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엔터프라이즈 기업 블록체인에서 활용해야하는 최적의 합의알고리즘은?

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블록체인은 여러 노드가 참여해 모여 이루는 분산 네트워크 기술이다. 블록체인 환경에서는 트랜잭션과 같은 데이터를 모든 노드가 일관성 있게 하나로 저장하게 하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 노드간 데이터 충돌로 장애가 발생할 수 있기 때문이다합의알고리즘은 이러한 충돌을 막기 위해 고안된 블록체인의 핵심 기술 중 하나이다. 합의알고리즘은 “블록체인에서 발생하는 데이터를 노드간 합의로 모든 노드가 동일하게 데이터를 저장하게 하는 역할”을 한다. 다시 말해 어떤 데이터를 저장할지를 노드간 합의할 수 있는 돕는 역할을 한다합의알고리즘은 블록체인에서 일관된 데이터를 블록으로 만들 수 있게 돕기 때문에 매우 중요한 기술이라고 할 수 있다. 스위스 프리부르대학교수 “안드레아스 메이아(Andreas Meier)”는 “블록체인= 합의알고리즘 + 분산화된 환경”이라고 본인 논문에 게재한 바 있는데, 이는 합의알고리즘이 블록체인에서 얼마나 중요한지를 보여준다.


기술이라고 할 수 있다. 스위스 프리부르대학교수 “안드레아스 메이아(Andreas Meier)”는 “블록체인

= 합의알고리즘 + 분산화된 환경”이라고 본인 논문에 게재한 바 있는데, 이는 합의알고리즘이블록체인에서 얼마나 중요한지를 보여준다.

주목받는 PoS, 그러나 엔터프라이즈에는 부적합

 

비트코인 세대의 합의 알고리즘, PoW

그럼 합의알고리즘으로 어떤 것들이 있을까? 가장 대표적인 예로 작업증명(PoW, Proof of Work)이 있다. 흔히 채굴로 알려진 합의 방식이다. PoW는 컴퓨팅파워 경쟁으로 이긴 사람이 블록생성권을 얻어 블록을 생성하는 방식이다

초기 비트코인 세대의 대다수 블록체인들은 PoW 방식을 채택했다. 참고로 1세대 이더리움도 PoW 방식을 채택하고 있다. 그런데 PoW 회의론이 불기 시작했는데, 이유는 PoW 방식이 친환경적이지 않기 때문이다2017년 블록체인이 주목받으면서 채굴 경쟁이 심화되기 시작했다. 이로 인해 과도한 전기사용료, 채굴을 위해 소모되는 전자기기 등이 환경피해 주범으로 지적되었다. 더욱이 디지털상에만 존재하는 자산을 위해 물리적 자산을 많이 소모한다는 것은 비상식적이라는 비판의 목소리도 많이 나오기 시작했다이러한 이유로 지분증명(PoS)이 부상되기 시작했다

 

예치를 통한 합의 알고리즘, PoS 

PoS는 채굴자가 컴퓨팅파워가 아닌 토큰을 예치(혹은 스테이킹)로 금액을 가지고 경쟁하게 하는 방식이다. 다시 말해 PoS에서 채굴자는 예치한 금액이 많고 기간이 길수록 더 많은 블록생성권을 얻을 수 있게  된다.

PoS의 이러한 방식은 2가지 장점이 있다. 첫째는 형평성이다. 토큰만 보유하고 있으면 누구든지 블록생성을 위한 시도를 해볼 수 있다. 이는 기존 PoW보다 더 높은 형평을 지닌다고 볼 수 있는데, PoW에서는 채굴자로 참여하기 위해서 고가의 컴퓨팅파워가 구비돼 있어야 한다. 그런데 PoS에서는 코인 혹은 토큰만 구매하여 스테이킹으로 참여하면 되기 때문에 간편하다.

둘째는 비용 발생 없이 블록생성이 가능하다는 점이다. 이를 “Costless Block Generation”이라고 부르기도 한다. PoW는 채굴에 필요한 전기료가 드는 반면, PoS에서는 비용이 거의 발생하지 않는다. 단지 코인 혹은 토큰의 유동성에 관한 기회비용만 지불할 뿐이다.

이러한 두 가지 강점으로 인해 현재 퍼블릭 블록체인 진영에서는 PoS를 채택하고 있다. 솔라나, 폴리곤, 2세대 이더리움 등이 PoS를 도입했다그러나 이러한 강점에도 불구하고 PoS 기반 블록체인은 엔터프라이즈 영역에서 사용하는 것이 부적합할 수 있다. 3가지 단점 때문이다.


