쿼크 알고리즘

쿼크 알고리즘(Quark Algorithm) 또는 간략히 쿼크(Quark)는 암호화폐 채굴 알고리즘의 일종으로서, 여섯 개의 서로 다른 암호 알고리즘에 의한 9단계 암호화로 구성되어 있다. 쿼크는 장 필립 오마송(Jean-Philippe Aumasson), 루카 헨젠(Luca Henzen), 윌리 밀러(Willi Meier), 마리아 나야 플라센시아(María Naya-Plasencia)가 디자인한 1단계 해시 함수에 기초하고 있다.

개요

쿼크 알고리즘은 RFID 프로토콜 구현을 위해 필요한 경량 암호화 해시함수의 필요성 때문에 개발되었다. 쿼크는 메모리 요구량을 최소화 하기 위해 단일 보안 수준과 스펀지 구조에 기초한 경량 해시 함수로, 한 단계의 해시 함수를 기초로 하기 때문에 램(RAM)의 필요량이 적고, 64비트 보호 기능을 사용하며 전력 소모가 적다. 경량 암호인 그레인(Grain), 카탄(Katan)에 영감을 받아 유-쿼크(u-Quark), 디-쿼크(d-Quark), 티-쿼크(t-Quark)의 세 가지 인스턴스로 구분되어 있다.

특징

쿼크 채굴 알고리즘의 가장 큰 특징으로는 6개의 해시 함수를 병렬 사용했다는 것인데, 사용된 6가지의 해시 함수는 다음과 같다.

• 그로스톨(Grostl)
• 블루 미드나잇 위시(Blue Midnight Wish)
• 케칵(Keccak)
• 제이에이치(JH)
• 스케인(Skein)
• 블레이크(Blake)

쿼크 알고리즘은 작업증명(PoW), 지분증명(PoS) 합의 알고리즘에 사용되어 암호화폐의 보안성과 신뢰성을 높인다. 쿼크는 문제 부분을 식별하여 해시함수를 교체해 취약성을 제거할 수 있기 때문에 단일 고장 지점(SPOF ; Single Point of Failure)의 위험으로부터 보호된다는 특징이 있는데, SHA-256과 비교했을 때 쿼크는 전체 시스템을 중지시킬 수 있는 단일 고장 지점으로부터 보호한다.

쿼크체인에서는 작업증명 방식이 비트코인을 통해 강력한 보안을 증명했지만 에너지 효율에 문제가 있고, 지분증명 방식은 기술적으로 다른 보안상의 이슈가 있기 때문에 두 가지 방식의 장점을 보유한 새로운 합의 알고리즘인 작업지분증명(PoSW) 방식을 고안했다. 이는 채굴자가 네트워크에 해시파워를 제공하려는 경우, 자체 해시파워의 비중에 비례하여 토큰을 보유해야 하는 시스템이다. 이러한 방식에서 51% 공격을 행하기 위해서는 해시파워의 51%뿐만 아니라 이에 비례하는 토큰 또한 보유하고 있어야 하기 때문에 51%공격이 더욱 어려워진다. 쿼크체인의 경우 2중 구조로 되어있어 이미 해시파워를 강제로 분산시키는 루트체인을 별도로 둬 그 만큼 안정성을 확보했다.

채굴

쿼크는 CPU를 통한 채굴에 사용되었으나, GPU를 통한 채굴이 비효율적이게 되며 AMD와 엔비디아(Nvidia)의 비디오 어댑터에 대한 채굴로 사용되기 시작했다.

• AMD 그래픽 카드의 계산 능력

R9 390 is 18.6 Mh/s;
R9 NANO – 25.6 per Mh/s;
R295 – 20 Mh/s;
HD 7990 – 28 Mh/s.

• Nvidia GPU의 계산 능력

RX 480 – 5 Mh/s;
GTX 750 and 6.3 Mh/s.
GTX 970 is 16.6 Mh/s;
RX 980 Ti – of 28.64 Mh/s;
GTX 1070 – 25.86 MH/s;

채굴 시장의 에이식 기반 장치의 출현으로 쿼크 알고리즘과 함께 작동하는 채굴기가 있다.

Baikal miner BK-X – 900 Mh/s
Baikal Giant+ A2000 – 2000 Mh/s

쿼크 알고리즘은 차세대 해싱 알고리즘으로 평가되고 있으며 그 바탕에는 높은 에너지 효율이라는 장점이 있다.

활용

2014년 엑스코인(Xcoin)으로 시작한 대시는 매달 수 백만 개의 프로젝트에 자금을 지원하는 수십 억 달러 규모의 생태계를 가진 디지털 통화로 성장을 거듭했다. 대시의 가장 초기 개발 중 하나가 바로 X11 채굴 알고리즘이다. 작업증명 채굴 네트워크의 보안을 향상시키기 위해 X11은 11개의 분리된 해싱 기능을 여러번 적용하여 해시를 증가시키고, 무작위로 선택하는 대신 사전적으로 결정하여 쿼크 알고리즘을 향상시켰다. 이러한 X11 채굴 알고리즘은 현재 최소 114개의 암호화폐가 사용하고 있는 알고리즘이 되었다.

참고자료

• 〈Quark Algorithm〉, 《BitcoinWiki》, 2018-08-31
• 김상민 기자, 〈쿼크체인, 이중지불 공격에 대비한 새로운 알고리즘의 컨센서스 개발〉, 《미래한국》, 2019-01-22
• Jo Yujin, 〈암호화폐를 선두하는 혁신, 대시가 네 살이 되다〉, 《대시뉴스코리아》, 2018-01-21

같이 보기

• 채굴 알고리즘
• 그로스톨
• 블루 미드나잇 위시
• 케칵
• 제이에이치
• 스케인
• 블레이크
• 대시
• 쿼크

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