뚜기의 메모장

다수의 참여자들이 통일된 의사결정을 하기위해 사용하는 알고리즘을 ‘합의알고리즘’ 이라 한다

기존 비트코인 생태계에서 사용되어진 PoW 방식은 생태계에 이용자가 많아지면서 처리속도등 많은 문제점을 발견하게 되었다.

때문에 다양한 아이디어와 기술이 개발되어 사용되어지고 있는데

다양한 합의알고리즘중 작업증명방식(PoW), 지분증명방식(PoS), 위임증명방식(DPoS) 에 대해서 얘기한다.

작업증명방식 (PoW : Proof of Work)

블록체인에서 거래 기록 정보를 무작위 특성을 가진 논스(nonce) 값과 해시(hash) 알고리즘을 적용시켜 설정된 난이도를 충족하는 해시값을 도출하는 방식을 말한다. 

블록 생성자(채굴자 또는 검증자)들이 컴퓨터 연산을 통해 블록체인의 블록 헤더에 제시된 난이도 조건을 만족하는 블록해시값을 경쟁을 통해 찾으면 새로운 블록을 추가하는 작업이 완료되고 보상을 받는다.

이러한 PoW 방식은 뛰어난 보안성을 가지고 있지만 문제를 푸는 해시파워, 컴퓨터의 성능이 중요하며 여기에는 많은 컴퓨팅 파워 낭비와 에너지 소모 문제점을 가지고 있다

또한 이러한 해시파워를 51% 이상 독점한다면 해당 암호화폐 전체를 장악할 수 있다는 문제점을 가지고 있다. (51% 공격)

비트코인 계열 암호화폐는 거의 다 PoW 알고리즘을 사용하고 있다.

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위임증명방식 (PoS : Proof of State)

위임증명방식은블록체인 네트워크의 각 노드마다 식별자(ID)를 만들어 합의 시 지분의 양을 계산하는데 활용한다

PoW방식은 현실적으로 채굴자들만 블록 생성에 참여할 수 있는데 반해 PoS는 누구나 일정 수량 이상만 보유하고 있다면 채굴에 참여할 수 있다.

따라서 PoW에서 채굴에 대한 보상으로 비트코인을 받았다면 PoS 방ㅎ식에서는 보상을 코인에 대한 이자의 개념으로 본다.

지분증명방식은 PoW의 자원낭비 문제를 해결하였으며 더 빠른 트랜잭션을 처리할 수 있으며, 전체 해시파워중 51%를 차지하는 것 보다 전체 시총중 51%를 차지하는게 더 돈이 많이 들기 때문에 PoW보다 안전하다고 본다.

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하지만 모두가 보유만 하도록 유도하는 방식이므로 코인의 유통량이 줄어든다는 시각과 거기에 더해 더 많이 갖고 있는 사람이 보상도 더 많이 가져가기에 부익부 빈익빈을 부추기는 방식이라는 비판을 가지고 있다.

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퀀텀과 네오 등 많은 알트코인들이 PoS 방식을 사용하며 이더리움은 2.0 업데이트를 통해 PoW에서 PoS로 전환을 준비하고 있다

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위임지분증명 (DPOS : Delegated Proof of Stake)

암호화폐 소유자들이 자신의 권한을 위임할 대표 노드를 선출하는 방식으로 자신들의 지분을 네트워크를 대표하는 3자에게 위임하는 투표시스템을 가지고 있다.

보다 민주적인 이 방식은 전체 네트워크로부터 합의를 도출하는 방식이 아닌 선출된 대표 노드만 합의 과정에 참여함으로 뛰어난 확장성과 초당 많은 양의 트랜잭션을 처리할 수 있다.

투표의 영향력은 해당 이용자가 보유한 코인 수에 비례하며 퍼포먼스 측면에서 위임 지분증명방식은 블록체인은 확장성이 뛰어나 작업증명 및 지분증명보다 많은 초당 트랜잭션을 처리할 수 있다.

이오스(EOS), 비트셰어(Bitshares), 스팀(Steem), 아크(Ark), 리스크(Lisk) 등의 암호화폐 프로젝트에 적용되어 사용되고 있다

합의 알고리즘(consensus algorithm)이란 

다수의 참여자들이 통일된 의사결정을 하기 위해 사용하는 알고리즘을 말한다. 

암호 화폐에서 합의 알고리즘은 모든 블록체인 네트워크의 핵심적인 요소로서, 분산화된 시스템의 무결성과 보안을 유지시키는 역할을 하며 합의 모델, 합의 방식, 합의 메커니즘 또는 합의 프로토콜이라고도 한다. 

분산원장 시스템에서 노드는 네트워크상에 분산되어 있으며, 원장에 포함시키기 위한 새로운 기록을 생성, 채택하고 이를 배포해야 한다. 그러나 노드 간의 분산원장 동기화는 동시에 일어나지 않기 때문에 네트워크상에는 일시적으로 서로 다른 기록이 포함된 원장들이 존재할 수 있고, 노드들 중에는 신뢰할 수 없는 참여자가 포함될 수 있다고 가정한다.

합의 알고리즘(consensus algorithm)은 그런 상황에서도 분산원장 시스템 내의 노드들이 서로 간의 통신을 통해 최종적으로 동일한 기록을 채택하게 하는 방식이다.

첫 번째 합의 알고리즘이었던 작업증명(PoW, Proof of Work)은 사토시 나카모토에 의해 설계되었으며, 비잔티움 장애를 극복하기 위한 방안으로 비트코인에 적용 되었다.

