코인토싱

카르다노(Cardano)

코인토싱(coin tossing)이란 카르다노(Cardano)의 우로보로스 프로토콜이 채택한 방식으로 조작 불가능하고 믿을 수 있는 랜덤 변수의 생성을 위한 프로토콜이다.

개요

코인토싱(Coin Tossing)은 불특정 다수의 참여자가 서로의 정보를 공평하고, 조작 불가능하고 믿을 수 있는 랜덤 변수의 생성을 위한 프로토콜이며, 배신의 위험 없이 안전하게 교환할 수 있게 하는 프로토콜이다. 이를 랜덤 변수 생성에 적용하면 네트워크 참여자 각자가 만든 랜덤 변수를 안전하게 교환할 수 있게 된다. 랜덤 변수가 무결하고, 조작이 불가능하며 지분증명(POW)코인은 그라인딩 어택(Grinding Attack)으로 부터 자유롭다.

특징

카르다노는 코인토싱 프로토콜(coin tossing protocol)을 인용하여 이를 알고리즘에 적용한다. 코인토싱 프로토콜의 목적은 간단하다. 추첨을 위한 랜덤 변수의 조작을 불가능하게 만드는 것이다. 간단히 말해, 네트워크 구성원 모두가 랜덤 변수 생성에 참여하게 만들면 된다. 랜덤 변수 생성에 모든 구성원이 참여한다면, 개인이 조작할 수 있는 여지는 줄어들게 된다. 조작된 변수에 랜덤을 더하면 랜덤이 나오기 때문이다.

코인토싱의 목적은 추첨을 위한 랜덤변수를 조작하는 것을 불가능하게 만들자는 것이다. 코인토싱 프로토콜은 네트워크 구성원 모두가 랜덤변수 생성에 참여하게 만들어 개인이 조작할 수 있는 여지를 줄이는 프로토콜이다. 코인토싱 프로토콜이 적용되려면 랜덤변수 생성 참여자 중 51% 이상은 선의를 가지고 있다는 가정이 필요하다. 억지스러워 보일 수 있지만 어차피 51%이상이 악의를 가지면, 변수가 랜덤이든 조작이든 전체 합의 프로토콜이 무너지므로 참여자 51% 이상이 선의를 가지고 있다는 가정은 억지는 아니다. 다음은 코인토싱 프로토콜이 이루어지는 순서이다.

• 코인 토싱 프로토콜(Coin Tossing Protocol)

코인 토싱 프로토콜은 공정한 랜덤 변수 생성이다. 기존 지분증명(POS)에서 문제되는 것은 랜덤 변수 생성의 조작으로, 카르다노는 코인 토싱 프로토콜이라고 불리는 것을 인용하여, 이를 합의 프로토콜에 적용했다. 복잡한 프로토콜이고, 이해도 어려운 부분이 많지만 목적은 간단하다. 추첨을 위한 랜덤 변수를 조작하는 것이 불가능하게 만들자는 것으로 조작이 불가능하게 만들 수 있는 방법은 단순하게 생각하면 네트워크 구성원 모두가 랜덤 변수 생성에 참여하게 만드는 것이다. 랜덤 변수 생성에 모두가 참여한다면, 개인이 조작할 수 있는 여지는 줄어들게 되고, 조작된 변수에 랜덤을 더하면 랜덤이 나오게 된다.

