폐, 또는 누적된 평판 등의 형태로 나타날 수 있습니다.
참가자들이 자발적으로 자신의 자원을 위험에 노출시키는 이유는 무엇일까요? 그 답은 인센티브에 있습니다. 검증자들은 정직한 참여에 대한 보상을 받는데, 일반적으로 프로토콜 토큰, 사용자가 지불하는 거래 수수료, 신규 발행 통화 단위 또는 이러한 보상들의 조합을 통해 지급됩니다.
마지막으로, 투명성은 매우 중요한 요건입니다. 시스템은 부정직한 행위를 탐지할 수 있어야 합니다. 이상적으로는 블록 생성에는 많은 비용이 드는 반면, 검증에는 상대적으로 적은 비용이 소요되어야 합니다. 이러한 비대칭성은 일반 사용자가 검증자를 효율적으로 감시할 수 있도록 보장하여 네트워크 전반에 걸쳐 책임성을 강화하고 신뢰를 유지합니다.
>>> 더 읽어보기: 블록체인 합의 메커니즘의 6가지 일반적인 유형
합의 알고리즘의 유형
📌 작업증명(PoW)
블록체인 합의 알고리즘은 작업증명(PoW)을 통해 널리 알려지게 되었으며, 이는 가장 최초이자 가장 영향력 있는 합의 모델로 여겨집니다. PoW는 비트코인을 통해 대중화되었지만, 그 기본 개념은 암호화폐보다 훨씬 오래전부터 존재해 왔습니다.
작업증명(PoW) 시스템에서 검증자(일반적으로 채굴자 함)는 유효한 해법이 발견될 때까지 데이터를 반복적으로 해싱하여 블록체인에 새로운 데이터를 추가하기 위해 경쟁합니다.
해시 해시 함수를 통해 데이터를 처리할 때 생성되는, 겉보기에는 무작위적인 문자열입니다. 중요한 점은 동일한 입력값은 항상 동일한 출력값을 생성한다는 것입니다. 하지만 입력 데이터에 아주 작은 변화라도 생기면 완전히 다른 해시 생성됩니다 .
이러한 특성 때문에 해시는 특정 시점에 특정 데이터가 알려져 있었다는 것을 증명하는 데 매우 유용합니다. 먼저 해시 을 공유한 후 원본 데이터를 공개하여 다른 사람들이 동일한 함수를 실행하고 결과가 일치하는지 확인함으로써 데이터의 진위성을 검증할 수 있습니다.
작업증명(Proof of Work) 시스템에서 프로토콜은 블록 의 유효성을 결정하는 조건을 정의합니다. 예를 들어, 블록의 해시 특정 개수의 선행 0으로 시작해야 한다는 조건을 둘 수 있습니다. 채굴자 이러한 해시 찾는 유일한 방법은 무차별 대입 공격, 즉 데이터의 특정 매개변수를 반복적으로 조정하고 유효한 결과가 나올 때까지 다시 해싱하는 것입니다.
주요 블록체인 네트워크에서는 이러한 요구 사항이 의도적으로 매우 높게 설정되어 있습니다. 효과적으로 경쟁하기 위해 채굴자 종종 해싱 작업만을 위해 설계된 ASIC(애플리케이션별 집적 회로)라고 하는 특수 하드웨어로 가득 찬 저장고에 의존합니다.
작업증명(PoW) 방식에서 채굴자의 "예치(stake)"은 하드웨어 구매 초기 비용과 이를 가동하는 데 필요한 지속적인 전기 요금으로 구성됩니다. ASIC는 암호화폐 채굴 외에는 사실상 용도가 없기 때문에, 이 투자금을 회수하는 유일한 방법은 블록을 성공적으로 채굴 것입니다. 채굴자가 유효한 블록 블록체인에 추가하는 데 성공하면 그에 상응하는 보상을 받습니다.
네트워크 관점에서 유효한 블록 검증하는 것은 상대적으로 쉽습니다. 채굴자가 올바른 해시 찾기 위해 수조 가지 조합을 시도해야 한다고 하더라도, 다른 노드들은 데이터를 해시 함수에 한 번만 통과시키면 됩니다. 결과 해시 프로토콜의 요구 사항을 충족하면 블록 이 승인되고 채굴자는 보상을 받습니다. 그렇지 않으면 블록 이 거부되고, 투입된 시간과 에너지는 모두 헛수고가 됩니다.
