증명 과정이란 무엇인가요?

소개

참가자들이 익명으로 남아있는 블록체인 네트워크에서는 신뢰할 수 있는 조정 메커니즘이 필수적입니다. “증명”은 참가자가 거래 블록을 유효화하기 위한 요구사항을 충족했음을 확인하는 역할을 하며, 선의로 참여했음을 나타냅니다. 이러한 합의 알고리즘 중 하나인 지분 증명(Proof of Stake, PoS)은 새로운 블록을 생성하고 새로운 암호화폐를 분배하며 거래를 유효화하는 데 사용됩니다.

이 메커니즘은 원래의 합의 방법인 작업 증명(Proof of Work, PoW)에 대안을 제공합니다. PoW에서 필요한 에너지 소비 대신, PoS는 유효성 검사기 또는 채굴자들이 블록체인의 원래 암호화폐를 보유한 자산에서 네트워크에 기여하는 것을 요구합니다. 즉, 그들의 “지분”에서 기여를 해야 합니다.

지분을 잃지 않기 위해 유효성 검사기들은 정직하게 운영하고 거래의 순서와 유효성에 대한 합의에 도달하도록 인센티브가 부여됩니다. PoS 채굴자들은 네트워크에서 보유한 암호화폐의 양 또는 “지분”에 따라 선택됩니다. 따라서 검증자가 보유한 암호화폐가 많을수록 다음 블록을 생성하기 위해 선택될 가능성이 높아집니다.

더 읽기 >> 지분 증명에 대한 기술 가이드

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작업 증명과의 비교

지분 증명은 작업 증명과 달리 거래의 유효성을 검증하고 새로운 블록을 생성하기 위해 상당한 계산 자원과 에너지 소비를 필요로 합니다. 그렇기 때문에 사람들은 지분 증명이 작업 증명보다 에너지 효율적이고 자원 소모가 적다고 생각합니다. 그러나 이 기사에서 나중에 알게 되겠지만, 이는 다소 잘못된 가정입니다.

두 합의 메커니즘 모두 새로운 블록을 생성하고 거래를 유효화하는 것을 목표로 합니다. 또한 블록체인 네트워크의 보안과 무결성을 유지해야 합니다. 그러나 이를 다른 방식으로 수행합니다.

작업 증명에서는 채굴자들이 비잔틴 장군 문제를 더 빨리 해결하고 거래의 유효성에 대한 합의에 도달하기 위해 경합합니다. 가장 빠르게 목표 해시를 완료한 채굴자가 새로운 블록을 생성하고, 네트워크의 가치 토큰인 블록 보상을 받게 됩니다. 가장 많은 작업을 가진 체인을 선택함으로써 네트워크는 모호성을 극복하고 적어도 전체 해시 파워의 51%를 요구하여 더블 스펜딩을 방지합니다.

반면 이더리움의 지분 증명에서는 “확인점 블록”을 시간적으로 여러 지점에 사용하여 “진실”에 대해 네트워크의 모든 참가자가 “보장”하도록 2/3 이상의 다수결 투표로 더블 스펜딩 문제를 해결합니다.

PoS와 PoW 사이의 또 다른 중요한 차이점은 그들의 동기 및 그것들을 뒷바침하는 윤리입니다. PoS 네트워크에서는 검증자들이 악의적인 행동을 할 경우 자신의 지분을 잃을 수 있기 때문에 인센티브가 부여되는데, 이는 부정적인 (벌금 중심) 의미를 갖습니다. 이는 PoW와 대조적이며, PoW에서는 채굴자들이 정직하게 행동하여 긍정적인 (보상 중심) 인센티브 시스템을 통해 암호화폐로 보상받기 위한 동기부여를 받습니다.

규칙을 어길려는 비트코인 채굴자들은 잘못된 형식의 블록이나 유효하지 않은 거래를 생산하면 전체 노드에 의해 무시됩니다. 결과적으로 그들은 상당한 전기비를 지불해야 합니다. 게다가, 그들은 오래된 블록 위에 빌드하기 위해 전체 해시 파워의 51%를 지휘해야 합니다. 그렇지 않으면 이러한 체인은 뒤쳐지게 되어 더욱 비용이 많이 소모됩니다.

합의 메커니즘에서 가장 뜨거운 논쟁 중 하나는 분산화와 이러한 분산화를 유지할 수 있는 능력입니다. 작업 증명의 분산화는 채굴자들 외에도 노드의 활성 네트워크에 의해 보안이 보장됩니다. 이는 PoS 합의 메커니즘에서 반영되지 않는 중요한 특징입니다. 노드의 중요성은 2017년 블록 크기 전쟁에서 작은 블록 지지자들이 사용자 활성화 소프트 포크(UASF) 운동을 시작하고 비트코인 캐시(BCH) 대신 BTC 체인에 투표함으로써 대기업에 대항하여 승리한 사건에서 강조되었습니다. 이 역사적인 비트코인 이벤트는 노드가 대기업에 대항하여 네트워크를 통제하지 않는다는 점을 강조했으며, 이는 PoS 검증자들과는 달리 채굴자들이 네트워크를 통제하지 않는다는 것을 의미합니다.