1. 가정. 51%는 선의의 참여자 : 일단 가정이 한가지 필요하다. 랜덤 변수 생성 참여자 51% 이상은 선의를 가지고 있다고 가정해보면, 합리적이기도한 51% 이상이 악의를 가지고 있어, 변수가 랜덤이든 조작이든 전체 합의 프로토콜은 무너지게 된다. 랜덤 변수 생성 참여자 51%를 믿겠다는 것이 무리가 아니므로, 랜덤 변수 생성 참여자의 51% 이상이 선의를 가지고 있다.
2. 1단계. 랜덤변수 생성, 조각을 네트워크에 전달 : 참여자는 각각 나름의 방법으로 랜덤 변수를 생성한다. 그리고 이를 나머지 네트워크 구성자의 수에 맞게 조각낸다. 그리고 랜덤 변수의 조각(Share)들을 각각의 구성자에게 전달한다. 특정 참여자의 조각 중 과반수를 모으면, 그 참여자가 생성한 랜덤 변수를 항상 복원할 수 있어, 이 복원 가능성은 조작이 불가능하다. 예를 들어 참여자 A, B, C가 있다고 생각하고 A는 악의적인 랜덤변수 생성 참여자라고 생각해보자. A, B, C는 모두 생성한 랜덤변수의 조각을 생성하여 서로 교환한다. 여기서 A는 본인의 조각을 조작할 수 없다. 조작할 경우 A는 1단계를 넘어가지 못한다.
3. 2단계. 랜덤 변수를 암호화 시켜 전달 : 랜덤변수 생성 참여자 모두가 조각을 전달 받으면, 코인 토싱이 시작된다. 시작은 랜덤변수를 암호화시켜 전달하는 것이고, 아직은 아무 정보 교환도 일어나지 않으며, 쉽게말해 정보 교환을 위해 전화를 걸었다.
4. 3단계. 본인의 랜덤변수를 전달 : 암호화 시킨 랜덤변수를 전달 받은 참여자는 그에 대한 답신으로 본인의 랜덤변수를 보낸다. 이번에는 암호화 되지 않은 랜덤변수이다. 즉 실질적인 정보교환이 한 방향으로 일어난다.
5. 4단계. 암호화된 변수를 해독하는 키 전달 : 답신을 받은 참여자는 암호화 된 변수를 해독하는 키를 전달한다. 키를 받은 참여자는 미리 받은 암호화 된 변수를 해독함으로서 상대방의 변수를 얻게 된다. 이 단계에서 서로간의 정보교환이 마무리된다. 예를 들어 A, B, C 참여자중 A가 4단계에서 해독 키를 B와 C에게 보내주지않고 통신을 끊어버린다면 A만 최종 랜덤 변수를 계산할 수 있게된다. 하지만 코인토싱 프로토콜을 사용했기 때문에 B와 C가 1단계에서 받았던 A의 조각을 합치면 A의 변수를 복원할 수 있다. 즉 A가 4단계에서 배신한다 하더라도 B와 C는 A의 변수를 얻을 수 있다.
6. 5단계. 모두의 랜덤변수를 바탕으로 최종 변수 계산 : 정보교환이 마무리 되면, 네트워크 구성원들은 각자 최종 변수를 계산할 수 있게된다. 누구도 최종 변수를 마음대로 조작할 수 없고, 남들보다 빠르게 최종 변수값을 얻을 수 없다. 즉 완전무결한 랜덤변수가 공정하게 생성된 것이다.

예를들어, 네트워크 참여자는 앨리스, 밥, 찰리가 있고, 그 중 앨리스가 악의를 가진다.

랜덤 변수(R) 생성 프로토콜(코인 토싱)이다. 스텝 1: Phase 1, 스텝 2&3: Phase 2, 스텝 4&5(앨리스의 배신): Phase 3이다. 앨리스, 밥, 찰리는 모두 생성한 랜덤 변수의 조각을 생성해 서로 교환하고, 앨리스는 본인의 조각을 조작할 수 없으며, 조작할 경우 앨리스는 스텝 1을 넘어가지 못한다. 앨리스는 밥과 찰리에게 암호화 시킨 랜덤 변수를 전달하여, 찰리는 밥에게 암호화 시킨 랜덤 변수를 전달할 것이다. 밥과 찰리는 앨리스에게 본인의 랜덤 변수를 보내어, 밥은 찰리에게 본인의 랜덤 변수를 보낸다. 앨리스는 본인의 해독 키를 밥과 찰리에게 보내고, 찰리는 본인의 해독 키를 밥에게 보낸다. 밥과 찰리도 앨리스의 랜덤 변수를 얻을 것이고, 밥도 찰리의 랜덤 변수를 얻을 것이다. 결과적으로 모두가 상대방의 랜덤 변수를 알게된다. 만약 앨리스가 스텝 4에서 배신했다고 가정해 보면, 해독 키를 밥과 찰리에게 보내주지 않고 통신을 끊어버리고, 앨리스만 모든 랜덤 변수를 얻게 되어, 본인만 최종 랜덤 변수를 계산할 수 있게 된다. 그렇더라도 코인 토싱 프로토콜을 사용한 것이다. 위의 경우 밥과 찰리는 스텝 1에서 받았던 앨리스의 조각을 서로 교환하여, 조각을 합치면 앨리스의 변수를 복원할 수 있게된다. 따라서 앨리스가 스텝 4에서 배신하더라도, 밥과 찰리는 앨리스의 변수를 얻을 수 있고, 이 복원 가능성은 51%의 참여자는 선의를 갖는다는 가정에 의해 증명된다.

