핵심 내용
- 작업증명(PoW) 네트워크에서는 채굴자가 거래 블록을 검증하기 위해 경쟁적으로 복잡한 수학 문제를 풉니다.
- PoW 네트워크는 거래 속도와 양이 제한적입니다.
- PoW는 경쟁적인 특성으로 인해 전기 사용량이 많습니다.
- 지분증명(PoS) 방식은 거래 블록을 검증할 검증인을 임의로 선택합니다.
- PoW보다 PoS 네트워크에서 거래가 더 빠르게 검증됩니다.
- 프로세스에 소모되는 에너지가 더 적은 PoS가 상대적으로 환경 친화적이라고 할 수 있습니다.
컨센서스 메커니즘이란?
가상자산은 탈중앙화 및 분산을 염두에 두고 설계되어 블록체인에서 행해지는 거래는 누구에게나 투명하게 공개되고 누구나 확인할 수 있습니다. 변경 불가능하다는 점이 대부분의 블록체인이 가진 특징이라는 점을 감안하면 이는 입력된 데이터를 대체로 되돌릴 수 없음을 의미합니다.
작업증명(PoW)과 지분증명(PoS)은 블록체인에서 거래를 처리하고 새로운 블록을 생성하는 데 가장 많이 사용되는 컨센서스 메커니즘입니다. 이 두 가지 유형의 컨센서스 메커니즘은 악의적인 행위를 비용 소모적이고 어렵게 만들어 좋은 행동을 장려합니다. 의도한 대로 작동하기만 하면 자금을 받아야 할 사람을 속이기 위해 동일한 통화로 두 번 지급하는 이중 지출 같은 사기를 예방할 수 있습니다.
여전히 컨센서스 메커니즘이 낯설다면 이 글에서 컨센서스에 관한 기본 지식을 쌓아 보세요.
작업증명(PoW)이란?
PoW에서는 채굴자가 컴퓨터 시스템의 연산 능력을 사용하여 복잡한 수학 문제를 풀어야 하는데, 이 프로세스를 채굴이라고도 합니다. 간단히 말해 문제가 풀리면 블록체인에서 새로운 블록이 검증된 것입니다. 문제를 가장 빨리 푸는 사람에게 보상(예: 일정량의 Bitcoin)이 할당됩니다. 이러한 채굴자의 공동 노력 덕분에 블록체인이 모든 당사자를 위해 원활하게 운영되는 것입니다.
PoW의 작동 방식
채굴자들이 앞다투어 문제를 풀기 위한 경쟁을 벌이는 가운데 결국 문제를 푼 채굴자가 새로운 블록을 생성하고 거래를 확인하면 거래가 블록에 저장됩니다. 문제의 난이도는 블록이 네트워크에 추가되는 속도에 따라 높아지기도, 낮아지기도 합니다. 원장이 배포되면 채굴자는 변경된 버전을 거부할 수 있어 변조를 방지할 수 있습니다.
PoW 방식으로 운영되는 가상자산은 다음과 같습니다.
Bitcoin $BTC
지분증명(PoS)이란?
PoS는 PoW 컨센서스 메커니즘의 비효율성을 해결하고 필요한 컴퓨팅 리소스를 줄일 목적으로 등장한 새로운 접근 방법입니다. 에너지 사용이 많은 수학 연산을 처리하지 않고 검증인이라 불리는 네트워크 참여자가 네트워크에서 일정량의 토큰을 스테이킹하고 새로운 블록을 생성할 수 있는 능력을 갖는 방식입니다.
PoS의 작동 방식
PoS 네트워크에서 거래 확인은 거래를 확인하고 블록 정보를 검증할 검증인을 무작위로 선택하는 방식으로 이루어집니다. 검증인이 되려면 코인 소유자가 자신이 운영하는 노드에 특정량의 코인을 ‘스테이킹’해야 합니다. 다음 블록의 제안자로 선택될 확률은 노드에서 스테이킹한 토큰 수량에 비례합니다.
거래를 확인하고 블록 정보를 검증할 검증인은 무작위로 선택됩니다. 이 시스템은 PoW처럼 경쟁적인 보상 기반 메커니즘을 사용하기보다 수수료를 징수할 사람을 무작위로 선정합니다. 블록이 둘 이상의 검증인에 의해 검증되고, 일정 수의 검증인이 블록이 정확하다고 확인하면 검증 작업이 마무리되고 종료됩니다.
노드 운영과 관련된 요구사항은 생태계마다 다릅니다. 예를 들어 Ethereum 네트워크에서는 누구든 32 ETH를 스테이킹하여 노드 운영을 시작할 수 있습니다. Cardano나 Polkadot 등의 다른 네트워크는 검증인이 되기 위한 요구사항이 다를 수 있습니다. 예를 들어 Polkadot은 검증인을 지명하여 선정합니다.
PoS 방식으로 운영되는 가상자산은 다음과 같습니다.
PoW에서 PoS로 전환한 Ethereum: 일명 ‘The Merge’
2022년 9월 15일, Ethereum은 PoW 컨센서스 메커니즘을 PoS로 전환하는 작업을 성공적으로 마치며 에너지 소비를 최대 99% 줄였습니다. 이 전환을 Ethereum 2.0 또는 ‘The Merge’라고 부릅니다.
Ethereum 2.0과 ‘The Merge’에 대해 자세히 알아보세요.