지분 증명의 작동 방식

지분 증명 네트워크에서 참가자는 채굴자 또는 유효성 검사자가 될 수 있으며, 블록체인의 원래 암호화폐를 보유한 자산의 양에 따라 거래를 확인하고 인증하며 새로운 블록을 생성합니다.

검증자들은 자신의 지분에 따라 다음 블록을 추가하기 위해 무작위로 선택됩니다. 검증자가 보유한 암호화폐가 많을수록 거래를 확인하고 새로운 블록을 생성하기 위해 선택될 가능성이 높아집니다.

검증자가 새로운 블록을 생성하기로 선택되면, 그들은 해당 블록의 모든 거래를 확인하고 블록체인에 추가해야 합니다. 거래를 확인하기 위해 검증자는 거래가 유효하고 “더블 스펜딩”이 아니며, 송신자가 거래를 위해 충분한 암호화폐를 가지고 있는지 확인해야 합니다.

모든 거래가 블록에서 확인되면, 새로운 블록이 생성되고 블록체인에 추가됩니다. 그때에 성공한 검증자는 그들의 작업에 대한 원래 토큰으로 보상을 받습니다.

프루프오브스테이크 네트워크에서는 대부분의 검증자가 블록체인의 상태에 대해 동의할 때 합의가 이루어집니다. 검증자가 대다수의 검증자들에 의해 수용되지 않는 블록을 생성하면 해당 블록은 거부되며, 검증자는 지분 암호화폐를 잃을 수 있습니다.

프루프오브스테이크의 타당한 비판점

프루프오브스테이크는 작업증명에 비해 에너지 효율적이고 자원 소모가 적다는 인식이 강조되지만, 이러한 가정들은 쉽게 반박될 수 있으며, 프루프오브스테이크는 분산화와 보안이 저해되며, 대다수 참여자에게 불공평한 현재의 통화 시스템과 상반되는 모습을 보여줍니다.

프루프오브스테이크의 인식된 이점에 대한 주요한 반박은 이로 인해 부와 권력이 집중될 수 있다는 것입니다. 프루프오브스테이크 시스템에서는 지분(또는 재산)이 더 많은 검증자들이 거래를 검증하고 새로운 블록을 생성하는 데 더 높은 확률로 선택됩니다. 이로 인해 부자가 더욱 부자가 되는 상황이 발생하며, 가장 부유한 검증자들이 네트워크에 대한 통제력과 영향력을 더욱 갖게 됩니다. 아래의 Nansen Research의 표는 이더리움 프루프오브스테이크 시스템 내에서 스테이킹 현황을 명확하게 보여줍니다.

이러한 권력의 집중은 분산화의 원칙과 상반됩니다. 소수의 검증자들이 의사 결정 과정을 지배할 수 있는 상황이 발생할 수 있습니다. 계산력에 대한 투자가 필요한 작업증명과 달리, 프루프오브스테이크는 검증자들이 초기 지분에 기반하여 부를 축적하고 네트워크를 통제할 수 있기 때문에 이러한 상황이 발생합니다.

프루프오브스테이크의 다른 타당한 비판점은 이더(ETH)를 비롯한 많은 암호화폐들이 사전 채굴 구성에 기반한다는 것입니다. 공개 론칭 이전에 토큰을 채굴함으로써, 창립자, 이해관계자 및 개발자들은 다른 투자자나 검증자들보다 훨씬 많은 부를 확보하고 상당한 이점을 가질 수 있습니다. 이러한 설계는 작업증명 블록체인에도 적용될 수 있지만, 프루프오브스테이크 생태계에서 더 자주 사용됩니다. 왜냐하면 이러한 시스템에서는 노드의 부재로 인해 검증 과정의 더 큰 부분을 차지할 수 있기 때문입니다.

프루프오브스테이크 합의 메커니즘에 대한 일반적인 비판점:

