지분작업증명

지분작업증명(PoSW; Proof of Stake and Work)란 작업증명(PoW) 방식과 지분증명(PoS) 방식을 혼합한 하이브리드 방식의 합의 알고리즘이다. 활동증명(PoA, Proof of Activity)이라고도 한다. 디크레드, 애터니티, 하이퍼캐시, 해피코인, 쿼크체인 등이 이 방식을 사용하고 있다.

개요

지분작업증명 방식의 기본 아이디어는 채굴자가 모든 해시파워를 네트워크에 제공하려고 하는 경우 채굴자는 이에 비례하는 토큰 수를 스테이킹 해야 한다. 즉, 이중지불 공격을 수행하려면 공격자가 네트워크의 해시 전력의 51% 이외에 토큰을 보유해야 한다. 또한 풀 소유자가 풀에서 수집한 모든 해시파워의 효율성을 최대화하기 위해 충분한 지분을 확보해야 하므로 채굴풀에게 더 많은 비용이 소요된다.

등장배경

지분작업증명 방식은 작업증명 방식과 지분증명 방식의 장점을 혼합한 합의 알고리즘이다. 이 방식에서 채굴자는 네트워크에 기여할 수 있는 해시파워를 극대화하기 위해 네트워크의 해시파워 비율에 비례하여 일부 지분을 확보해야 한다.

기존 퍼블릭 블록체인의 주요 합의 알고리즘은 작업증명과 지분증명, 위임지분증명(DPoS)이었다. 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)의 백서에서 등장한 이래로 작업증명은 강력한 보안성을 보여주었다. 그러나 속도와 확장성의 한계로 그다지 효율적이지 못하다는 문제점이 있었다. 지분증명 방식은 에너지 자원 측면에서 보다 효율적이나 보안문제가 아직 해결되지 않고 있다. 작업증명과 지분증명 방식의 이점을 모두 얻기 위해서는 대시(Dash)와 디크레드(Decred) 같은 하이브리드 합의 알고리즘이 제안되었다.

대시는 사용자에게 1000DASH를 스테이킹 하도록 하여 마스터노드를 설정하도록 유도하고 InstantSend를 통해 대단히 빠른 트랜잭션을 허용한다. 그러나 대시는 여전히 51%의 이중지불 공격으로 어려움을 겪고 있다. 디크레드에서는 모든 작업증명 채굴 블록에 체인에 추가되기 전에 여러 지분 보유자들이 서명을 해야 하므로 지분 보유자가 충분히 분산되어 있을 때 51% 공격에 대해 더 나은 보안을 얻는다.

사용

디크레드

디크레드 네트워크의 트랜잭션은 지분작업증명 방식을 통해 검증된다. 작업증명 채굴은 컴퓨터의 하드웨어와 리소스를 커밋하여 네트워크 트랜잭션을 처리하고 디크레드 네트워크에서 블록체인을 구성하는 블록을 구축하는 작업이다. 컴퓨터의 연산능력을 사용하여 네트워크에서 송금의 유효성을 검사함으로써 새로 생성되는 디크레드 코인을 받는다. 이때, 트랜잭션은 블록으로 그룹화 된다.

또한 디크레드는 중요한 네트워크 개발 안건에 대해 투표하고 작업증명을 검증하는데 지분증명 방식을 사용한다. 작업증명과 달리 지분증명은 컴퓨터 리소스가 거의 필요하지 않다. 네트워크에서 투표권을 구입하기 위해 지출된 자금이 사용되기 때문이다. 지분증명은 디크레드에 분권화 계층을 추가하고 사용자가 제안된 네트워크 변경 사항을 투표할 수 있도록 한다. 디크레드에서 지분증명 방식이 흥미로운 점은 의제에 대한 투표 능력이다. 블록 유효성 검사는 투표로 간주될 수 있기 때문에, 시스템은 타겟에 추가 투표비트 구성요소를 추가하여 일련의 블록에 대한 표를 추적하고 셀 수 있다.

