합의

합의(agreement, 合意)란 둘 이상의 인원이 특정 문제에 대해 서로 의견이 일치하는 것을 말한다.

개요

블록체인은 탈중앙화를 추구하며 전 세계의 다양한 참여자가 P2P(Peer To Peer) 네트워크 방식으로 생태계를 유지하고 있기 때문에 그 무엇보다 참여자의 의견 일치(합의)가 중요하다. 합의 알고리즘은 블록체인 생태계를 구성하는데 꼭 필요한 요소이며, 다양한 블록체인 프로젝트가 다양한 합의 알고리즘을 통해 운영되고 있다. 합의 알고리즘은 블록체인 네트워크에 합의를 달성하는 매커니즘이라 정의할 수 있다. 탈중앙화된 블록체인은 분산화된 시스템으로 구성되어 있으며, 중앙 권위체에 의존하지 않기에, 분산화된 노드는 트랜잭션의 유효성에 합의가 필요하다. 이곳이 바로 합의 알고리즘이 시작되는 지점이다. 합의 알고리즘은 프로토콜 규칙이 준수되고 있는지 확인하며, 모든 트랜잭션이 신뢰할 수 있는 방식으로 진행되는 것을 보장해, 코인이 한번만 사용되도록 한다.

합의 알고리즘

몇 가지 유형의 합의 알고리즘이 있다. 가장 일반적인 것은 작업증명(Proof of Work; PoW)과 지분증명(Proof of Stake; PoS)이다. 보안성과 기능성, 확장성의 균형을 고려할 때, 각기 장단점을 갖고 있다. 또한, 합의 알고리즘은 암호 화폐 네트워크의 무결성과 보안을 유지하기 위해 중요하다. 합의 알고리즘은 분산화된 노드들이 어떤 버전의 블록체인이 진짜 버전인지 합의할 수 있게 한다. 디지털 경제 시스템이 제대로 작동하기 위해서는, 현 상태의 블록체인에 합의하는 것이 필수적이다. 작업증명 합의 알고리즘은 비잔티움 장군 문제를 해결하는 최고의 해결책으로 간주되며, 이는 비트코인을 비잔티움 장애 허용 시스템으로 탄생시켰다. 이는 비트코인 블록체인이 51% 공격(또는 다수의 공격)과 같은 공격에 매우 강력함을 뜻한다. 네트워크가 탈중앙화되어 있을 뿐만 아니라, 작업증명 알고리즘을 사용하기 때문이다. 마이닝 과정에 드는 높은 비용은 마이너들이 네트워크를 방해하기 위해 자신들의 자원을 투자하는 것을 무척 어렵게 한다.

작업증명

작업증명(Proof of Work; PoW)은 처음으로 만들어진 합의 알고리즘이다. 이는 비트코인과 많은 암호 화폐에 적용되었으며, 작업증명 알고리즘은 마이닝 과정에 필수적인 부분이다. 작업증명 마이닝은 수많은 해싱 시도를 포함하므로, 더 많은 연산 능력을 가질 수록 초당 더 많은 시도를 할 수 있다. 즉, 높은 해시 레이트를 가진 마이너일수록 다음 블록(블록 해시)에 대한 유효한 해결책을 찾을 가능성이 더 높다. 작업증명 합의 알고리즘은 분산화된 네트워크 노드가 합의를 달성할 경우에만 새로운 블록의 트랜잭션을 검증하고 이를 블록체인에 추가할 수 있도록 하며, 마이너에 의해 제공된 블록 해시가 유효한 작업 증명이라는 점에 동의하게 된다.

지분증명

지분증명(Proof of Stake; PoS) 합의 알고리즘은 2011년, 작업증명의 대안으로 개발되었다. 지분증명은 작업증명과 유사한 목표를 공유하지만, 몇 가지 근본적인 차이와 특이점이 있다. 간단히 말해서 지분증명 합의 알고리즘은 작업증명의 마이닝 과정을 참여자의 스테이크에 따라 블록을 검증하는 것으로 대체한다. 각 블록의 유효성 검사자는 할당된 연산 능력이 아닌 암호 화폐에 대한 투자에 의해 결정된다. 각 지분증명 시스템은 서로 다른 방식으로 알고리즘을 구현할 수 있지만, 일반적으로 블록체인은 노드의 부유한 정도와 코인 나이(얼마나 오래 코인이 묶여 있었는지 혹은 스테이크 되었는지)를 고려하는 임의 선출 방식과 무작위 요소를 통해 보안을 확보한다. 이더리움 블록체인은 현재 작업증명 알고리즘에 기반하고 있지만, 네트워크 확장성을 높이기 위해 작업증명을 지분증명으로 교체하는 캐스터(Casper) 프로토콜이 출시될 것이다.

참고자료

• Seonho Shin, 〈블록체인 합의 알고리즘 이해하기〉, 《브런치》, 2019-04-09
• 〈블록체인 합의 알고리즘이란 무엇인가요?〉, 《바이낸스 아카데미》, 2019-11-09

같이 보기

• 합의 알고리즘

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