라운드

라운드(round)란 블록체인이나 해시그래프 등 탈중앙화 분산형 시스템에서 다수의 노드들이 일정한 합의 알고리즘에 따라 의사결정을 내리는 최소한의 시간 단위를 말한다.

개요

합의를 생성하는 한 시간 단위를 한 라운드라고 한다. 라운드마다 합의를 생성하기 위해, 각 샤드는 라운드마다 적절한 방법으로 합의에 참여할 노드를 일정수 선출한다. 이 선출된 노드가 커미티 노드(committee nodes)가 된다. 합의는 커미티 노드 간에 확정적 합의를 시도함으로서 도출된다. 코인이 어떤 외부 가치를 표현한다면, 가스는 로커스체인 시스템 내부 활동의 가치를 표현하는 개념이다. 예를 들어, 계정이 트랜잭션을 생성할 때 가스를 소모하게 된다. 만약 계정이 라운드 합의 생성에 기여한다면 보상의 일부로 가스를 받게 된다. 또한, 각 샤드는 일정한 시간 간격마다 그룹 내의 트랜잭션을 합의한다. 각 시간 간격에 해당하는 라운드마다 샤드에 새로 추가된 모든 트랜잭션이 샤드 전체에 동일하게 보이는지에 대해, 공평하게 추천된 합의 커미티 노드가 비잔틴 장애 허용 합의를 시도한다. 비잔틴 장애 허용 합의가 이루어진 라운드는 그 순간 포함된 모든 트랜잭션이 명확하게 확정이 이루어진다.

활용

• 위임지분증명

위임지분증명(Delegated Proof of Stake; DPoS)은 네트워크 노드의 투표를 얻은 대표 노드가 거래를 승인하고 블록을 생성하는 합의 알고리즘이다. 자신이 투표한 노드가 대표 노드가 될 경우 투표자는 대표 노드가 얻는 보상을 함께 나눠 받게 된다. 지분증명(PoS)의 경우 일정량 이상의 지분을 소유한 모든 노드에 블록 생성 권한이 주어지기 때문에 블록 생성에 일정 시간이 필요하다. 물론 작업증명(PoW)과 비교해서 꽤 빠른 속도지만, 그에 반해 위임지분증명의 경우 이미 투표로 선출된 소수의 대표 노드(BP)가 돌아가면서 블록을 생성하기 때문에 블록을 생성하는 속도와 비용이 확연히 감소한다. 각 대표 노드는 라운드별로 랜덤한 순서로 블록을 생성한다. 한 라운드가 종료되면 블록 생성 순서는 초기화된다. 위임지분증명은 빠른 블록 생성이라는 장점이 있지만, 대표로 선출된 소수가 전체 생태계를 좌우한다는 점에서 블록체인의 탈중앙화 정신에 위배된다는 비난을 받기도 한다. 게다가 대표 노드로 선출되기 위해선 노드가 자신의 신분을 밝혀야 하므로 익명성이 보장되지 않으며, 해커들의 공격에 노출될 가능성이 있다.

• 지분증명

지분증명(Proof of Stake; PoS)은 블록체인 기술에서 일반적으로 사용되는 합의 프로토콜 중 하나이다. 지분증명은 크립토커런시(Cryptocurencies)가 블록을 검증하는 데 사용하는 합의 알고리즘이다. 이 시스템은 2011년에 처음 제안되었으며, 2012년 피어코인(Peercoin)을 구현한 최초의 암호 해독 기술이다. 지분증명의 주요 장점은 에너지 효율성과 보안이다. 지분증명은 참여자의 코인 지분을 기준으로 블록을 생성한다. 즉, 참여자의 코인 지분이 많을 수록 유리해지는 방식이다. 다음 블록의 생성자는 부분적으로 사용자가 보유하고 있는 크립토커런시의 정도 또는 어떤 경우에는 그 특성을 보유하고 있는 기간에 의해 무작위 시스템에 의해 결정된다. 지분증명에 대한 무작위 추출은 중앙 집중화를 예방한다. 그렇지 않으면 시스템의 부유한 개인이 항상 다음 블록을 만들고 지속해서 부를 창출하며 결과적으로 시스템을 통제하기 때문이다.

지분증명은 작업증명(Proof of Work; PoW)보다 훨씬 적은 에너지를 사용하므로 더 효율적이다. 지분증명은 전기 사용량이 훨씬 적기 때문에 우수한 합의 프로토콜로 간주 될 수 있다. 또한 시스템이 훨씬 효율적이기 때문에 네트워크를 유지하기 위해 광부에게 인센티브를 부여하는 수단으로 너무 많은 새로운 코인을 발급해야 할 필요성이 적다. 이것은 특정 코인의 가격을 보다 안정되게 유지하는 데 도움이 된다. 지분증명은 비잔틴 장애 허용(Byzantine Fault Tolerance; BFT) 문제를 해결하는데 특히 적합하다. 이는 모든 유효성 검사가 네트워크에 의해 추적되고 ID의 신원을 알고 있기 때문이다. 비잔틴 장애 허용은 검증자의 2/3가 합의해야 하므로 이러한 개별 신원을 추적하면 기능적 상태를 유지하는 데 도움이 된다.