작업증명 채굴자들은 무작위로 선택된 지분증명 검증자들이 블록을 메인체인에 추가하기 전에 검증해야 하는 블록을 생성한다. 이렇듯 지분작업증명 합의 알고리즘은 네트워크 운영에 있어 다양한 이해관계자들에게 정보를 제공한다. 지분증명 검증자는 작업증명 채굴자들에 대한 명확한 검증 역할을 한다. 지분증명 검증자는 잘못된 블록이나 토큰 보유자가 선호하지 않는 소프트웨어 버전을 사용한 블록을 거부할 수 있다. 이 블록 보상은 채굴자, 토큰 보유자, 개발 풀 사이에서 60:30:10으로 나누어진다. 만약 블록이 무작위로 선택된 5명의 지분증명 검증자에 의해 승인되지 않은 경우, 60%의 작업증명 채굴자 보상은 비례적으로 줄어든다. 지분증명 프로세스에 대한 참여는 티켓 시스템을 통해 자발적으로 이루어진다. 디크레드에 대해 자세히 보기

애터니티

애터니티는 지분작업증명 합의 알고리즘을 사용하며 메모리를 효율적으로 사용하는 작업증명 기반의 쿠쿠사이클 알고리즘(Cuckoo Cycle Algorithm)을 통해 블록 생성이 이루어진다. 쿠쿠사이클 알고리즘은 새로운 작업증명 알고리즘으로 전력 소모가 적고, 메모리 효율이 높아 스마트폰 등 모든 저전력 기기에서도 채굴이 가능하다. 블록생성 시간은 10초 이내로 채굴하는 경우 엔비디아(NVIDIA) 180Ti같은 GPU를 권장하고 있다. 또한 각 계정에서 보유하고 있는 지분에 따라 투표수가 정해지며 이를 통해 투표를 한다. 애터니티에 대해 자세히 보기

하이퍼캐시

하이퍼캐시는 기존의 전형적인 작업증명과 지분증명 합의 알고리즘이 가지고 있던 고질적인 문제점을 보완하는 한편 장점들은 강화하기 위해 두 방식을 동시에 접목했다. 기존의 작업증명 합의 알고리즘의 경우 채굴작업에 소모되는 전기량이 대략 15개 소국가의 전기 소모량보다 높은 수치를 보이는 등 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다. 게다가 지분증명 합의 알고리즘의 경우 과도한 중앙 집권화의 우려가 있어 시스템의 보안과 청정성이 위험에 노출될 가능성이 크다. 이런 문제점들을 해결하기 위해 하이퍼캐시는 지분증명 메커니즘을 유지하여 안정적인 보안을 유지한다. 동시에 지분증명 분배 메커니즘을 통해 ICO 투자자들이 시스템을 중앙집권화 하는 것을 방지한다. 작업증명 매커니즘을 거버넌스에 적용하여 모든 코인 이용자가 시스템 내 결정권을 나눠갖게 되어 탈중앙화 시스템을 구축할 수 있다. 하이퍼캐시에 대해 자세히 보기

참고자료

• 유지수 기자, 〈THEblockchain: 블록체인 합의 프로토콜 기초서〉, 《토큰포스트》, 2017-03-07
• 디크레드 공식 홈페이지 - https://www.decred.org/
• 친절한 유건아빠, 〈암호화폐 거래소 빗썸 상장코인: 애터니티(Aeternity, AE)〉, 《티스토리》, 2018-11-27
• tera byte, 〈애터니티에 대해 알아보자.!〉, 《네이버 블로그》, 2018-06-07
• tera byte, 〈에이치쉐어 에 대해 알아보자.!〉, 《네이버 블로그》, 2018-05-05

같이 보기

• 합의 알고리즘
• 작업증명(PoW)
• 지분증명(PoS)
• 디크레드
• 애터니티
• 하이퍼캐시
• 해피코인
• 쿼크체인

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