블록체인 합의 딜레마 — PoS vs PoW
탈중앙화를 블록체인의 주요 원칙 중 하나로 간주하여 일반 네트워크 사용자는 각 새 블록의 승인에 참여할 수 있습니다. 말뚝. 이 두 알고리즘은 모두 Ethereum에서 서로 다른 시간에 구현되었으며(처음에는 PoW, 다음에는 PoS) 몇 가지 독특한 기능이 있습니다. 아래에서 각 솔루션의 장단점을 이해하기 위해 작업 증명과 지분 증명 비교를 고려할 것을 제안합니다.
블록체인에서 합의란?
블록체인의 합의는 트랜잭션을 확인하고 올바르게 실행되었는지 확인하는 알고리즘입니다.
실제로 이 알고리즘은 분산된 네트워크 노드(블록체인이 기반으로 하는 물리적 컴퓨터)가 모든 블록에 있는 데이터의 현재 상태에 대한 합의에 도달하는 조건을 결정합니다.
따라서 합의는 새로운 블록의 추가를 확인하여 특정 블록체인의 규칙이 존중되고 그 안에서 수행되는 모든 트랜잭션이 유효하며 네트워크의 무결성과 보안을 유지하도록 합니다.
가장 널리 사용되는 두 가지 합의 알고리즘은 작업 증명과 지분 증명입니다. 이 두 합의 알고리즘은 매우 유사하지만 주요 차이점을 식별할 수 있습니다. 작업 증명은 경쟁 검증 방법을 사용하여 거래를 확인하고 새 블록을 추가하는 반면 지분 증명은 배출을 수행하는 이러한 네트워크 참가자를 선택합니다. 아래에서 PoS 대 PoW 비교를 더 자세히 살펴보겠습니다.
작업 증명(PoW)
작업 증명(PoW)은 최초의 비트코인 암호화폐 네트워크에서 처음 도입된 합의 알고리즘입니다. 1993 년 블록체인의 맥락 밖에서 처음 공개되었습니다 . 특히 몇 년 후 스팸으로부터 이메일을 보호하는 Hashcash 알고리즘의 기반을 형성했습니다. 2004년에는 범위가 확장되었습니다. PoW가 전자 화폐에 사용되기 시작했습니다. 4년 후인 2008년 이 알고리즘은 비트코인에 적용되었고 얼마 후 다른 악명 높은 블록체인인 라이트코인, 이더리움, 대시, 도지코인, 모네로 등의 기반으로 사용되었습니다. 그런데 이더리움은 PoS로 전환했습니다. 나중에, 그리고 왜 이런 일이 일어났는지, 우리는 더 이야기할 것입니다.
이 알고리즘을 실제로 구현하면 다음과 같이 발생합니다. 트랜잭션을 확인하기 위해 네트워크 노드는 높은 컴퓨팅 성능이 필요한 특정 수학적 문제(해시 함수)를 해결합니다. 미리 결정된 알고리즘에 따라 해시 함수는 입력 데이터의 임의 배열을 지정된 길이의 문자열로 변환합니다. 변환 절차를 해싱이라고 하며 그 결과를 해시라고 합니다.
동시에 솔루션을 먼저 찾은 노드는 일종의 보상인 새로운 코인을 받습니다. 이 과정을 마이닝이라고 하며, 가능한 위협으로부터 블록체인을 보호하는 것이 마이닝입니다. 보호 수준은 위의 수학적 문제의 복잡성 때문입니다(너무 단순하면 네트워크가 해커에게 취약할 수 있기 때문입니다).
따라서 PoW는 첫 번째 블록체인에 대한 사이버 공격에 대한 저항력을 제공했습니다. 이 합의 알고리즘의 더 많은 이점을 자세히 살펴보겠습니다.
높은 보안. 작업 증명을 기반으로 블록체인을 공격하는 것은 매우 비용이 많이 듭니다. 이 경우 해커는 네트워크에서 컴퓨팅 성능의 50% 이상을 확보해야 하기 때문입니다.
시간으로 증명합니다. 아래에서 논의할 결점에도 불구하고 이 알고리즘은 안정성 덕분에 대형 블록체인에서 계속 선택되고 있습니다.
저전력 장비에서 수행되는 사이버 공격에 대한 보호. 보통 사람은 작업 증명 수학 문제를 처리할 수 없습니다. 이러한 문제는 원래 빠르게 처리할 수 있는 큰 컴퓨팅 성능을 갖춘 하드웨어용으로 설계되었기 때문입니다.
진정한 탈중앙화. 작업 증명은 네트워크 내에서 더 많은 물리적 노드가 필요하기 때문에 (지분 증명과 비교하여) 트랜잭션을 검증하는 보다 분산된 방법을 제공합니다.
그러나 암호 화폐의 대중화와 함께 사용자와 개발자는 이러한 블록체인의 추가 개발을 방해하는 중요한 단점을 인식하기 시작했습니다. 특히 PoW의 다음과 같은 단점에 대해 이야기하고 있습니다 .
광업은 환경 친화적이지 않으며 막대한 컴퓨팅 리소스가 필요합니다. 복잡한 계산을 수행하는 노드는 경쟁 요소입니다. 동시에 그들 중 한 명만이 보상을 받지만 엄청난 양의 에너지를 소비하기 때문에 대부분은 소유자를 위해 헛되이 일합니다(비트코인만 채굴하려면 일부 소규모 국가의 에너지 비용에 상응하는 자원이 필요합니다). 같은 이유로 광부가 풀링되어 보안 수준이 낮아집니다.
