[코린이 상식백과] 블록체인 합의 알고리즘 A to Z 1편
[코린이 상식백과] 블록체인 합의 알고리즘 A to Z 1편
  • 윤해리 기자
  • 승인 2018.10.15 18:15
  • 댓글 0
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블록체인이란 거래 내역이 담긴 장부인 블록을 체인 형태로 연결해 저장하는 기술을 말하는데요.

이 때 거래 내역을 블록에 담기 위해서는 수많은 노드들의 승인을 받는 합의 과정을 거쳐야 합니다. 각 블록체인 프로젝트들이 추구하는 목표에 따라 합의 방식도 다른데요. 비트코인이나 이더리움 등은 작업증명(PoW) 방식을 채택하고 있습니다. 

그러나 기존 PoW 방식은 거래 처리 속도가 너무 늦다는 치명적인 한계점을 가지게 됐죠. 이에 따라 지분증명(PoS), 위임지분증명(DPoS) 등이 다양한 합의 알고리즘이 등장하게 됩니다. 

오늘은 코린이 상식백과에서는 용어는 많이 들어보았지만, 한번에 이해하기 힘들었던 블록체인 합의 방식의 특징과 한계점을 알아보겠습니다.

◆가상통화 1·2·3세대의 합의 알고리즘

먼저 기존의 블록체인 합의 방식을 살펴보겠습니다. 이들이 가지는 한계점이 무엇인지를 알아야 새 합의 알고리즘의 등장 배경을 알 수 있기 때문이죠. 

◇작업증명방식(PoW)-비트코인·라이트코인 

[출처=셔터스톡]
[출처=셔터스톡]

말 그대로 모든 노드들이 '작업한 내용을 증명'하는 합의 방식입니다. 비트코인을 비롯해 이더리움, 라이트코인 등 코인을 '채굴'한다고 말하는 가상화폐들 대부분이 채택한 방식이죠. 

'작업'이란 ‘채굴’에 이르기까지의 연산 과정을 뜻합니다. 채굴자들은 컴퓨터로 복잡한 수식을 풀어 조건에 맞는 해시(Hash)값을 찾는 과정을 반복합니다. 이 경우 모든 노드들이 찾아낸 해시값을 검증하고 승인하는 과정을 거쳐 블록에 거래 내역을 저장합니다. 

모든 노드들의 승인을 거쳐야 하기 때문에 거래 내역을 속이기가 힘들다는 장점이 있습니다. 블록체인이 가지는 탈중앙화라는 본질을 가장 잘 살린 합의 방식이죠. 

그러나 이런 과정 때문에 거래 처리 속도가 늦어진다는 한계가 있습니다. 또한 채굴에 필요한 에너지 소비가 심하다는 것도 단점이죠. 이 때문에 일정 조건에 따라 블록 생성에 참여하는 노드들을 제한하는 지분증명(PoS) 방식이 등장했습니다.   

◇지분증명(PoS)-이더리움 

[출처=셔터스톡]
[출처=셔터스톡]

지분증명(Proof of Stake)이란 의사 결정 권한을 코인 보유량에 비례해 지급하는 방식입니다. 

코인을 많이 보유하고 있는 노드일수록 블록 생성에 참여할 수 있는 기회가 더 많습니다. 블록 생성에 따른 보상도 코인 보유량에 비례합니다. 주주 총회에서 주식 지분에 비례해 더 큰 의사 결정 권한을 가지는 것과 유사하죠. 

지분증명 방식은 모든 노드들의 승인을 거치지 않아도 되니 PoW 방식보다 거래 처리 속도가 빠릅니다. 이는 곧 전력소비를 줄일 수 있음을 의미하죠. 이 때문에 이더리움 재단은 기존 합의 방식인 PoW를 PoS 방식으로 전환하기 위한 '캐스퍼(Casper)' 프로젝트를 진행 중에 있습니다. 

그러나 지분증명 방식은 '평등'을 추구하는 블록체인의 본질에서 벗어나 '부익부 빈익빈'을 초래한다는 꼬리표가 따라다닙니다. 많은 코인을 가지고 있을수록 더 많은 보상을 받는 구조이기 때문이죠. 

◇위임지분증명(DPoS)-이오스

[출처=셔터스톡]
[출처=셔터스톡]

 

위임지분증명(Delegated Proof of Stake)이란 노드들이 코인 보유량에 따라 투표권을 행사해 중요한 의사결정 권한을 수행할 일종의 대리인을 선출하는 합의 방식입니다. 

이는 코인 보유자들이 자신의 권한을 위임해 대표자를 선출하는 방식이 대의 민주주의와 유사해 '토큰 민주주의'라는 별명이 붙기도 했죠. 

이오스(EOS)가 대표적인데요. 이오스는 네트워크 상에서 21명의 블록프로듀서(BP)를 선출해 대표 노드들이 블록 생성을 담당합니다. 

BP가 되고 싶다면 우선 이오스 블록체인을 활용한 디앱(분산형 애플리케이션·DApp)을 개발해야 합니다. 이후 코인 보유자들은 이오스 블록체인 생태계 확대에 기여했다고 생각한 BP 후보자들에게 투표권을 행사하죠. 대표 노드를 선정하는 투표는 126초마다 진행되기 때문에 이미 선정된 BP라 하더라도 긴장을 늦출 수 없습니다. 

위임지분증명 방식의 경우 소수의 대표 노드들에게만 거래 내역 승인을 거치면 되니 처리 속도는 훨씬 빨라집니다. 이더리움은 평균적으로 초당 20TPS를 처리하는 반면 이오스는 3000TPS를 처리할 수 있다니 속도 면에서 장점은 이미 입증된 셈이죠. 

그러나 지난달 이오스 블록 생성을 담당하는 대표 노드 가운데 일부가 BP자격을 유지하기 위해 서로에게 투표를 했다는 의혹이 제기됐습니다. 이에 따라 위임지분증명 방식에 치명적인 결함이 있다는 사실이 알려지게 되죠. 

이처럼 위임지분증명 방식은 일반 노드들의 투표율이 저조할 경우 소수의 대표 노드들에 의해 블록체인 생태계가 좌지우지될 수 있다는 한계가 존재합니다. 

이어지는 2편에서는 천재 개발자 찰스 호스킨스가 제시한 우로보로스 지분증명(OPoS), 지적 활동에 따라 블록 생성 권한을 부여받는 두뇌증명(PoB), 한번 채굴한 노드는 일정 기간 강제로 휴식을 취해야 하는 균형작업증명(ePoW) 등 새롭게 등장한 합의 알고리즘에 대해 알아보겠습니다!

 


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