리플과 같이 최초 발행 이후 추가발행이 불가능한 암호화폐도 있지만 대부분은 채굴방식을 통해 추가발행이 진행됩니다. 채굴방식은 대표적으로 POW, POS, DPOS가 있습니다. 

한마디로 어떤 방식으로 채굴을 해서 보상을 받을것인지에 대한 약속 이라고 보면 됩니다. 명칭은 채굴 증명방식합의 프로토콜합의 메카니즘 등 여러 용어로 부르기도 합니다.

POW (Proof of Work)

대표코인: 비트코인, 라이트코인, 제트캐시, 모네로 등

작업증명으로 부르기도 하며 해시연산을 처리하는 하드웨어(GPU, ASIC채굴기) 등을 사용해서 증명하는 방식입니다. 간단하게 말해 하드웨어 장비를 사용해 코인을 채굴하는 것입니다. 

자세하게..

IT전공자가 아니라면 아래의 내용은 어려울 수도 있습니다. 위의 간단한 설명으로도 충분하니 넘어가도 상관없습니다.

PoW의 방식은 노가다라고도 볼 수 있습니다. 해시함수에서 나온 출력값을 채굴자들이 하드웨어 장비 (GPU, CPU와 같은 컴퓨팅 파워)를 통해 결과를 도출하는 것입니다. 여기서 해시는 단방향 암호화 기술이므로 결과값을 가지고 역으로 입력값을 찾아낼 수가 없습니다 (한마디로 복호화가 불가능). 따라서 무차별 대입으로 출력값과 똑같은 결과가 나올때까지 실행하는 방법밖에 없습니다. 이렇게 초당 해시를 처리하는 것을 해시레이트(h/s)라 부르기도 합니다.

이러한 방식으로 문제를 해결하면 가장 빨리 채굴된 블록만 인정을 받고 나머지는 버려지게 되기 때문에 이중지불 문제가 해결되게 됩니다.


여기서 의문점은 거대 자본가가 슈퍼컴퓨터를 구입하여 연산을 돌린다면 분산된 장부작성 방식이 아닌 중앙집권적 방식이 되지 않을까 할 수 있습니다.

첫 번째로 과반수의 해시파워를 가진 컴퓨터를 구매하는 건 엄청나게 많은 돈이 들어갑니다. 만약 천문학적인 돈을 투자하여 구매했다 하더라도, 거래가 위조되고 부당한 장부라고 느낀다면 해당 블록체인의 가치가 급락할 것이기 때문에 정당한 방식으로 네트워크를 운영하는 것이 훨씬 큰 이득입니다.

장점

  • 최소 가격대 형성이 확실하게 정해져 있음
  • 강력한 보안성
  • 서비스 남용을 쉽게 방지

단점

  • 채굴난이도가 높아지면서 연산에 필요한 고사양 장비가 많이 필요하고, 과도한 전력소모로 인한 에너지 낭비가 커짐
  • 채굴난이도가 높아지면서 개인 채굴자는 채굴을 할 수 없는 수준까지 옴
  • 지속적으로 해시파워를 유지해야함
  • 채굴하는 업자끼리의 단합 문제

POS (Proof of Stake)

대표코인: 퀀텀, 네오, 스트라티스

지분증명이라 부르기도 하며 채굴기 없이 본인이 소유한 코인의 지분으로 채굴되는 방식입니다. 위 POW의 단점을 극복하기위해 등장하였습니다.

자세하게..

IT전공자가 아니라면 아래의 내용은 어려울 수도 있습니다. 위의 간단한 설명으로도 충분하니 넘어가도 상관없습니다.

validator가 현재 보유하고 있는 자산(stake) 양에 비례하여 블록을 생성할 권한을 더 많이 부여되는 방식입니다. 마치 이자와 같은 방식으로 코인이 지급되며, 일정 수 이상의 코인을 보관하고 있는 지갑을 블록체인 네트워크에 연결시켜놓기만 하면 보상을 받을 수 있습니다. 

블록 생성자와 지분 생성자의 이해관계를 일치시킴으로써 블록을 나쁜 의도로 생성할 동기부여를 없애며, 잘못 생성할 경우 패널티를 부여합니다. 이더리움은 PoW에서 PoS로 컨센서스 알고리즘(코인을 보유한 지분율에 따라 새롭게 생성하는 코인을 분배받는 방식)을 변경하려 하고 있습니다. 

만약 fork가 일어나 체인이 갈라지더라도 더 많은 자산(검증)을 보유하는 체인이 살아남고 나머지는 버려지게 되는 것이 (이건 POW와 동일) PoS 합의 메커니즘의 운영방식입니다.