>>> 더 읽어보기: 작업증명(PoW)이란 무엇인가?
📌 예치(stake) 증명(PoS)
예치(stake) 증명(PoS)은 비트코인 초창기에 작업증명(PoW)의 대안으로 도입되었습니다. PoW와 달리 PoS 시스템은 채굴자, 특수 하드웨어 또는 대규모 에너지 소비에 의존하지 않습니다. 원칙적으로 참여하려면 일반 컴퓨터만 있으면 됩니다.
하지만 PoS 역시 참여자들이 자원을 투입해야 합니다. 전력이나 하드웨어 같은 외부 자원을 사용하는 대신, PoS는 내부 자원, 즉 암호화폐 자체를 활용합니다. 프로토콜마다 정확한 규칙은 다르지만, 일반적으로 검증자는 스테이킹 자격을 얻기 위해 최소 금액의 자금을 보유하고 예치해야 합니다.
이 자금은 지갑에 잠겨 있으며 스테이킹 기간 동안에는 이체할 수 없습니다. 검증자들은 다음 블록 에 포함될 거래를 집단적으로 결정합니다. 사실상 참여자들은 어떤 블록 선택될지에 예치(stake) 하는 것이며, 프로토콜은 그에 따라 블록을 선택합니다.
검증자가 제안한 블록 선택되면, 검증자는 자신이 예치(stake) 에 비례하여 거래 수수료의 일부를 받게 됩니다. 예치된 자금이 많을수록 잠재적 보상도 커집니다. 하지만 검증자가 유효하지 않은 거래를 제안하는 등 부정행위를 시도할 경우, 예치(stake) 의 일부 또는 전부를 몰수당할 수 있습니다. 이는 작업증명(PoW) 방식과 유사한 인센티브 구조를 만들어냅니다. 즉, 정직한 행동이 부정직한 행동보다 더 큰 이익을 가져다주는 구조입니다.
많은 PoS 시스템에서는 새로 생성된 토큰이 검증자 보상으로 발행되지 않습니다. 따라서 블록체인의 네이티브 통화는 다른 메커니즘을 통해 배포되어야 합니다. 이러한 메커니즘에는 초기 코인공개(ICO) 또는 IEO 와 같은 초기 배포 방식 이나, PoW 방식으로 네트워크를 시작한 후 나중에 PoS 방식으로 전환하는 방식이 포함될 수 있습니다.
지금까지 순수 PoS 기반 시스템은 주로 소규모 암호화폐 네트워크에 배포되었습니다. 따라서 PoS가 대규모에서 PoW를 완전히 대체할 수 있을지는 아직 불확실합니다. 이론적으로는 타당해 보이지만, 실제 구현 과정에서는 추가적인 복잡성이 발생합니다.
경제적 가치가 높은 네트워크에 PoS(지분증명) 시스템이 도입되면, 해당 시스템은 사실상 게임 이론과 인센티브 설계에 대한 살아있는 실험장이 됩니다. 시스템의 약점을 파악한 참여자라면 누구나 이익이 된다면 이를 악용하려 할 것입니다. 궁극적으로 PoS가 대규모로 실현 가능한지 여부를 판단하는 유일한 방법은 실제 환경에서 그 성능을 관찰하는 것입니다.
>>> 더 읽어보기: 예치(stake) 증명(PoS)이란 무엇인가?
블록체인 합의 알고리즘 결론
합의 메커니즘은 분산 시스템의 작동에 필수적입니다. 많은 사람들은 비트코인의 가장 중요한 혁신으로 작업증명(Proof of Work) 방식을 꼽는데, 이 방식 덕분에 참여자들은 중앙 기관에 의존하지 않고도 공통된 사실 관계에 합의할 수 있었습니다.
오늘날 합의 알고리즘은 디지털 화폐 시스템을 지원하는 것 이상의 역할을 수행합니다. 블록체인 자체의 기반이 되어 개발자들이 탈중앙화 네트워크에서 코드와 애플리케이션을 실행할 수 있도록 해줍니다. 결과적으로 합의 알고리즘은 블록체인 기술의 핵심 요소이자 탈중앙화 네트워크의 장기적인 생존 가능성을 위한 필수 요인이 되었습니다.
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〈 블록체인 합의 알고리즘이란? 〉這篇文章最早發佈於 《 CoinRank 》。
