합의란 무엇입니까? 초보자 가이드

합의 메커니즘이란 무엇입니까? 작업증명에서 지분증명에 이르기까지 암호화폐가 어떻게 작동하는지 알아보십시오.

May 13, 2022
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합의 메커니즘 선택

블록체인에 대한 합의는 블록체인 네트워크의 피어가 네트워크에 있는 데이터의 현재 상태에 대해 합의에 도달하는 절차입니다. 이를 통해 합의 알고리즘은 블록체인 네트워크에 신뢰성과 신뢰를 구축합니다.

주요 내용:

  • 합의 메커니즘(합의 프로토콜 또는 합의 알고리즘이라고도 함)은 트랜잭션을 확인하고 기본 블록체인의 보안을 유지하는 데 사용됩니다.
  • 다양한 유형의 합의 메커니즘이 있으며 각각 다양한 장점과 단점이 있습니다.
  • 작업 증명(PoW) 및 지분 증명(PoS)은 가장 널리 사용되는 합의 메커니즘 중 두 가지입니다.

블록체인에 합의 메커니즘이 필요한 이유

합의 메커니즘은 모든 암호화폐 블록체인의 중추를 형성하며 블록체인을 안전하게 만듭니다. 다양한 합의 메커니즘을 탐구하기 전에 먼저 블록체인이 합의를 달성한다는 것이 무엇을 의미하는지 정의해 봅시다.

블록체인은 트랜잭션을 기록하는 데 사용되는 분산되고 분산된 공개 디지털 원장입니다. 이러한 각 거래는 데이터 ‘블록’으로 기록되며, 체인에 추가되기 전에 P2P 컴퓨터 네트워크에서 독립적으로 확인해야 합니다. 이 시스템은 사기 행위로부터 블록체인을 보호하고 ‘이중 지불’ 문제를 해결합니다.

블록체인 네트워크의 모든 참가자가 단일 버전의 기록에 동의하도록 보장하기 위해 비트코인 ​​및 이더리움과 같은 블록체인 네트워크는 합의 메커니즘(합의 프로토콜 또는 합의 알고리즘이라고도 함)으로 알려진 것을 구현합니다. 이러한 메커니즘은 시스템 내결함성을 만드는 것을 목표로 합니다.

블록체인의 기본 원칙과 분산된 분산 시스템에서 합의를 달성하는 데 따르는 어려움에 대해 자세히 알아보려면 다음을 읽어보십시오. 블록체인이란 무엇입니까? 비잔틴 장군 문제에서 합의로.

블록체인에서 합의란 무엇입니까?

합의는 네트워크에서 ‘노드’라고 하는 피어 그룹이 유효한 블록체인 트랜잭션과 그렇지 않은 트랜잭션을 결정하는 프로세스입니다. 합의 메커니즘은 이 합의를 달성하는 데 사용되는 방법론입니다. 악의적인 행동과 해킹 공격으로부터 네트워크를 보호하는 데 도움이 되는 규칙 집합입니다.

블록체인과 그 응용 프로그램에 따라 다양한 유형의 합의 메커니즘이 있습니다. 에너지 사용량, 보안 및 확장성은 다르지만 모두 한 가지 목적을 공유합니다. 바로 기록이 진실되고 정직하다는 것입니다. 다음은 합의에 도달하기 위해 분산 시스템에서 사용하는 가장 잘 알려진 유형의 합의 메커니즘에 대한 개요입니다.

합의 메커니즘의 유형

블록체인 인포그래픽의 합의 메커니즘 Mar14

작업증명(PoW)

비트코인 및 기타 많은 퍼블릭 블록체인에서 사용되는 작업 증명(PoW)은 최초의 합의 메커니즘입니다. 확장성에 대한 우려가 만연하지만 일반적으로 모든 합의 메커니즘 중에서 가장 신뢰할 수 있고 안전한 것으로 간주됩니다. ‘작업 증명’이라는 용어는 1990년대 초에 처음 만들어졌지만 비트코인 ​​설립자 나카모토 사토시가 이 기술을 디지털 통화와 관련하여 처음 적용했습니다.

