이더리움 지분 증명

아래 글은 이더리움 공식 깃헙 FAQ에서 일부분을 발췌해서 번역한 글입니다.

지분 증명은 무엇인가?

Proof of Stake (이하 지분 증명)은 검증자의 지분에 의존하여 퍼블릭 블록체인에 대해 합의를 하는 알고리즘의 일종이다. 작업증명 (PoW) 기반의 퍼블릭 블록체인 알고리즘은, 트랜잭션을 검증하고 새로운 블록을 만들기 위해, 암호화 퍼즐을 해결하는 참가자들에게 보상을 제공한다. PoS기반 퍼블릭 블록체인 (Ethereum에서 구현 예정인 Casper)에서 검증자들은 차례로 다음 블록을 제안하고, 투표하는데 드는 비중은 검증자의 지분의 크기에 따라 달라진다. 이렇나 지분증명의 이점은 중앙 집중화 위험 감소 및 에너지 효율의 증가다.

일반적으로 지분증명 알고리즘은 다음과 같다. 블록체인은 일련의 검증자들을 추적하며, 이들은 블록체인의 기본 암호 통화를 보유한 사람은 특별한 이더리움 거래를 통해 검증자가 된다. 여기서 새로운 블록을 만들고 동의하는 과정은, 모든 현재 검증자가 참여할 수 있는 합의 알고리즘을 통해 수행된다.

합의 알고리즘의 종류에는 여러가지가 있으며, 합의 알고리즘에 참여하는 검증자에게 보상을 할당하는 방법은 다양하게 존재하므로, 이는 각 지분증명의 '취향'에 따라 달라 있다. 알고리즘 관점에서 볼때, 이는 크게 두가지 유형으로 나눌 수 있다. 체인 기반 지분증명과 BFT 스타일의 지분 증명.

체인 기반 지분 증명에서는, 알고리즘은 매 시간 (10초 정도의 간격이 될 수 있음) 동안 검증자를 무작위로 선택하고, 이 검증자에게 단일 블록 생성 권한을 할당한다. 그리고 이 블록은 이전 블록 (보통 가장 긴 체인의 끝에 있는 블록)을 가르켜야 하므로 시간이 지남에 따라 대부분의 블록은 끊임없이 성장하는 단일 체인으로 수렴하게 된다.

BFT 스타일의 지분 증명에서, 검증자는 블록을 만들 권리를 무작위로 할당하지만, 모든 검증자가 각 라운드 동안 특정 블록에 대해 '투표'를 보낸다. 이러한 라운드 프로세스를 통해 어떤 블록을 인증할지 동의하고, 프로세스가 끝날때 모든 검증자가 영구적으로 동의 하게 된다. 주요 차이점은 블록에 대한 합의는 한블록 내에서 이루어 질 수 있으며, 블록 이후의 체인 길이나 크기에 따라 달라지지 않는 다는 것이다.

지분 증명은 작업 증명보다 무엇이 나은가?

자세한 내용은 여기에서 볼 수 있다.

요약하자면,

• 블록체인을 확보하기 위해 다량의 전기를 소비할 필요가 없다. (비트코인과 이더리움의 기존 작업증명 메커니즘은 하루에 백만달러 상당의 전기 및 하드웨어 비용을 소비하는 것으로 추정된다)
• 많은 양의 전력 소모가 필요 없으므로, 참가자들이 네트워크에 계속 참여하는 동기를 부여하기 위해 새로운 코인을 발행할 필요가 없다.
• 지분 증명은 중앙 집중식 카르텔이 생성되는 것을 막고, 네트워크가 유해한 방식으로 행동하는 것을 막기 위해 게임 이론적인 메커니즘을 사용할 수 있는 더 광범위한 여지를 남겨 둔다.
• 규모의 경제 문제가 덜 부각 되므로, 중앙 집중화의 위험이 감소한다. 1,000만 달러 짜리 코인은 100만 달러 보다 정확히 10배 높은 수익을 올릴 수 있다.
• 작업 증명보다 51% 공격에 대해서 더 비싼 페널티를 지불하게 하는 경제적 제재를 가할 수 있다.

내용이 부족해서 조금더 가져와보았다.

원문

지분 증명이란 무엇인가?