최종성 문제. 대부분의 PoW 블록체인은 거래 완결성 특성으로 인해 이기적 채굴 및 51% 공격과 같은 사이버 위협에 취약합니다.
거래 확인 수수료가 상당히 높습니다. 네트워크가 수행하는 트랜잭션이 많을수록 수수료가 높아집니다. 사용자가 소액의 돈을 이체해야 하는 경우 수수료를 초과할 수도 있습니다.
트랜잭션 속도와 확장성은 최고 수준이 아닙니다. PoW 기반 블록체인은 상당히 느립니다. 또한 고성능(많은 경우 초당 7–10 트랜잭션)을 자랑할 수 없어 널리 사용되지 않습니다.
지분 증명(PoS)
지분 증명(PoS)은 2011년에 처음 도입된 합의 알고리즘입니다. 생성의 주요 목표는 PoW 합의에 내재된 주요 단점인 저속 및 열악한 확장성을 제거하는 것이었습니다.
프레젠테이션 1년 후, 이 합의는 PPCoin(PeerCoin) 블록체인에 통합되었으며 나중에는 Cardano, Binance Chain, IOTA, TRON 및 Ethereum에 통합되었습니다. 2020).
그렇다면 지분 증명은 어떻게 작동합니까? PoW와 달리 PoS는 네트워크 참여자가 복잡한 수학적 문제를 해결하는 마이닝이 필요하지 않습니다. 대신 사용자가 특정 블록체인의 암호 화폐에 대한 소유권을 “증명”하는 경우에만 새 블록이 추가됩니다. PoS 기반 블록체인의 노드를 검증자(validator)라고 하며, 노드가 크립토 지갑에 더 많은 크립토코인을 보유할수록 네트워크는 다음 블록(스테이킹)을 확인하고 보상을 받기 위해 노드를 선택할 가능성이 높아집니다.
동시에 스테이킹을 하려면 검증인의 특정 재정적 투자가 필요합니다. 특히 암호화폐 지갑에 허용되는 최소 암호 화폐가 있어야 합니다(미국 달러로 환산하면 이 금액이 수만 달러에 달하는 경우도 있음). 또한 이러한 저축은 몇 개월 동안 지갑에 동결되어야 합니다(즉, 검증인이 이를 사용할 필요가 없습니다). 검증인의 또 다른 필수 조건은 적절한 컴퓨터 설정을 하고 네트워크에 대한 지속적인 액세스를 보장하는 것입니다.
따라서 PoW 대 PoS 비교에서 PoS는 개발자와 최종 사용자 모두에게 세 가지 더 나은 특성이 있습니다.
더 에너지 효율적입니다. 이 알고리즘은 전력 소비가 적고 ASIC 및 GPU의 플래그십 모델이 필요하지 않습니다.
더 빠른 속도와 확장성을 가지고 있습니다. PoS는 사용자에게 훨씬 더 빠른 속도와 확장성을 제공합니다. 초당 최대 수천 건의 트랜잭션;
거래 완결성이 있습니다. PoS의 맥락에서 최종성은 과거 거래가 절대 변경될 수 없음을 의미합니다.
거래 수수료가 충분히 낮습니다. PoS 기반 분산 플랫폼은 PoW 기반 플랫폼보다 훨씬 저렴한 거래 수수료를 제공합니다.
PoS의 단점은 다음과 같습니다.
안전 문제. PoS는 PoW에 비해 덜 안정적인 알고리즘입니다. 복잡한 수학적 문제를 해결할 필요가 없기 때문에 네트워크 참가자는 대부분의 토큰(51% 이상)을 구매하여 블록체인에 새 블록을 추가하는 것을 제어할 수 있기 때문입니다.
진정한 탈중앙화가 아니다. 암호화폐 지갑에 가장 많은 수의 암호화폐를 보유한 검증자가 네트워크의 수장이 되어 네트워크 내에서 발생하는 모든 거래를 승인하는 책임을 집니다. 따라서 이 경우 블록체인 개념이 약속하는 진정한 탈중앙화는 더 이상 말할 가치가 없습니다.
충분히 친환경적이지 않습니다. PoS는 채굴이 필요하지 않지만 절대적으로 친환경적이라고 볼 수는 없습니다. 사실 다른 블록을 추가하려면 합의를 담당하는 모든 노드가 온라인 상태여야 합니다. 따라서 네트워크 노드는 24시간 연중무휴로 켜져 있고 인터넷에 연결되어 있어야 합니다.
PoW와 PoS 비교표
이제 두 알고리즘을 평가하기 위한 일반적인 기준을 강조하고 작업 증명과 지분 증명의 차이점을 테이블 형식으로 공식화해 보겠습니다.
결론
블록체인 기술은 끊임없이 발전하므로 수년에 걸쳐 점점 더 발전되고 완벽한 합의 알고리즘이 등장할 것이라는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 현재로서는 위의 두 가지 유형의 합의가 모두 적용되는 블록체인의 대상 고객의 요구를 충족할 수 있으며, 이는 사용의 적절성에 의해 단점이 상당히 상쇄된다는 것을 의미합니다.