PoW에서 ‘광부’는 본질적으로 고성능 컴퓨터를 사용하여 매우 복잡한 계산 퍼즐을 풀기 위해 서로 경쟁합니다. 64자리 16진수(‘해시’)를 가장 먼저 생각해 낸 사람이 새로운 블록을 형성하고 트랜잭션을 확인할 수 있는 권리를 얻습니다. 성공적인 채굴자는 또한 ‘블록 보상’으로 알려진 미리 결정된 양의 암호화폐로 보상을 받습니다.

새로운 블록을 생성하기 위해 많은 양의 계산 리소스와 에너지가 필요하기 때문에 PoW 이면의 운영 비용은 매우 높습니다. 이는 신규 채굴자의 진입 장벽 역할을 하여 중앙 집중화 및 확장성 제한에 대한 우려로 이어집니다.

하지만 높은 비용만 있는 것은 아닙니다. PoW에 대한 가장 일반적인 비판은 전기 소비가 환경에 미치는 영향입니다. 이로 인해 많은 사람들이 PoS(Proof of Stake)와 같은 보다 지속 가능하고 에너지 효율적인 합의 프로토콜을 찾게 되었습니다.

지분 증명(PoS)

이름에서 알 수 있듯이 이 대중적인 합의 방법은 ‘ 스테이킹 ‘으로 알려진 프로세스를 중심으로 진행됩니다. 지분 증명(PoS) 시스템에서 ‘유효성 검사자’는 블록을 검증하기 위해 무작위로 선택될 수 있는 기회에 대해 디지털 통화 지분을 약속하여 보상을 얻습니다. 이 과정은 복권과 다르지 않으며 더 많은 동전을 걸수록 확률이 높아집니다.

채굴자들이 블록 보상(새로 생성된 코인)으로 인센티브를 받는 PoW와 달리 PoS 시스템에 기여하는 사람들은 단순히 거래 수수료를 받습니다.

PoS는 PoW에 대한 보다 지속 가능하고 환경 친화적인 대안으로 간주되며 51% 공격에 대해 더 안전한 것으로 간주됩니다. 그러나 시스템이 더 많은 수의 토큰을 가진 엔터티를 선호하기 때문에 PoS는 중앙 집중화로 이어질 가능성에 대해 비판을 받았습니다. 눈에 띄는 PoS 플랫폼에는 2022년에 PoW에서 PoS로 전환된 Ethereum, Cardano(ADA), Solana(SOL) 및 Tezos(XTZ)가 포함됩니다.

위임 지분 증명(DPoS)

PoS 합의 메커니즘의 변형인 위임 지분 증명(DPoS)은 합의를 달성하기 위해 평판 기반 투표 시스템에 의존합니다. 네트워크 사용자는 자신을 대신하여 네트워크를 보호할 ‘증인'(‘블록 생산자’라고도 함)을 선택하기 위해 ‘투표’합니다. 증인의 최상위 계층(가장 많은 표를 얻은 사람)만이 블록체인 거래를 검증할 권리를 얻습니다.

투표하기 위해 사용자는 스테이킹 풀에 토큰을 추가합니다. 그런 다음 투표는 각 투표자의 판돈 크기에 따라 가중치가 부여됩니다. 게임에서 스킨이 많을수록 투표권이 커집니다. 블록에서 트랜잭션을 성공적으로 검증한 선출된 증인은 일반적으로 투표한 사람들과 공유되는 보상을 받습니다.

최상위 계층의 증인은 항상 더 신뢰할 수 있는 것으로 간주되고 더 많은 표를 얻은 증인으로 대체될 위험이 있습니다. 책임을 이행하지 않거나 사기성 거래를 확인하려고 시도하는 경우 투표에서 제외될 수도 있습니다. 이것은 블록체인의 무결성을 보장하면서 증인이 항상 정직을 유지하도록 장려하는 데 도움이 됩니다.

PoS보다 널리 보급되지는 않았지만 DPoS는 이전 모델보다 더 효율적이고 민주적이며 재정적으로 포괄적인 것으로 간주됩니다. Lisk(LSK), EOS.IO(EOS), Steem(STEEM), BitShares(BTS), Ark(ARK)에서 사용합니다.

활동 증명(PoA)

활동 증명(PoA)은 PoW와 PoS 합의 메커니즘의 하이브리드입니다. Decred(DCR) 및 Espers(ESP) 블록체인 프로젝트에서 사용됩니다.