지분증명은 작업증명의 단점을 극복하기 위한 알고리즘 중 하나이며 해시 파워가 많이 필요하지 않아 경제적이다. 작업증명에서 51% 해시파워를 가지는 비용과 지분증명 전 세계 자산의 51%에서 지분증명방식의 비용이 더 많이 든다. 이는 중앙집권화가 더 어려워 분산화가 잘 된다고 볼 수 있다. 문제점은 참여한 노드들이 이자를 받으려고 코인을 묶어 두려 하므로 시중 코인의 유통량 감소로 이어질 수 있다는 것이다. 또한, 코인을 너무 많이 보유한 사람이 너무 강한 권력을 가지게 되며, 자산증명을 하는 데 있어 한계비용(Marginal cost)이 없다는 것이다.

• 텐더민트

텐더민트(Tendermint)는 프로포즈(Propose), 프리보트(Prevote), 프리커밋(Precommit) 과정을 거쳐 블록을 생성한다. 각 라운드마다 블록을 제안하며, 매 라운드에서 합의를 거쳐 블록을 생성한다. 텐더민트에서 클라이언트가 네트워크에 블록의 생성을 의뢰(Request)하는 과정이 프로포즈다. 프로포즈 된 블록을 각 노드가 검증하고, 검증한 결과 참인지 거짓인지를 투표하는 것이 프리보트이다. 각 노드가 블록을 검증한 결과를 네트워크에 전달하는 것이므로 준비(Prepare) 과정에 비교할 수 있다. 프리보트 블록(Prevote Block)이 전체의 2/3 이상일 경우 텐더민트에서는 '폴카(polka)'라고 부르는데, 이는 '준비된 증명서(prepared certificate)'에 대응된다. 프리보트 이후 프리커밋 과정을 다시 한번 진행한다. 프리커밋에 동의한 노드가 전체의 2/3 이상일 경우 블록을 커밋한다. '증명서 작성(commit certificate)'에 대응될 수 있으며, 커밋에 필요한 2/3 이상의 프리커밋을 얻지 못할 경우 블록을 생성하지 않고 다음 라운드로 진행한다. 텐더민트에서 블록의 유효성 검사기 노드는 100개이다. ($=3\times 33+1$개)

• 해시그래프

해시그래프(hashgraph)는 낮은 트랜잭션 속도라는 단점을 극복하고 정보보안과 비용 절감이라는 블록체인의 이점을 취하는 알고리즘이다. 블록체인의 장점은 정보보안과 개인정보 암호화를 통한 익명성 보장 즉, 사생활 보호다. 그러나 거래를 할 때 비트코인 또는 이더리움과 같은 블록체인 기술을 사용하면 트랜잭션(거래) 속도가 느려질 수 있다. '작업증명(POW)'이라고 불리는 계산이 많은 작업(합의 알고리즘)이 네트워크를 더욱 안전하게 만들 수 있지만 거래 시간을 지연시키기 때문이다. 실제 비트코인은 초당 5건의 트랜잭션을 허용하고, 이더리움은 초당 15건의 트랜잭션을 처리한다. VISA와 같은 결제 시스템은 1초에 6만 건의 거래를 관리할 수 있다. 반면, 해시그래프는 초당 30만 건을 처리할 수 있다. 더 빠르고 안전하고, 또 에너지 소비도 적은 분산대장기술이 해시그래프가 블록체인 기술의 대안으로 떠오른 이유다. 해시그래프는 미국 스워드라는 소프트웨어 기업이 발표한 프로젝트로 차세대 분산원장기술로 주목받고 있다. 해시그래프는 작업증명을 사용하지 않는 대신 가상투표 콘센시스라는 알고리즘을 사용한다. 이 알고리즘은 서로 계산하는 과정을 생략한다.

비트코인이 거래할 때 모든 사용자가 합의하지 않으면 거래가를 기록할 수 없는 반면, 해시그래프는 무작위로 선정된 일부 사용자의 승인만으로 기록이 가능하다. 즉, 모든 정보가 노드(사용자) 사이에서 동기화될 필요가 없기 때문에 해시그래프는 훨씬 빠르게 거래를 처리할 수 있다. 해시그래프가 기존 블록체인과 다른 점은 오픈소스 시스템이 아니라 사용자의 허가가 필요하다는 것이다. 즉, 40개 은행 연합 컨소시엄인 'R3'에 의한 시스템 'Corda'와 같은 프라이빗 블록체인에 가까우므로 현 단계에서는 은행이나 정부, 대기업에 이점이 있는 분산원장기술이다.

참고자료

• Seonho Shin, 〈블록체인 합의 알고리즘 이해하기〉, 《브런치》, 2019-04-09
• KIM JUN YONG, 〈블록체인 합의 알고리즘 알아보기 1편(PoW, PoS, DPoS)〉, 《Medium》, 2018-11-18
• Kblock, 〈(케블리) #48. 합의 알고리즘 이해하기 - PBFT Consensus Algorithm〉, 《스팀잇》, 2018-07-09
• 명정선 기자, 〈(What is Block)블록체인 한계를 극복한 ‘해시그래프(Hashgraph)’〉, 《블록 미디어》, 2019-02-22
• 처음처럼, 〈세계 최초 ‘DAG -BFT 확정 합의 알고리즘’ 블록체인 기술 구현 성공 로커스체인의 기술적 특징에 관하여?〉, 《cobak》, 2019-05-05

같이 보기

• 위임지분증명
• 지분증명
• 작업증명
• 합의 알고리즘
• 합의 프로토콜
• 크립토커런시

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