이러한 설명으로는 컴퓨팅파워 없이 이자를 받게 되니 좋을 것 같지만 코인을 보유하고 있는 사람 누구나가 DB를 업데이트 할 수 있게 되는 방식은 위험하다고 볼 수 있습니다. 해당 코인 지분이 많은 사람이 악의적인 공격을 가하게 된다면 해당 블록체인은 위험할 수 밖에 없기 때문입니다.

예를 들어, 퀀텀의 51% 지분을 갖고 있는 A라는 사람이 데이터 업데이트의 권한을 쥐고 흔들 수 있다고 볼 수 있습니다. 따라서 맘에 안드는 사람 B의 자산을 A가 악의적으로 기록을 삭제하여 0원으로 만들 수도 있기 때문입니다.


기존 PoW 방식은 블록체인의 정당성을 확인할 수 있지만 채굴노드의 경우 하드웨어를 직접적으로 갖춰야 하고 에너지 소모가 굉장히 클뿐더러 대량의 채굴기를 돌리는 경우 지리적으로도 넓은 평지를 가지고 있어야 가능하다 왜냐하면 채굴기 자체에서 발생하는 열과 소음이 상당하기 때문이다. 

  • PoW에서 51%의 해시파워를 가지는 비용 = 약 2500억원
  • PoS에서 전 세계 자산의 51% = 약 25조원

이렇게 100배 가량의 차이가 나기 때문에 PoS방식이 중앙집권화가 더 어렵고 코인을 가진 누구나 네트워크에 허가없이 참여하기 때문에 오히려 분산화가 더 잘된다고 볼 수 있습니다. 

장점

  • 해시파워가 많이 필요하지 않아 경제적이며 친환경적
  • 블록 생산자의 탈중앙화로 안정성 확보
  • 블록을 생성하기 위해서는 지분을 담보로 잡아야 하기 때문에 덤핑 방지

단점

  • 모두 이자를 받으려고 코인을 묶어놓기 때문에 시중 코인의 유통량 감소로 이어질 수 있음
  • 검증이 되지 않았기 때문에 보안성이 강한지 확신할 수 없음
  • 코인을 많이 보유한 사람이 권력을 지게되는 구조 (부익부 빈익빈)

DPOS (Delegated Proof-of-Stake)

대표코인: 스팀, 이오스, 아크, 라이즈

위임지분증명이라 부르기도 하며 말그대로 위임된 POS입니다. POS가 자산을 가진 사람들이 전부 참여할 수 있는 방식이라면 DPOS는 특정 인원에게만 POS를 할 수 있도록 권한을 위임하는 것입니다. 즉 특정인 몇 명만이 블록을 생성하여 증명할 수 있습니다.

자세하게..

IT전공자가 아니라면 아래의 내용은 어려울 수도 있습니다. 위의 간단한 설명으로도 충분하니 넘어가도 상관없습니다.

DPoS 네트워크는 구성하는 모든 노드들의 투표 결과로 정한 상위 노드에게 권한을 위임하여 일종의 대표자가 되는 것입니다. PoS의 경우, 일정 지분을 소유한 모든 노드에게 블록 생성 권한이 주어지기에 오랜 시간이 필요하지만 DPoS의 경우, 투표 결과로 정한 상위 노드 라는 비교적 적은 숫자로 인해 합의 시간과 비용을 줄일 수 있습니다. 합의시간과 비용이 줄어든다는 것은 전송처리가 굉장히 빠르다는 것과 밀접한 관련이 있습니다.

DPoS는 PoS와 달리 소규모 참여자에게는 꿀단지 입니다. PoS는 참여하기 위해 최소 코인을 (말이 최소지 어마어마한 돈) 가지고 있고 블록생성을 위해 24시간 네트워크를 유지하며 하드포크마다 알고리즘 업데이트를 할 필요가 없습니다. 소규모 참여자는 권한을 위임하고 위임한 상위노드로부터 이자를 받거나 송금 수수료를 감면받을 수 있습니다.


상위 노드로서 뽑힌 사용자는 PoS에서와 같이 블록생성을 진행할 수 있습니다. 상위노드로 뽑히는 기준은 본인을 투표한 구성원의 코인 총 합 순위로 매기는 것이 보통의 방법입니다.

장점

  • 소규모 참여자도 이득을 볼 수 있음
  • 송금속도가 빠름

단점

  • 상위 노드만 블록생성에 참여하기 때문에 탈중앙화가 맞는지 애매함
  • 상위 노드만 블록생성에 참여하기 때문에 보안이 취약함
  • 코인 보유량이 적어도 상위 노드로 뽑힐 수 있음

마치며

이외에도 POI, Zero-Knowledge Proof 등등 여러 채굴방식이 존재하긴 하는데 저 3개가 가장 대표라 생각되어 정리했습니다.

