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암호화폐의 PoS(프루프 오브 스테이크)란
암호화폐의 PoS는 “Proof of stake”의 약자로 블록체인의 거버넌스 모델 중 하나입니다. 구체적인 얘기를 하기 전에 이미지를 말씀드릴게요.이 이미지를 떠올리면서 글을 읽어 나가세요. PoS는 주식회사의 주식(채권)과 비슷한 구조입니다. 주식회사의 사원이 아닌 사람이 특정 주식회사의 운영에 많든 적든 관련되는 경우 그 외부인은 투자가로서 주식을 구입합니다. 주식회사에서는 1주가 1표와 같은 기능을 가지기 때문에 경영자 선택이나 회사 방침의 책정에 다소의 영향을 줄 수 있습니다.
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</script>물론 보유한 주식의 수가 많아질수록 그 영향력은 커집니다. 주식은 돈으로 살 수 있고 그 회사의 경영이 잘 되어 회사가 크게 성장하면 그 주식의 가치는 오르고 투자자는 배당을 받을 수 있게 됩니다. 사실 PoS는 이런 주식과 매우 비슷 합니다. 블록체인에서의 PoS는 주식이 Stake(부금)에 해당하며 그 양에 따라 받을 수 있는 암호화폐량이 변동합니다. 주식에서는 회사의 성장에 따라 주가가 변동하고 배당도 늘어납니다. PoS에서는 Stake한 암호화폐의 양에 따라 받을 수 있는 보상이 변동됩니다.
왜 PoS에 관심이 집중되고 있는지
PoS의 존재 자체는 블록체인 업계의 개발자 및 관계자들 사이에 이전부터 알려져 왔으며 수년간 커다란 논의 대상 중 하나였습니다. 그러나 특히 2019년 후반 무렵부터 더욱 논의가 가열되고 있습니다.그 이유 중 하나는 암호화폐 이더리움의 컨센서스 알고리즘이 PoS로 이행한다는 데 있습니다. 이더리움은 개발이 처음 시작되었을 때부터 여러 단계를 거쳐 플랫폼으로 완성될 것임을 표방해 왔습니다. 인터넷이 이전에는 다이얼 업이었지만 서서히 진화하여 ADSL 광섬유와 통신 케이블이 진화하는 것과 동시에 통신 속도가 지속적으로 향상 됬습니다. 이와 마찬가지로 이더리움이 처리할 수 있는 트랜잭션 양을 늘리는 즉 결제 및 송금에 소요되는 시간을 단축하거나 더 많은 사용자들이 쾌적하게 이용할 수 있도록 하기 위해 필요한 업데이트를 몇 년에 걸쳐 실시하는 것입니다. 현재 이더리움에서 이용되고 있는 컨센서스 알고리즘 PoW(Proof of Work)에서는 확장성의 한계가 문제시되고 있습니다.
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PoW에서는 한 번에 처리할 수 있는 트랜잭션 수에 한계가 있어 계속 증가하는 사용자 및 Dapp 수에 대응하지 못하게 되고 결과적으로 트랜잭션 지연 및 가스 요금 증가로 이어지게 됩니다. 이더리움은 이 과제를 해결하기 위해서 PoS를 기반으로 한 이더리움 2.0(ETH 2.0) 업그레이드를 계획하고 있습니다. 20년에는 PoS가 도입되는 이더리움 2.0 테스트넷이 런치되고 다음 21년에는 PoS로의 완전 이행을 계획했으나 아직 계획에 맞춰 진행된 부분은 없고 이더리움은 여전히 PoW인 상태 입니다. 현재의 이더리움에서 PoS를 채용하는 이더리움 2.0으로의 이행이 어떻게 이루어지는지 현재의 이더리움과 어떤 차이가 있는지 PoS는 예상대로 기능하는지 등 여러 주제에 대해 전 세계의 개발자나 기업가 경제학자 등이 열띤 논의를 거듭해 왔습니다.
컨센서스 알고리즘이란?
많은 사람이 참여하는 플랫폼과 네트워크에서는 그 자리를 이용하기 위한 규칙은 물론 운영하고 관리하는 주체의 통치도 중요합니다.그 네트워크의 질서를 누가 유지하고 이를 위해 참가자에게 어떤 행동을 취하게 하는가는 누구나 참가할 수 있으며 금전을 포함한 가치를 주고받는 블록체인에서는 매우 중요합니다.악의가 있는 인물이 존재해도 악행을 부릴 수 없는 구조가 필수적 입니다. 특히 퍼블릭 블록체인을 이용한 애플리케이션이나 시스템에서는 특정 관리자를 두지 않는 것이 원칙입니다. 따라서 중앙집권적인 조직 개인이 운영하는 플랫폼에서 발생할 수 있는 리스크 예를 들어 이용자의 개인 데이터를 사용자가 모르는 곳에서 매매하거나 가치교환에 대해 자의적인 조작을 가하거나 방해하는 사태가 발생하기 어렵습니다. 이러한 이유로 각각의 블록체인 애플리케이션 및 암호화폐에는 각각의 알고리즘이 탑재되어 있습니다.