PoA 시스템에서 마이닝 프로세스는 PoW처럼 광부들이 엄청난 컴퓨팅 파워를 사용하여 정교한 수학적 문제를 해결하기 위해 경쟁하면서 시작됩니다. 그러나 일단 블록이 채굴되면 시스템은 성공적으로 생성된 블록 헤더가 PoA 네트워크에 브로드캐스트되면서 PoS와 유사하게 전환됩니다. 그런 다음 유효성 검사기 그룹이 무작위로 선택되어 해시를 승인하여 새 블록의 유효성을 검사합니다. PoS와 마찬가지로 검증인이 보유한 암호화폐가 많을수록 선택될 확률이 높아집니다. 선택한 모든 유효성 검사기가 블록에 서명하면 블록체인 네트워크에 추가되고 트랜잭션을 기록할 준비가 됩니다. 그런 다음 블록 보상은 성공적인 채굴자와 선택된 검증자 간에 공유됩니다.

PoA 시스템은 PoW와 PoS의 가장 좋은 기능을 결합하려는 의도로 설계되었지만(단점을 피하면서) 에너지 집약적인 채굴 단계와 더 많은 수의 코인을 보유한 검증자에 대한 내재된 편파성에 대한 비판을 받았습니다.

권한 증명(PoA)

활동 증명(또는 ‘PoA’)과 혼동하지 않도록 권한 증명(PoA)은 평판을 기반으로 검증자를 선택하여 작동합니다. PoS의 수정 버전으로 2017년 이더리움 공동 창립자이자 전 CTO인 Gavin Wood가 제안했습니다.

권한 증명에서 유효성 검사기는 코인을 걸지 않습니다. 대신, 그들은 블록을 검증할 권리를 얻기 위해 자신의 명성을 걸고 있어야 합니다. 참가자가 자신을 식별해야 하는 이 허가된 블록체인은 일반적으로 사용자가 참여하기 위해 자신의 신원을 밝힐 필요가 없는 대부분의 블록체인 프로토콜과 매우 다릅니다.

이 메커니즘은 컴퓨팅 성능이 거의 필요하지 않기 때문에 일부 이전 메커니즘, 특히 PoW보다 리소스 집약도가 훨씬 낮습니다. 또한 비용이 적게 드는 옵션 중 하나이며 JPMorgan(JPMCoin)과 같은 사설 네트워크에 많이 사용됩니다. 다른 PoA 기반 프로젝트에는 VeChain(VET) 및 Ethereum Kovan 테스트넷이 포함됩니다.

확장성은 높지만 선택된 소수만이 네트워크에 참여할 수 있기 때문에 분산 영역에서 손상됩니다. 또한 검증자를 식별할 수 있어야 한다는 요구 사항으로 인해 부패 및 제3자 조작의 위험도 증가합니다.

소각 증명(PoB)

비트코인의 PoW 알고리즘에 대한 또 다른 보다 지속 가능한 대안은 소각 증명(PoB)입니다. 채굴자는 사전 결정된 양의 토큰을 검증 가능한 방식으로 ‘소각'(파기)하여 블록을 채굴할 수 있는 권한을 얻습니다. 복구하거나 사용할 수 없는 주소’입니다. 채굴자가 더 많은 코인을 태울수록 무작위로 선택될 확률이 높아집니다.

광부가 네트워크를 떠나면 잠긴 코인을 검색하거나 판매할 수 있는 PoS와 달리 소각된 코인은 복구할 수 없습니다. 채굴자들이 새로운 블록을 생성하는 평생 특권을 얻기 위해 단기 부를 희생하도록 요구하는 이 방법은 채굴자들의 장기적인 헌신을 장려하는 데 도움이 됩니다. 코인을 태우는 행위는 또한 코인 희소성으로 이어져 인플레이션을 제한하고 수요를 증가시킵니다.

PoB 프로토콜을 사용하는 암호화폐에는 Slimcoin(SLM), Counterparty(XCP) 및 Factom(FCT)이 있습니다.

용량 증명/공간 증명(PoC/PoSpace)

전산 능력이나 코인 스테이킹을 기반으로 채굴 권한을 부여하는 대부분의 이전 제품과 달리 PoSpace(공간 증명)라고도 하는 용량 증명(PoC)은 채굴 알고리즘을 채굴자의 하드에서 사용 가능한 공간의 양에 기반합니다. 운전하다.

