지분 증명(PoS)

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지분 증명이란?

지분 증명(PoS: Proof of Stake) 합의 알고리즘은 2011년 비트코인 토크(Bitcointalk) 포럼에서 제시된 것으로, 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 작업 증명(PoW) 알고리즘의 문제점을 해결하기 위해 도입되었습니다. 두 증명 방식은 블록체인에서 합의를 달성한다는 동일한 목표를 추구하지만, 목표를 달성하는 방법에는 상당한 차이가 있습니다.


어떻게 작동하나요?

지분 증명 알고리즘은 스테이킹(staking) 시기와 임의 추출, 그리고 노드의 양호도와 같은 복합적인 요소들을 기준으로 의사 난수(peseudo-random)를 선출하여 다음 블록의 검증자가 될 노드를 선정합니다.

지분 증명에서 블록들은 채굴된다기 보다는 형성된다고 말합니다. 지분 증명을 사용하는 암호 화폐들은 대개 사전 채굴된 코인을 판매하는 방식으로 시작한 것이거나, 작업 증명으로 시작했다가 이를 지분 증명으로 전환한 것들입니다. 작업 증명에서는 마이너에 대한 보상으로 점점 더 많은 암호 화폐가 생성되는 반면, 지분 증명에서는 보통 트랜잭션 수수료를 보상으로 사용합니다.

형성 과정에 참여하고자 하는 이들은 네트워크 상에 일정량의 코인을 자신의 지분으로 스테이킹해야 합니다. 지분의 크기는 다음 블록의 검증자 노드로 선택될 확률을 결정합니다. 즉, 더 많은 지분을 보유하고 있을 수록 더 많은 기회를 얻게 됩니다. 그러나 네트워크 상에서 가장 부유한 노드만이 선택되는 것을 방지하기 위해, 특별한 방법들이 추가되고 있습니다. 가장 보편적인 방법은 ‘무작위 블록 선택(Randomised Block Seleciton)’과 ‘코인 나이에 따른 선택(Coin Age Selection)’ 입니다.

무작위 블록 선택 방법은 가장 낮은 해시 값과 가장 높은 지분의 조합을 가진 노드를 검증자로 선택합니다. 지분의 크기는 공개되어 있기 때문에, 노드들은 일반적으로 다음 검증자를 예측할 수 있습니다.

코인 나이에 따른 선택 방법은 토큰이 얼마나 오래 보관되었는지에 따라 노드를 선택합니다. 코인의 나이는 코인이 보관된 일수에 코인의 수를 곱해 결정합니다. 노드가 블록을 형성하면, 그들의 코인 나이는 0으로 초기화 되고, 다른 블록을 형성하기 위해서는 일정 시간을 기다려야 합니다. 이는 많은 지분을 소유한 노드가 블록체인을 지배하는 것을 방지합니다. 

지분 증명을 활용하는 암호 화폐들은 자신과 사용자들에게 최선의 조합이라 생각하는 고유한 규칙과 방법을 사용하고 있습니다. 

한 노드가 다음 블록을 형성하도록 선택되면, 노드는 블록 안의 트랜잭션이 유효한지 확인하고, 블록에 서명한 뒤 이를 블록체인에 추가하게 됩니다. 이에 대한 보상으로 노드는 블록 안의 트랜잭션과 관련된 수수료를 지급 받습니다.

만약 한 노드가 형성자가 되는 것을 멈추고자 한다면, 리워드를 통해 획득한 지분은 특정 기간 이후 사용 가능하게 됩니다. 이를 통해 특정 노드에 의해 잘못된 블록이 블록체인에 기록되지 않았는지 검증할 수 있는 네트워크 시간이 확보됩니다.


보안성

지분은 형성자 노드가 잘못된 트랜잭션을 발생시키기 않게 하는 경제적 동기가 됩니다. 만약 네트워크가 잘못된 트랜잭션을 발견해낸다면, 형성자 노드는 지분의 일부를 잃게 되며, 향후 형성자로 참여할 수 없게 됩니다. 따라서 지분이 보상보다 크다면, 구축자는 부정 행위를 시도해 얻을 수 있는 것보다 많은 코인을 잃게 됩니다. 

한 노드가 네트워크를 실질적으로 지배하며, 부정한 트랜잭션을 발생시키려면 네트워크에서  대다수의 지분을 보유하고 있어야 합니다. 51%의 공격이라고도 알려져 있는 이것은, 네트워크를 지배하기 위해서는 공급량의 51%를 획득해야 하므로 암호 화폐의 가격에 따라 매우 비현실적인 방식일 수 있습니다. 

지분 증명의 주된 장점은 에너지 효율과 보안입니다. 노드를 운영하는 것은 쉽고 저렴하기 때문에 많은 유저들이 노드를 운영하려 합니다. 이는 시스템 내 임의화된 과정들과 함께 네트워크를 보다 탈중앙화 시키며, 마이닝 풀에서 더 이상 블록들을 마이닝하지 않아도 되게 합니다. 또한 보상을 위해 상대적으로 많은 코인을 유통시키지 않아도 되므로, 코인의 가격이 보다 안정적으로 유지될 수 있습니다.

암호 화폐 산업은 급격하게 변화하고 진화하고 있으며, 여러 알고리즘과 방법들이 개발되고 실험되고 있습니다.

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