Ethereum 1.0은 PoW 체인이어서 가장 먼저 수학 문제를 풀고 보상을 받으려면 남들보다 컴퓨팅 성능이 뛰어나야 했습니다. 이는 비싼 장비를 갖추어야 한다는 측면에서도 비용이 많이 들었지만 장비에 전력을 공급하는 데에도 상당한 비용이 소모되었습니다.
그러나 전환과 함께 Ethereum 2.0이 PoS 네트워크로 바뀌어 이제 검증인이 노드를 활성화하고 거래를 검증하려면 32 ETH를 스테이킹해야 합니다. 제안된 각각의 블록에 대해 검증인이 선택되고, 검증인은 거래로 발생하는 네트워크 수수료를 획득합니다. 이 같은 방식으로 인해 검증인이 에너지와 비용이 많이 드는 채굴 장비를 소유해야 할 필요성이 사라져 에너지 소비가 획기적으로 줄어드는 것입니다.
PoS와 PoW 개요
| 작업증명(PoW) | 지분증명(PoS) | |
|---|---|---|
| 블록 채굴/검증 | 수학 문제를 풀 수 있는 컴퓨팅 성능으로 결정됨 | 대체로 스테이킹 수량에 따라 결정되며, 스테이킹 수량이 많을수록 블록을 제안할 수 있는 가능성이 높아짐 |
| 보상 | 민팅된 신규 토큰이 블록 채굴자에게 보상으로 지급됨 | 블록 제안자에게 블록 리워드 및 네트워크 수수료가 지급됨 |
| 경쟁 | 채굴자가 컴퓨팅 성능으로 경쟁함 | 스테이킹 수량에 비례한 확률로 검증인이 선택됨 |
| 장비 | GPU 등의 전문화된 장비가 필요함 | 서버급 표준 장치 |
| 효율성 및 신뢰성 | 장비 비용 및 에너지 소비가 점차 증가함 | 상대적으로 비용 효율이 높음 |
| 보안 | 해시레이트가 클수록 네트워크 보안이 뛰어남 | 스테이킹 보상 및 삭감이 네트워크 보안에 도움이 됨 |
| 악의적 블록 유발 가능성 | 해커가 컴퓨팅 성능의 최소 51%를 확보해야 함 | 해커가 총 스테이킹 수량의 최소 51%를 제어해야 함 |
| 블록 채굴/검증 | |
| 작업증명(PoW) | 수학 문제를 풀 수 있는 컴퓨팅 성능으로 결정됨 |
| 지분증명(PoS) | 대체로 스테이킹 수량에 따라 결정되며, 스테이킹 수량이 많을수록 블록을 제안할 수 있는 가능성이 높아짐 |
| 보상 | |
| 작업증명(PoW) | 민팅된 신규 토큰이 블록 채굴자에게 보상으로 지급됨 |
| 지분증명(PoS) | 블록 제안자에게 블록 리워드 및 네트워크 수수료가 지급됨 |
| 경쟁 | |
| 작업증명(PoW) | 채굴자가 컴퓨팅 성능으로 경쟁함 |
| 지분증명(PoS) | 스테이킹 수량에 비례한 확률로 검증인이 선택됨 |
| 장비 | |
| 작업증명(PoW) | GPU 등의 전문화된 장비가 필요함 |
| 지분 증명(PoS) | 서버급 표준 장치 |
| 효율성 및 신뢰성 | |
| 작업증명(PoW) | 장비 비용 및 에너지 소비가 점차 증가함 |
| 지분증명(PoS) | 상대적으로 비용 효율이 높음 |
| 보안 | |
| 작업증명(PoW) | 해시레이트가 클수록 네트워크 보안이 뛰어남 |
| 지분증명(PoS) | 스테이킹 보상 및 삭감이 네트워크 보안에 도움이 됨 |
| 악의적 블록 유발 가능성 | |
| 작업증명(PoW) | 해커가 컴퓨팅 성능의 최소 51%를 확보해야 함 |
| 지분증명(PoS) | 해커가 총 스테이킹 수량의 최소 51%를 제어해야 함 |
PoW와 PoS 중 어느 쪽이 바람직한가?
컨센서스 메커니즘은 블록체인 네트워크의 핵심 요소로, 거래 검증을 담당하는 당사자들이 중앙집중화되지 않도록 방지하는 역할을 합니다. 불변성, 무신뢰성, 분산성 등 대표적인 블록체인 특성들을 유지하려면 믿을 수 있는 컨센서스 메커니즘이 필수적입니다.
적합한 컨센서스 메커니즘의 유형은 네트워크 요구에 따라 다릅니다. 예를 들어 PoW는 사기 예방, 보안, 네트워크에서의 신뢰 구축에 더 적합한 것으로 알려져 있습니다. 실제로 이론상 예외가 있다고 할지라도 대부분의 경우 채굴자는 거래를 잘못 이해하는 일이 없습니다. PoW에서 제공하는 보호 장치로 인해 가상자산의 거 래 내역이 안전하게 보호되는 한편 시간 경과에 따른 데이터 변경도 점점 어려워지기 때문입니다.
마찬가지로 네트워크 성능과 확장성도 PoS 기반 컨센서스 메커니즘의 두 가지 주요 장점으로 자주 언급됩니다. PoS는 온체인 초당 트랜잭션(TPS) 및 실제 네트워크 송금 결제를 위해 거래를 빠르게 진행해야 할 때 자주 활용됩니다. 더군다나 검증인은 실수나 사기에 대해 위약금을 지불해야 할 수 있는데, 이것이 체인을 안전하게 유지하기 위한 금전적 인센티브로 작용하기도 합니다.
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