PoC에서 광부는 ‘플로팅’이라는 프로세스에서 사전에 가능한 모든 해시 목록을 생성합니다. 그런 다음 이 플롯은 하드 드라이브에 저장됩니다. 광부의 저장 용량이 많을수록 가능한 솔루션이 더 많습니다. 솔루션이 많을수록 올바른 해시 조합을 소유하고 보상을 받을 가능성이 높아집니다.

PoC는 값비싸거나 특수한 장비가 필요하지 않기 때문에 일반인이 네트워크에 참여할 수 있는 기회를 열어줍니다. 따라서 위에서 다룬 일반적인 합의 메커니즘 중 일부에 대한 덜 에너지 집약적이고 더 분산된 대안입니다. 그러나 아직까지 많은 개발자가 시스템을 채택하지 않았으며 맬웨어 공격에 대한 취약성에 대한 우려가 있습니다. 이 메커니즘은 현재 Signum(SIGNA) — 이전에는 Burstcoin(BURST) — Storj(STORJ) 및 Chia(XCH)에서 사용하고 있습니다.

경과 시간 증명(PoET)

일반적으로 허가된 블록체인 네트워크에서 사용되는 PoET(Proof of Elapsed Time)는 신뢰할 수 있는 컴퓨팅을 활용하여 블록 구성을 위한 임의 대기 시간을 적용합니다. 2016년 초에 Intel에서 개발했으며 Intel SGX(Software Guard Extensions)라는 특수 CPU 명령 집합을 기반으로 합니다.

시간 복권 기반 합의 알고리즘인 PoET는 네트워크의 모든 노드에 서로 다른 대기 시간을 무작위로 할당하여 작동합니다. 대기 기간 동안 이러한 각 노드는 지정된 기간 동안 ‘수면’ 상태가 됩니다. 가장 먼저 깨어난 사람(즉, 대기 시간이 가장 짧은 사람)에게 채굴권이 부여됩니다. 이 무작위화는 모든 참가자가 승자가 될 가능성이 동일하게 보장되어 네트워크 내에서 공정성을 보장합니다.

PoET 합의 메커니즘은 매우 효율적이고 자원 집약적이지 않으며 확장 가능합니다. Hyperledger의 Sawtooth에서 구현되었습니다.

역사 증명(PoH)

이름에서 알 수 있듯이 역사 증명(PoH)은 역사적 사건의 증거를 제공합니다. Solana가 개발한 PoH는 블록체인 자체에 ‘타임스탬프’를 내장하여 다른 노드에 의존할 필요 없이 트랜잭션 간의 시간 경과를 확인할 수 있습니다.

이 타임스탬프 방법은 SHA-256, 순차적 해싱 VDF(Verifiable Delay Function)로 알려진 기능에 의해 활성화됩니다. 트랜잭션의 출력을 가져와 다음 해시의 입력으로 사용하여 누구나 특정 시퀀스에서 어떤 이벤트가 발생했는지 명확하게 볼 수 있습니다. VDF는 단일 CPU 점수로만 해결할 수 있기 때문에 PoH는 블록체인의 처리 무게를 크게 줄여 동시대 많은 것보다 더 빠르고 에너지 효율적입니다.

PoH는 솔라나에서만 사용하기 때문에 아직 대규모로 테스트되지 않았습니다.

중요도 증명(PoI)

NEM 네트워크(XEM)에서 처음 도입한 PoI(중요성 증명)는 ‘하베스팅’이라는 프로세스에서 특정 기준에 따라 채굴자를 선택합니다. 일반적인 요인에는 지난 30일 동안의 거래 수와 규모, 기득권 금액, 네트워크 활동이 포함됩니다. 이러한 요소를 기반으로 노드에 중요도 점수가 부여됩니다. 점수가 높을수록 블록을 수확하고 이에 수반되는 거래 수수료를 받을 노드가 선택될 확률이 높아집니다.

PoS와 유사하지만 PoI의 추가 메트릭 사용은 네트워크에 대한 참가자의 전반적인 지원을 고려하여 부자에게 본질적으로 보상하려는 전자의 경향을 제거합니다. 따라서 단순히 PoI에 높은 스테이킹을 한다고 해서 반드시 블록을 획득할 수 있는 기회가 보장되는 것은 아닙니다.

결론

분산된 블록체인 플랫폼의 진위 여부를 확인하는 데 있어 만병통치약은 없습니다. 각 합의 메커니즘에는 고유한 장점과 장단점이 있습니다.

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