지분 증명은 거래의 유효성을 확인하고, 분산 합의를 달성하는 또다른 방법이다. 작업증명과 이루고자 하는 목표는 동일하지만, 목표에 도달하는 과정이 상당히 다르다. 2011년 비트코인 포크 포럼에서 지분 증명이라는 아이디어가 제안 되었지만, 이 방법을 사용한 최초의 코인에는 2012년 Peercoin, ShadowCash, Nxt, BlackCoin, NuShares/NuBits, Qora, Nav Coin 등이 처음으로 사용했다. 알고리즘이 거래를 검증하고 새로운 쁠록을 만드는 목표로 수학적인 문제를 해결하도록 요구하는 작업증명과는 달리, 지분증명에서 새로운 블록의 작성자는 지분의 양에 따라 결정론적인 방식으로 선택된다.

블록 보상이 없다.

또한, 모든 디지털 통화는 미리 만들어진 상태이며, 이 총양은 변하지 않는다. 즉, PoS 시스템에서 블록 보상이 없으므로 마이너가 이런 트랜잭션 수수료를 가져가게 된다. 그래서 지분증명 시스템에서는 마이너라는 용어 대신 forger(대장장이) 라는 용어를 사용한다. (근데 진짜 자주 쓰나? 난 처음 보는데.)

왜 이더리움은 지분증명을 선택했는가?

작업증명에 기초한 분산 합의는 마이너가 많은 양의 에너지를 소비해야 한다. 한 비트코인 트랜잭션은 하루동안 1.57가구에 전력을 공급하는 것과 같은 전력량을 필요로 한다. 이러한 에너지 비용은 디지털 통화 가치에 대한 지속적인 하향 압력을 초래 한다. 최근 연구에서는 2020년까지 덴마크 국가 만큼의 전력을 소비할 수도 있다고 밝혀졌다. 개발자들은 이 문제에 대해 심각하게 접근하고 있으며, 이더리움 커뮤니티는 보다 친환경적이고 저렴한 분산 형태의 합의를 하기 위해 지분 증명 방법을 사용하려 하고 있다.

어떻게 마이너로 선택될 수 있는가

Casper 프로토콜이 실행된다면, 검증자 풀이 존재하게 될 것이다. 사용자는 이 풀에 가입하여 마이너로서 활동할 수 있다. 이 과정은 캐스퍼 컨트랙트를 호출하고, 이더 또는 이더리움 네트워크에 권한을 부여하는 코인을 보내는 기능을 통해 활용할 수 있게 된다.

유효성 있는 풀 자체에 가입하기 위한 우선순위계획은 없다. 다른 참가자에 상관없이, 누구든 라운드에 참여할 수 있다.

이러한 검증자에 대한 보상은 약 2~15%가 될 것이라고 내다봤지만, 아직 확실하지는 않다.

결론

지분 증명 시스템에서 검증자는, 자신의 컴퓨팅 성능을 활용할 필요가 없다. 왜냐하면 채굴 가능성에 영향을 미치는 유일한 요인은 자신의 코인 (지분)과 네트워크의 현재 복잡도 이기 때문이다. 따라서 지분증명의 이점은

• 에너지 절약
• 공격이 더 비싸질 수록, 안전한 네트워크가 된다. 해커가 총 코인의 51%를 소유하는 것이 훨씬 더 비싸다.

이런식으로 CASPER 프로토콜은 경제적 컨센서스 시스템에 의존하는 보안 프로토콜이 될 것이다. 노드 (검증자)는 새로운 블록생성을 위한 합의의 일부가 되기 위하여 일정량의 보증금을 지불해야 한다. 프로토콜은 보안 예금에 대한 관리를 위해 검증자가 받을 특정 보상 금액을 결정하게 된다.

한 검증자가 만약 부적절한 블록을 만들면, 그 보증금은 사라지게 되고, 또한 네트워크 합의의 일부가 될 수 있는 특권도 사라지게 된다.

다시말해, 이 프로토콜은 베팅과 같은 시스템인 것이다. 지분 증명 시스템에서 베팅은, 합의 규칙에 따라 검증자가 베팅한 각 체인과 더불어, 유효한 검증을 한 검증자에게 상금을 지급하는 거래가 되는 것이다. 따라서 Casper 프로토콜은 검증자가 다른사람들의 베팅에 따라 베팅하고, 합의를 가속화 할 수 있는 긍정적인 결과를 내놓을 것이라는 믿음을 기반에 두고 있다.