그로스톨 알고리즘

그로스톨 알고리즘(Grøstl Algorithm)은 그로스톨(Grøstl) 팀이 국립표준기술연구소 해시 함수 경쟁에 제출한 암호화 해시 함수이다. 해당 경쟁에서 그로스톨 알고리즘은 다섯 명의 최종 후보 중 하나로 선정되었다. 그로스톨 알고리즘이 적용된 코인으로는 그로스톨 코인, 디지바이트, 버지등이 있다.

개요

그로스톨 알고리즘은 해시함수 알고리즘 대회에 진출한 프라빈 가우라바람(Praveen Gauravaram), 라스 크누센(Lars Knudsen), 크리스티안 마투시에비치(Krystian Matusiewicz), 플로리안 멘델(Florian Mendel), 크리스티안 렉버거(Christian Rechberger), 마틴 슐레퍼(Martin Schläffer) 및 선 S. 톰슨(Søren S. Thomsen)으로 구성된 그로스톨 팀에 의해 만들어졌다. 해시 함수는 출력값을 통해 입력값을 알아낼 수 없는 일방향 함수로 정보 보안 분야에서 널리 활용되어 왔다. 해시 함수는 충돌을 회피할 수 있어야 하는데, 여기서 충돌이란 같은 출력값을 가지는 서로 다른 입력값을 계산상 찾아내기 어려워야 한다는 것을 말한다. 하지만 2004년부터 여러 차례 표준 해시 함수의 충돌이 보고되면서 안전성에 대한 우려가 제기됐다. 국립표준기술연구소는 공개 경쟁을 통해 새로운 표준 해시 함수 개발을 추진하게 되었다. 그로스톨은 대회에서 결선에 진출했던 다섯 팀 중 하나이며, 그들의 해시 함수 이름이기도 하다.

그로스톨 알고리즘은 압축 함수가 두 개의 고정된 크고 다른 순열로부터 만들어지는 반복된 해시 함수이다. 그로스톨의 설계는 투명하고 SHA 제품군에서 사용되는 것과 매우 다른 원칙을 기반으로 하는데, 덜 복잡한 해싱 알고리즘으로 GPU와 CPU에서도 잘 작동하고 다른 알고리즘에 비해 해시당 소비 전력이 매우 적기 때문에 가장 효율적인 채굴 알고리즘 중에 하나로 꼽힌다. 또한, 평균적인 컴퓨터가 사용할 수 있는 에이식 내성 GPU 친화적 알고리즘이다.

알고리즘

그로스톨은 MD5 및 SHA 계열의 다른 해시 함수들과 마찬가지로 입력을 블록으로 나누고 $h_{i}=f(h_{i-1},m_{i})$를 반복 계산한다. 그러나 그로스톨은 해시 상태를 최종 출력(512 또는 1024비트)의 크기의 두 배 이상으로 유지하는데 이 상태는 해시 연산 종료시에만 잘린다. 압축 함수 f는 한 쌍의 256 또는 512 비트 순열 함수 P와 Q를 기반으로하며, 다음과 같이 정의된다.

$f(h,m)=P(h+m)+Q(m)+h$

순열 함수 P와 Q는 Rijndael (AES) 블록 암호에 기반을 두지만 4x4보다는 8x8 또는 8x16 바이트 배열로 작동한다. AES와 마찬가지로 각 라운드는 네 가지 작업으로 구성된다.

1. AddRoundKey (그로스톨 라운드키는 고정되어 있지만 P와 Q사이에 차이가 있음)
2. SubBytes (Rijndael S-box를 사용하며 AES 구현과 공유가 가능함)
3. ShiftBytes (AES에 비해 확장 됨, P와 Q, 512 비트 및 1024 비트 버전간에도 차이가 있음)
4. MixColumns (Rijndael의 4x4보다는 8x8 행열을 사용)

Rijndael과 달리 모든 라운드는 동일하며 최종 AddRoundKey 작업이 없다. 512 비트 순열의 경우 10 라운드가 권장되고 1024 비트 버전인 경우 14 라운드가 권장된다. 최종 이중 폭 해시는 다음과 같은 최종 출력 변환을 받는다.

$\Omega (h)=h+P(h)$

그리고나서 원하는 너비로 자른다. 이는 0인 메시지 블록 m을 사용하여 압축 함수의 최종 반복을 적용한 다음 고정 상수 Q(0)또는 배타적인 값을 적용한것과 같다.

활용

그로스톨코인

그로스톨코인은 기존의 비트코인에서 서명 부분을 분리한 세그윗을 처음으로 활성화한 암호화폐이다. 기존의 비트코인은 블록 1개의 용량이 1MB로 제한되어 있어서 많은 거래내역을 처리하는데에 어려움이 있었으나, 거래정보 중에서 사용자 서명 부분을 분리하여 별도로 저장하는 세그윗을 통해 한 개의 블록에 더 많은 거래정보를 담을 수 있게 되었다. 에이식 채굴기를 사용한 채굴이 어려우며, GPU를 통한 채굴만 허용되고 있다. 화폐의 단위는 GRS이다.

그로스톨 코인은 개인정보 보호를 지향하며, 수수료가 거의 없고 안전한 코인을 목표로 한다. P2P 기술을 사용하여 중앙기관 없이 네트워크를 통해 거래를 관리하고 코인을 발행하는 방식으로 되어있다. 코인마켓캡에 따르면, 2018년 11월 29일 기준 시가총액이 약 2천 1백만 달러로 143위를 기록하였다. 최대 공급량은 1억 5백만 개, 현재 유통되는 양은 약 7천만 개이다.

디지바이트

디지바이트는 2014년 1월 10일 제레드 테이트에 의해 홍콩에서 발행 되었으며, 보안, 탈중앙화 및 속도에 중점을 둔 암호화폐이다. 게임 관련 코인으로 시작하였으나 디도스공격으로 인해 중단되었다. 처음 출시 되었을 당시에는 단순한 작업 증명(PoW) 알고리즘을 사용하였으나, 이후에 하드포크를 수행하여 총 5가지 작업증명 알고리즘(SHA256, 큐빗, 그로스톨, 스케인, 스크립트 알고리즘)을 도입했다. 화폐단위는 DGB이고 발행 이후, 지금까지 전 세계의 10만 이상의 사용자가 사용하고 있다. 시가총액은 2018년 10월 기준 2억 4000만달러(약 2,640억 원)으로 39위를 기록하였다. 총 발행량은 210억 코인이며 현재 약 100억 개의 코인이 거래 가능하다.

버지

버지는 완전한 익명성을 보장하는 프라이버시 코인 계열의 암호화폐이다. 2014년 저스틴 수네록 발로가 C 및 C++언어로 개발하여 2016년 2월에 출시했다. 멀티 알고리즘을 사용하여 보안성을 높일 뿐만 아니라, 다양한 채굴 장비를 보유한 사람들이 코인 채굴에 동등하게 접근할 수 있도록 설계되었다. 그로스톨 이외에도 스크립트, X17, 블레이크, lyra2rev2 해시 알고리즘 기반의 작업증명(PoW) 방식으로 채굴한다. 총발행량은 165억 개로 현재 약 140억개 정도가 유통되었다. 시가총액은 2018년 기준 2억 1천달러(2,310억 원)으로 전체 암호시장에서 41위를 차지하고 있다.

참고자료

• coinguides, 〈Grøstl Algorithm – Groestl PoW algorithm coins and miners〉, 《코인가이드》 , 2018,09,01
• 위키피디아 - https://en.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%B8stl

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