엔터프라이즈 영역에서 부적합한 3가지 이유

첫번째는 초기코인분배(Initial Coin Distribution)문제가 있다. 이는 블록생성 형평성에 관한 것으로 승자독식과 비슷하다. PoS 장점은 누구든 블록생성에 참여할 수 있는 비허가형 방식이다. 그러나 문제는 참여할 수 있다고 해서 블록생성권을 무조건 얻는 것이 아니다. 스테이킹한 물량이 경쟁에서 이길 만큼 많아야 가능하다는 뜻이다. 결국 초기에 투자를 많이 한 채굴자는 블록생성권을 많이 얻게 되고 보상도 많이 받을 것이다. 그럼 그만큼 추가로 예치할 수 있는 토큰량도 자연스럽게 많아지게 된다. 결국 이는 자연스럽게 블록생성권을 한쪽으로 집중할 수 있게 되어 형평성을 해칠 수 있고, 앞서 언급한 PoS의 장점이 사라지는 셈이다. 실제로 솔라나의 경우 약 1700개 채굴자중 상위 16개가 전체 스테이킹 비율에서 약 34%를 차지하고 있었고, 폴리곤은 100개 채굴자중 상위 5개가 전체 스테이킹 비율에서 약 24%를 차지하고 있었다. 이는 특정 채굴자에게 블록생성이 집중돼 있음을 알 수 있게 한다.

두번째는 무비용공격(Costless Simulation)”이다. 앞서 블록생성 참여에서 발생하는 비용은 유동성 기회비용밖에 없다고 언급했다. 이는 채굴자가 악의로 잘못된 블록생성을 시도할 수 있게 하는 동기가 될 수도 있다. 악의적으로 만든 블록생성이 실패하더라도 손해 보는 것이 기회비용밖에 없기 때문이다. 이러한 이유로 PoS를 도입한 블록체인에서는 악의적 채굴자가 예치한 토큰을 몰수하는 패널티 정책을 도입하고 있다.

마지막은 검증되지 않은 블록 채굴자이다. 검증되지 않았기 때문에 무비용 공격과 같은 악의적 사고가 발생할 수 있다. 혹은 채굴자는 본인의 블록생성 의무를 다하지 안 할 수도 있다. 이는 항시 신뢰성을 제공해야 하는 엔터프라이즈 기업에 치명적일 수 있다. 엔터프라이즈는 장애가 일어나지 않는다는 가정으로 서비스를 제공한다. 반면 퍼블릭 블록체인은 장애가 일어날 수 있음을 일부 인정하고 사후 조치하는 방향으로 움직이고 있다. 가령 솔라나가 작년 여러 차례 장애가 발생했었고, 올해 1월에도 여러 차례 장애가 발생한 적이 있다. 이는 대고객 서비스를 제공하는 엔터프라이즈에서는 치명적일 수밖에 없다.

PoA를 도입한 루니버스

 

그럼 엔터프라이즈에서는 어떤 합의알고리즘이 적합할까? 권한증명(PoA)이 적합하다. PoA는 신뢰성 있는 관련 기관이 블록생성자로 참여하게 하여 합의로 블록을 생성하게 하는 합의알고리즘이다. PoA는 앞서 언급된 PoS를 보완한다.

첫째, PoA는 권한으로 블록을 생성하는 것이므로 블록생성 참여자 모두 동일하게 블록생성권을 얻을 수 있다. PoA는 기존 합의알고리즘처럼 경쟁으로 블록을 생성하는 구조가 아니다. 가령 PoW는 컴퓨팅파워, PoS는 지분으로 경쟁해서 블록을 생산하는 구조였다. 이와 반대로 PoA는 권한을 가진 참여자가 신뢰성을 가지고 경쟁없이 블록을 생성하는 구조이다. 경쟁이 없으므로 승자독식과 같은 문제 발생할 가능성이 거의 없다.

둘째, PoA는 무비용 공격과 같은 악의적 블록체인 공격이 발생할 가능성이 매우 적다. 이유는 바로 셋째 이유 때문이다. PoA는 신뢰성 있는 관련 기관이 블록생성 채굴자로 참여하기 때문이다. 신뢰성을 입증받은 참여자가 블록을 생성하므로 해당 블록이 잘못될 일이 적다. 이미 참여조건에서 신뢰성을 검증받았기 떄문이다. 이는 비허가형으로 누구든 참여해 블록을 생성할 수 있는 구조와 다르다. 후자 방식은 해커도 블록 생성해 참여할 수 있기 때문에 블록 생성에 관한 전체 거버넌스 신뢰 구조가 깨진다. 그런데 전자인 PoA는 신뢰성있는 참여자가 블록을 생성하므로 블록 생성 거버넌스에 신뢰 구조를 가질 수 있게 된다.

람다256은 이러한 장점을 고려해 루니버스에서 PoA 방식으로 합의알고리즘을 활용하게 하고 있다. 루니버스에서는 자체 전용체인을 구축하게 해서 PoA 방식으로 합의구조를 가질 수 있게 했다. 이러한 방식은 대고객 서비스를 제공하는 서비스에도 블록체인을 적용할 수 있게 한다.

Luniverse Enterprise Blockchain

Enterprise를 위해 디자인된 솔루션

블록체인을 기존 사업에 적용하거나 새로운 사업 기회로 삼는 것, 이를 위해서는 항상 변화하는 고객의 기대치에 발맞춰 안정적인 환경에서 블록체인을 활용할 수 있어야 합니다. 엔터프라이즈 고객을 위한 블록체인 서비스는 유연하면서도 안정성을 갖추어야 합니다. 빠른 성장세에 있는 회사이든, 혁신을 추진 중인 중견 기업이나 대기업이든, 람다256이 함께하겠습니다.

루니버스 엔터프라이즈 솔루션에 대해 궁금하신가요? support@lambda256.io 로 문의주시면 상담을 진행하실 수 있습니다.

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