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오늘은 PoS에 대해 전하고 있습니다만 이해를 쉽게 하기 위해서 PoW(Proof of Work)에 대해서도 언급합니다. PoW도 PoS도 이들이 채택된 네트워크의 인센티브로서 코인의 신규 발행 규칙 그 네트워크의 유지 및 운영에 관련된 노드에 어떤 조건이나 배분으로 보수를 줄 것인지를 정하고 있습니다. 블록체인은 다양한 암호화폐로 채택되고 있는데 그 암호화폐의 가치나 거래 기록을 보관하기 위한 시스템이 블록체인이며 그 블록체인에 거래기록을 쓰기 위한 규칙이 컨센서스 알고리즘입니다. 컨센서스는 합의 방법이라는 의미입니다만 암호화폐와 같이 특정 기업·사람이 거래를 통제하지 않는 시스템을 가지고 있으면 어떤 합의 알고리즘을 채택할지는 매우 중요합니다.
PoW 구조
PoW(Proof of Work)는 특정 계산문제를 빨리 푼 노드가 보수를 받는 컨센서스 알고리즘입니다. 비트코인(BTC)의 PoW가 유명하며 비트코인에서는 계산문제를 가장 먼저 푼 노드가 블럭을 추가합니다. PoW는 계산 문제의 답을 얼마나 빨리 내는지 즉 계산 처리 능력이 뛰어난 머신(노드)이 블록 형성과 신규 코인의 발행을 담당하고 있는 형태가 됩니다. PoW에서는 계산처리 능력을 높이기 위해 여러 마이너가 그룹을 만들 수 있습니다.
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이 그룹은 마이닝 풀이라고 불리며, 머신 파워를 결집하여 자신들만이 우위로 계산할 수 있도록 결탁합니다. 그러면, 일부의 마이너들에게 블록 생성권이 치우치게 되어 개인이 노드를 운영하는 약한 마이너는 네트워크에 참가하지 않게 됩니다. 이렇게 되면 마이너 수가 줄어들어 51%를 넘는 마이닝 풀이 탄생하기 쉬워지고 해당 블록체인 상의 트랜잭션이 조작될 위험이 높아집니다. 또 하나, PoW의 단점은 소비전력이 크다는 것입니다. 강력한 계산 처리 능력을 가진 머신은 소비 전력량도 커지게 됩니다. PoW의 채굴에 많은 전기료가 들기 때문에 현재는 전기료가 싼 카자흐스탄 등으로 채굴이 집중되어 있습니다. 또 전력 소비에 의한 환경에의 영향도 염려되고 있습니다.
PoS 구조
PoS는 보유한 자산의 많고 적음에 따라 블록체인에 새로운 블록추가를 승인하는 노드가 결정되는 구조입니다. 블록의 내용에 오류나 부정이 없음을 증명하는 것은 계산이 아닙니다. 이 증명을 하는 노드 및 그 소유자가 일정수준 이상의 자금을 들이는(예치, 투자) 것이 승인자가 되기 위한 조건입니다. 이 승인자는 건 금액에 따라 네트워크상의 트랜잭션 수수료를 보상으로 받습니다.
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</script>다만 이것으로는 대부호가 채굴 보수를 독점하게 되어 버리기 때문에 알고리즘에 따라서는 채굴금을 보유하고 있는 기간의 길이 이용한 채굴액의 양 혹은 랜덤으로 승인자를 결정하는 PoS 알고리즘도 있습니다. PoS는 PoW의 결점 중 하나인 소비 전력량을 줄일 수 있습니다. 왜냐하면 필요한 것은 계산 처리 능력이 높은 기계가 아니라 그 네트워크를 유지하기 위해 필요한 자금이기 때문입니다. 또한 PoS와 같이 마이닝 풀이 만들어짐으로써 51% 공격에 취약해질 염려가 없습니다. 왜냐하면 51% 공격을 가함으로써 자신이 판돈으로 이해하고 있는 자산의 가치가 떨어질 수 있기 때문입니다.
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</script>특히 이더리움 2.0에서의 샤딩 도입에서는 51% 공격의 관점에서 PoS가 중요시되고 있습니다. 블록체인의 샤딩이란 트랜잭션 검증 작업을 각 그룹별로 분할하여 수행하는 기술로 이를 통해 처리 능력이 비약적으로 개선될 수 있습니다. 샤딩에 PoW를 채택한 경우 블록체인 분할로 인해 경쟁률이 저하되고 51% 공격에 노출될 위험이 높아지기 때문에 이더리움의 샤딩 도입은 PoS로의 이행이 전제되고 있습니다. 또한 PoS는 PoW보다 블록 생성 시간이 짧습니다. 예를 들어 PoW를 사용하고 있는 비트코인은 송금 시마다 최소 10분 정도 기다려야 하는데 PoS라면 몇 초 안에 트랜잭션이 완료됩니다. PoS를 이행함으로써 보다 많은 사람들이 암호화폐를 이용하고 또한 그 암호화폐의 교환에 걸리는 시간을 대폭 삭감할 것으로 기대되고 있습니다.
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