참고자료

• 〈카르다노 백서〉
• keepit, 〈KEEP!T 블록체인 상식사전〉, 《스팀잇》, 2018-08-14
• seungjae1012, 〈카르다노(Cardano, ADA) 탐구: 지분 증명(POS)의 한계와 우로보로스(Ouroboros)〉, 《스팀잇》, 2018-06-14
• 소소대담, 〈에이다(카르다노), 우로보로스, 이오스, 넴, 멀티시그〉, 《네이버 블로그》, 2018-07-18

같이보기

• 카르다노
• 우로보로스

이 코인토싱 문서는 블록체인 기술에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

블록체인 : 블록체인 기술 □■⊕, 합의 알고리즘, 암호 알고리즘, 알고리즘, 블록체인 플랫폼, 블록체인 솔루션, 블록체인 서비스 블록체인 기술 Bech32 • BTP • DRC-20 • EIP • IPFS • KRC-20 • NFT 마켓플레이스 • P2P • P2PKH • P2SH • PFP • PUF • SPV • TPS • TRC-20 • UTXO • 가나슈 • 가명성 • 가스 • 가십 • 가십 프로토콜 • 개념증명(PoC) • 검증가능지연함수(VDF) • 게스 • 고스트 프로토콜 • 공공예산 • 대체가능토큰 • 대체불가토큰(NFT) • 도지더리움 브릿지 • 디지털 자산 • 디지털 희소성 • 라운드 • 라운드 로빈 • 라이트하우스 • 랜덤 • 레그테크 • 레이든 • 리카르디안 계약 • 린스타트업 • 마스터키 • 마스트 • 메인넷 • 멜팅 • 믹싱 • 민팅 • 밈블윔블 • 반감기 • 베타넷 • 변경불가성 • 브릿지 • 블록체인 생태계 • 블록체인인공지능 • 블록체인 클라우드 서비스(BaaS) • 블룸필터 • 비블록체인 • 비앱 • 비콘체인 • 비트코인코어 • 빤통경제 • 수정 고스트 프로토콜 • 스냅샷 • 스마트 계약 • 스마트 브리지 • 스웜프로토콜 • 스크립트퍼브키 • 스테이킹 • 스텔스 주소 • 스핀오프코인 • 슬래싱 • 시크릿 컨트랙트 • 심플 컨트랙트 • 아토믹스왑 • 암호경제(크립토 이코노미) • 앵커링 • 언스테이킹 • 에어드랍 • 에폭 • 오프체인 오더락 • 오피리턴 • 옵코드 • 원토큰 문제 • 웨이 • 위스퍼 프로토콜 • 위임 • 유니스왑 • 유동성 • 이더리움 가상머신(EVM) • 이더리움 클라이언트 • 이중지불 • 익명성 • 인증된 익명 아이디 • 인터레저 프로토콜(ILP) • 자산화 • 잠금 스크립트 • 최소기능제품(MVP) • 컨소시엄 블록체인 • 컬러드코인 • 코인셔플 • 코인소각 • 코인에이지 • 코인조인 • 코인토싱 • 크립토노트 • 키스토어 • 타임락 • 테스트넷 • 토다 • 토큰 이코노미 • 토큰화 • 튜링완전 • 튜링불완전 • 트랜잭션 아이디(TxID) • 트러스트 컨트랙트 • 트루빗 • 트릴레마 • 파워 • 파티셔닝 • 퍼블릭 블록체인 • 페널티 • 프라이버시 • 프라이빗 블록체인 • 플랫폼 • 플러딩 • 피어 • 피투피(P2P) • 하이브리드 블록체인 • 합의 • 해시락 • 해시타임락(HTLC) • 해제 스크립트 • 확장성 해시 레인보우 테이블 • 매핑 • 머클경로 • 머클루트 • 머클트리 • 분산해시테이블(DHT) • 블록해시 • 스큐드 머클트리 • 온라인툴즈 • 이전블록해시 • 카뎀리아 • 해시 • 해시레이트 • 해시맵 • 해시충돌 • 해시테이블 • 