이후 작업증명(PoW)방식의 문제점을 개선한 지분증명(PoS), 위임지분증명(DPoS) 등 다양한 방식의 합의알고리즘이 등장하여 적용되고 있다.

블록체인 기술의 아이디어

1991년 초 과학자 스튜어트 하버(Stuart Haber)와 스캇 스토네타(W. Scott Stornetta)에 의해 제시되었다. 이들은 실용적인 수학적 해결책을 타임 스탬핑에 도입해 디지털 문서의 날짜가 변경되거나 위조될 수 없게 했다.

재사용 가능한 작업증명방식

2004년 컴퓨터 공학자이자 암호학 활동가 할 핀니(Hal Finney)는 재사용 가능한 작업 증명 방식(RPoW:Reusable Proof of Work) 시스템을 제시했다. 

이 시스템은 교환이 불가능하거나 대체할 수 없는 해시캐시(Hashcash)를 작업 증명 방식 토큰에 기반해 수신한 뒤, RSA 서명(RSA-signed)이 된 재사용 가능한 토큰으로 반환했으며, RSA 서명이 된 토큰은 개인간에 전송이 가능했다.

재사용 가능한 작업 증명 방식은 전 세계의 유저들이 정확도와 무결성을 실시간으로 확인할 수 있도록 설계된 신뢰할 수 있는 서버에 토큰의 소유권을 기록함으로써 이중 지불의 문제를 해결했다.

재사용 가능한 작업 증명 방식은 암호 화폐 역사의 프로토타입이자 중요한 초기 단계로 보고있다.

비트 코인 초기에 잘 알려진 개발자였으며 ​​Satoshi로부터 최초의 BTC 거래를 받았다.

Finney는 2014 년 8 월 28 일 근 위축성 측삭 경화증 (ALS)의 합병증으로 사망했다.

블록체인 최초 실현

블록체인 최초 실현된것은 2008년 2008년 10월 31일 〈비트코인 : 개인 대 개인의 전자화폐 시스템〉이라는 논문을 작성한 사토시나카모토 (Satoshi Nakamoto) 라는 가명을 사용하는 사람에 의해서이다.

07년 글로벌 금융위기때 중앙집권화된 금융시스템의 위험성을 실감하고 이를 해결할 방안으로 구현하였으며

이듬해인 2009년 1월 3일 블록체인 기술을 적용한 최초의 암호화폐인 비트코인(bitcoin)을 개발하였으며  암호화폐 생태계가 시작되었다.

이더리움

2013년 프로그래머이자 비트코인 메거진의 공동 창립자 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)은 탈중앙화된 어플리케이션을 구축하기 위해 비트코인에 스크립팅 언어가 필요하다고 주장했다. 

하지만 커뮤니티 내에서 동의를 얻는데 실패하고, 분산화된 컴퓨팅 플랫폼에 기반한 새로운 블록체인 이더리움의 개발에 착수하면서 이듬해 ICO를 통해 개발자금을 확보하고 2015년 7월30일 이더리움 (ethereum) 서비스를 시작했다.

기존의 비트코인이 가치의 저장과 전달 기능을 가진 전자화폐 기능에 제한된 것과 달리, 이더리움은은 스마트 컨트랙트라 불리는 스크립팅 기능을 갖추고 있었으며 특정 조건을 만족할때 자동으로 함수(transation)이 실행된다.

이는 단순한 분산원장 수준에 머물러 있던 블록체인이 수많은 서비스에 적용을 가능하게 하였으며, 이더리움 블록체인 내에서 다양한 형태의 탈중앙화된 거래, DApp(Decentralized Applications)이 개발되어 큰 생태계를 이루었다.

블록체인이란

블록체인을 한 단어로 말하면 '분산원장기술(Distributed ledger)' 이고

풀어서 한줄로 설명한다면 '네트워크에 참여하는 모든 사용자가 모든 거래 내역들을 데이터를 분산, 저장하는 기술' 을 말한다.

모든 사용자가 거래내역을 보유하고 있으므로 블록체인기술을 ‘공공거래장부’ 로 불리기도 한다.

'블록체인' 이라고 불리는 이유는

여러 거래내역이 쌓여 블록을 이루고, 각 블록들은 시간의 흐름에 따라 체인 형태로 묶여 있는 형태이기 때문에 ‘블록체인’ 이라는 이름이 만들어졌다.

블록체인의 특징

• 암호와 기술을 통한 높은 보안성
• 분산형 네트워크 구조로 처리되는 안정성
• 모든 거래 및 데이터 기록의 접근과 수정이 불가능한 투명성
• 중개 기관이나 중계자 없이 거래가 가능한 탈중앙성

다수가 데이터를 분산 저장하여 증명하기 때문에 위변조가 불가하며, 원본에 대한 높은 신뢰성과 안전성을 보장된다.

또한 중간거래자 없이 이용자간 P2P 형식으로 탈중앙화된 시스템 구축이 가능하며, 이러한 블록체인의 특징으로 인해 비트코인, 이더리움같은 가상화폐가 탄생되었다.

블록체인 기술의활용

블록체인은 암호화 기술을 사용하여 디지털 데이터를 기록 및 보관하며 이러한 기술은 암호화폐 네트워크 뿐 아니라,

은행이나 투자 서비스업과 같은 금융분야, 보험과 건강관리를 포함한 의료분야, 물류 및 유통분야 등 다양한 영역에서 활용이 가능하며, 다양한 솔루션들이 발전하고 영역이 확대됨에 따라 더욱 혁신적인 기술로 적용되고 있다.

블록체인의 기술을 기반으로 만들어진 생태계가 암호화폐인 것이지 블록체인 = 암호화폐 라고 착각하면 안되겠다.