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블록체인(block chain)이란?

블록체인은 관리 대상 데이터를 블록이라고 하는 소규모 데이터들이 P2P 방식을 기반으로 생성된 체인 형태의 연결고리 기반 분산 데이터 저장환경에 저장되어 누구도 임의로 수정될 수 없고 누구나 변경의 결과를 열람할 수 있는 분산 컴퓨팅 기술 기반의 데이터 위변조 방지 기술입니다. 이는 근본적으로 분산 데이터 저장기술의 한 형태로, 지속적으로 변경되는 데이터를 모든 참여 노드에 기록한 변경 리스트로서 분산 노드의 운영자에 의한 임의 조작이 불가능하도록 고안되었습니다. 잘 알려진 블록체인의 응용 사례는 암호화폐의 거래과정을 기록하는 탈중앙화된 전자장부로서 비트코인이 있습니다. 이 거래 기록은 의무적으로 암호화되고 블록체인 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터상에서 운영되고 비트코인을 비롯한 대부분의 암호화폐들이 블록체인 기술 형태에 기반하고 있습니다.

출처: 위키백과

다시말해 블록체인은 데이터 분산 처리 기술입니다. 네트워크에 참여하는 모든 사용자가 모든 거래내역 등의 데이터를 분산하여 저장하는 기술을 뜻합니다. 이렇게 저장된 데이터를 블록이라 칭하며 여러 블록들을 시간의 순서대로 묶는 형태를 가져 블록체인이라 불리게 됩니다. 이 모든 사용자가 거래내역을 보유하고 있어 거래 내역을 확인할 때는 모든 사용자가 보유한 장부를 대조하고 확인해야 합니다. 이러한 이유로 블록체인은 공공거래장부, 분산거래장부 로 불리기도 합니다.


기존 거래와 블록체인의 차이점

출처: SW 중심사회

기존의 거래방식은 중앙기관 즉, 은행에서 모든 거래 내역을 저장하고 있습니다. 개인 간 거래사실을 저장하여 증명 해야 하기 때문입니다. 

블록체인은 은행과 다르게 해당 네트워크에 참여한 인원이 거래내역을 나눠서 저장하게 됩니다. 만약 한 네트워크에 100명이 참여하고 있다면 개인간 거래 내역을 100개의 블록을 생성해 100명 모두에게 전송한 뒤 저장을 합니다. 후에 거래내역을 확인할 때는 블록으로 나눠 저장한 데이터들을 연결해 확인합니다.

블록체인 특장점

위에서 말한것 처럼 블록체인은 분산저장을 한다는 점이 특징입니다. 기존 거래방식에서는 데이터를 위,변조 하기 위해선 중앙서버를 공격하면 됐습니다. 그러나 블록체인의 경우 여러 명이 동일한 데이터를 저장하기 때문에 위, 변조가 어렵습니다. 블록체인 네트워크를 위, 변조하기 위해서는 참여자의 거래 데이터를 모두 공격해야 하기 때문에 사실상 해킹이 불가능하다고 여겨집니다. 

블록체인은 중앙 관리자가 필요없습니다. 중앙기관이나 관리자 없어도 다수가 데이터를 저장, 증명할 수 있기 때문에 탈중앙이 가능합니다. 

블록체인, 비트코인

비트코인과 같은 암호화폐가 등장한 것도 위에서 설명한 블록체인의 특장점 덕분입니다. 비트코인을 원하는 사람들이 직접 채굴을 통해 발행할 수 있습니다. 일각에서는 블록체인이 중앙기관과 은행을 대체할 것이라는 전망을 보여주기도 하지만 제 생각은 어려울 것으로 보입니다.


암호화폐에서는 이중지불방지를 위해 아래와 같은 다양한 시간표시 방법들을 사용합니다. 이중지불이란 100만원의 잔고에서 돈을 100만원 출금을 한 뒤, 잔고가 0원으로 갱신되기 전 재빨리 100만원을 또 출금하는 시간차 공격을 말합니다.

  1. 작업증명 (POW : proof-of-work)
  2. 지분증명 (POS : proof-of-stake)
  3. 위임지분증명 (DPOS: delegated proof-of-stake)

대표적으로 위와 같은 방법으로 이중지불 문제를 해결하고 있습니다.


암호화폐 간략한 개발과정

비트코인을 시작으로 성능개선, 익멱성, 저장기능과 스마트 컨트랙트 기능 등 다양한 기능들이 개발되었습니다.

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