해시파워 • 해시함수 • 해싱 블록 고아블록 • 그래핀 • 논스 • 마이크로블록 • 베이킹 • 북키퍼 • 브랜치블록 • 브로드캐스팅 • 블록 • 블록높이 • 블록바디 • 블록생성자 • 블록정보 • 블록타임 • 블록헤더 • 비츠 • 세그윗 • 엉클블록 • 완결성 • 제네시스블록 • 타임스탬프 • 프룻 • 프룻체인 체인 더블체인 • 라이트닝 네트워크 • 라이트닝 루프 • 루트체인 • 루프체인 • 메인체인 • 방향성 비순환 그래프(DAG) • 베리파이어블 프루닝 • 블록격자 • 블록체인 • 사용자 활성화 소프트포크(UASF) • 사용자 활성화 하드포크(UAHF) • 사이드체인 • 서브체인 • 소프트포크 • 오페라체인 • 오프체인 • 온체인 • 인터체인 • 차일드체인 • 체인 • 탱글 • 테스트체인 • 토카막 네트워크 • 포크 • 포크체인 • 퓨어체인 • 프로덕트체인 • 프루닝 • 프리포크 • 플라즈마 알고리즘 • 플라즈마캐시 • 플래시 계층 • 하드포크 • 해시그래프 • 홀로체인 노드 검증인(밸리데이터) • 기본노드 • 노드 • 라이트노드 • 랜덤노드 • 마스터노드 • 베이킹노드 • 보조노드 • 보증노드 • 슈퍼노드(슈퍼대표, 대표노드) • 슬롯 • 슬롯리더 • 엔드포인트노드(레인저노드) • 의회 네트워크 • 작업노드 • 종단노드 • 종자노드(시드노드) • 중계노드 • 지갑노드 • 채굴노드(마이닝노드) • 쿼럼 • 풀노드 • 합의노드 샤딩 네트워크 샤딩 • 데이터베이스 샤딩 • 동적샤딩 • 샤드 • 샤딩 • 스테이트 샤딩 • 알고리즘 샤딩 • 적응형 상태 샤딩 • 체인샤딩 • 트랜잭션 샤딩 채굴 병합채굴 • 사전채굴 • 에이식(ASIC) • 에이식부스트 • 에이식 저항 • 일드파밍 • 채굴 • 채굴 난이도 • 채굴량 • 탄소감축채굴 • 페어런치 탈중앙화 TVL • 거버넌스 • 다오(DAO) • 다이코(DAICO) • 닥(DAC) • 닥스(DAX) • 덱스(DEX) • 디앱(DApp) • 디지오(DGO) • 디튜브 • 디파이(DeFi) • 분산경제 • 분산원장(DLT) • 분산 클라우드 • 씨파이(C-Fi) • 오프체인 거버넌스 • 온체인 거버넌스 • 원장 • 준중앙화 • 중앙화 • 탈중앙화 • 탈중앙화 TPS • 탈중앙화 조직(DO) • 탈중앙화 지수(DQ) 분산아이디 DIDs • IETF • ToIP • 검증가능한 자격증명 • 검증인 • 디지털아이덴티티재단 • 발급자 • 보유자 • 분산아이디(DID) • 분산아이디 기관 • 분산아이디 인증(DID Auth) • 아이온 • 자기주권 • 자기주권신원 • 최소화된 자격증명 데이터 • 탈중앙화 키관리시스템 • 통합해석기 오라클 상호인증 블록체인 • 오라클 • 오라클 머신 • 오라클 문제 • 오라클 서비스 • 중간자 BIP BIP • BIP9 • BIP16 • BIP32 • BIP39 • BIP43 • BIP44 • BIP47 • BIP49 • BIP63 • BIP70 • BIP84 • BIP141 • BIP148 ERC ERC • ERC-20 • ERC-165 • ERC-223 • ERC-621 • ERC-721 • ERC-777 • ERC-827 • ERC-884 • ERC-998 • ERC-1155 • ERC-1404 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반