• 분산화의 부족: 암호화폐를 대량 보유한 검증자들이 새로운 블록을 생성하고 보상을 받는 데 더 높은 확률을 가지며, 네트워크에 대한 영향력도 더 큽니다. 이는 소수의 검증자들이 네트워크와 규칙을 통제할 수 있는 상황을 만들어내어 보안과 분산화를 저해하고 기존의 부의 불평등을 강화할 수 있습니다.
• 검증 과정의 조작 가능성: 네트워크가 유통 중인 토큰의 51%를 소유함으로써 네트워크를 조작하는 것이 가능하기 때문에, 트랜잭션 검증에 대한 영향력을 작업증명의 51% 공격보다 쉽게 행사할 수 있습니다.
• 보안: 프루프오브스테이크에서 네트워크의 안전성은 검증자들이 보유한 암호화폐의 양에 따라 달려있기 때문에, 대량의 검증자들이 공모하는 경우 공격에 더 취약합니다.
• 복잡성: 위임형 프루프오브스테이크(DPOS), 임대형 프루프오브스테이크(LPOS), 순수 프루프오브스테이크(PPOS) 및 기타 혼합형 유형과 같은 여러 유형의 프루프오브스테이크가 있습니다. 이러한 것들은 모두 복잡한 과업으로, 누구에게나 진정으로 설명하고 이해하기 어렵습니다. 시스템이 복잡할수록 실패할 가능성이 더 높아집니다.
• 환경 영향: 프루프오브스테이크는 (PoS) 보안의 환경적인 영향으로 자주 비판을 받습니다. 작업증명 (PoW)과 달리 에너지 소모를 독려하는 PoS 시스템은 에너지 소비가 적다고 여겨집니다. 그러나 비효율적인 프루프오브스테이크 메커니즘을 사용하는 블록체인의 확산은 그들의 환경적인 영향을 더욱 악화시킵니다.
• 코인스테이크 문제: 코인스테이크 문제는 프루프오브스테이크에서 이론적인 약점으로, 검증자들이 블록체인의 여러 버전을 생성함으로써 손실을 거의 입지 않을 수 있습니다. 프루프오브스테이크 네트워크에서 검증자들은 한 버전이 “정확한” 버전이 될 것을 기대하며 여러 버전의 블록체인을 생성할 수 있습니다. 이는 네트워크가 합의에 도달하지 못하는 상황을 초래하여 보안을 저해할 수 있습니다.
• 적정한 지분량을 결정하기 어려움: 프루프오브스테이크 네트워크에서 적정한 암호화폐 지분량을 결정하는 것은 어렵습니다. 검증자들은 보상을 높이는 욕구와 지분을 잃을 위험 사이에서 균형을 잡아야 합니다.

비트코인은 언젠가 Proof of Stake로 전환될까요?

이더리움이 2022년 9월에 PoW에서 PoS로 전환한 것은 기업화된 환경계에서 비트코인도 동일한 전환을 해야 한다는 생각을 일으켰으며, 이는 따라서 그의 합의 메커니즘이 요구하는 “극단적인 에너지 소모”를 포기해야 한다는 것을 의미합니다.

이더리움을 PoS 시스템으로 변경하더라도 에너지 소모량이 99.95% 감소하지 않습니다. 왜냐하면 비싼 기업 농장과 기업들이 전 세계적으로 PoS 거래를 완료하기 위해 필요한 작업을 보조하기 위해 엄청난 양의 에너지를 사용하기 때문입니다.

비트코인의 PoW 시스템의 에너지 사용량을 비하하기 위해 Ripple Labs가 후원한 Greenpeace의 “코드를 변경하라” 캠페인은 기업 세계가 변화를 장려하지 않고, 대신 이제는 완전히 이더리움의 합의 메커니즘에 반영된 엘리트 체제를 유지하려는 예의주시 시스템을 선호한다는 전형적인 예입니다.

비트코인은 혁신적인 통화 시스템을 제안하는 것 외에도 PoW는 재생 에너지 혁신과 유기 에너지의 활용을 촉진하여 장기적으로 환경에 더 큰 이익을 가져옵니다. PoS는 기업들이 유효성 검사 메커니즘을 가능하게 하는데 필요한 에너지 구매를 감추는 데 더 효과적일 뿐입니다.

다행히도, 비트코인의 코드는 이러한 유형의 공격에 대해 매우 견고하게 설계되었으며, 고의적으로 이렇게 개발되었습니다. 코드 변경 제안이 개발자들의 초기 단계에서 심지어 고려되지 않을 것이며, 커뮤니티에게도 통과될 가능성은 거의 없습니다.

결론

자유 시장에서는 작업 증명 (PoW) 및 지분 증명 (PoS) 메커니즘이 서로 공존하고 발전하는 것이 이익을 얻고 지지자에게 이익이 되는 방식으로 중요합니다. 혁신적인 통화 시스템인 비트코인은 기술적 발전만이 아니라 환경에도 긍정적인 영향을 주고자 노력합니다. PoW의 중요성에 대해 개인들에게 교육하는 것은 비트코인 애호가들이 이해하고 받아들이는 책임입니다.

재산 보호, 금융 포용성, 모든 지구 생명에 대한 더 나은 환경 조성에 대해 걱정이라면, 최적의 선택은 국경을 넘어서 자유롭고 허가받지 않은 통화로서의 깨끗한 단단한 돈과 자유 기술을 구현하는 통화입니다.

이러한 유형의 통화는 검열로부터 불변하며 압수로부터 안전하며, PoW의 우월성을 강조합니다. 앞으로 몇 년 후에는 비트코인이 유일한 가치 토큰이 될 가능성이 높으며, PoW를 지원하는 결정은 사후에는 명백하게 보일 것입니다.