블록체인 합의 알고리즘: PoW와 PoS

PoW와 PoS의 비교

블록체인 기술에서 주요 합의 알고리즘은 PoW(Proof of Work)와 PoS(Proof of Stake)입니다. PoR(Proof of Rules), dPoS(Delegated Proof of Stake), PoH(Proof of History)와 같은 파생 알고리즘도 존재하지만, PoW와 PoS의 이해는 매우 중요합니다. 이는 블록체인의 범위를 확장하기 위해 필수적입니다.

 

PoW (Proof of Work)

PoW는 비트코인에서 채택한 합의 알고리즘으로, 일반적으로 채굴로 알려져 있습니다. PoW에서는 각 노드(컴퓨터)가 소모한 컴퓨팅 파워에 가치를 부여하며, 이를 '매몰 비용'이라고 합니다. 쉽게 말해, 비트코인에서는 블록을 생성하는 데 약 10분이 걸립니다. 이 10분 동안 참여 노드들은 해시 문제를 해결하기 위해 컴퓨팅 파워를 사용합니다. 문제를 가장 먼저 해결한 컴퓨터가 보상을 독점하지만, 하나의 블록을 생성하기 위해 소모된 총 컴퓨팅 파워는 모든 노드가 사용한 컴퓨팅 파워의 합과 같습니다. 따라서 단일 블록을 생성하는 데 막대한 '비용'이 발생합니다.

 

이 매몰 비용은 '합의'와 관련이 있습니다. 블록체인에서는 포크(Fork)라는 개념이 존재합니다. 포크는 네트워크 상태, 트랜잭션 전달, 코드 수정 등 다양한 요인으로 인해 블록체인의 경로가 분리되는 것을 의미합니다. 네트워크가 다수의 노드로 구성되어 있기 때문에 포크가 발생하면 새로운 노드들은 혼란을 겪을 수 있습니다. 데이터의 신뢰성을 보장하는 중앙 서버가 없기 때문에 새로운 노드는 두 블록 경로 중 하나를 선택해야 합니다. 컴퓨터 입장에서는 어떤 블록이 올바른지 구별할 수 없습니다.

 

따라서 블록체인에서는 '합의'라는 용어를 사용합니다. PoW 알고리즘은 매몰 비용이 높은 더 긴 블록 경로를 선택하도록 설계되었습니다. 긴 블록 경로는 더 많은 매몰 비용을 의미하며, 네트워크는 이를 신뢰하기로 합의합니다. 따라서 비트코인에서는 블록의 내용을 변경하거나 해킹하려면 지금까지 발생한 모든 매몰 비용을 지불해야 합니다. 모든 것은 단일 블록을 생성하는 한계 비용과 관련이 있습니다.

 

PoS (Proof of Stake)

반면, PoS는 한계 블록 생성 비용이 없습니다. 이름에서 알 수 있듯이, 네트워크에 참여하는 노드는 더 많은 지분을 가진 노드가 생성한 블록을 따르도록 설계되었습니다. 그러나 네트워크 자체에서 초기 지분을 설정하는 것은 문제가 됩니다. 네트워크를 시작하는 제네시스 노드는 초기 모든 지분을 보유합니다. 네트워크가 확장되면서 지분이 분배되며, 이는 필연적으로 지분(코인)을 판매하는 다단계 마케팅 구조를 닮게 됩니다. 이러한 이유로 PoS는 증권형으로 불리며, 코인 판매에 최적화된 알고리즘으로 간주됩니다.

 

게다가 PoS는 한계 블록 생성 비용이 없기 때문에 지분을 가진 노드는 이론적으로 무한히 블록을 생성할 수 있습니다. 이는 악의적인 블록 경로를 생성하는 문제를 일으킬 수 있습니다. PoS에서는 지분을 가진 노드가 '숨겨진 경로'의 블록을 생성할 경우, 노드들은 어떤 블록을 신뢰해야 할지 알 수 없습니다. PoS의 합의 알고리즘은 권한 있는 노드가 생성한 블록을 신뢰하는 것에 의존하지만, 이 경우 양쪽 블록 경로 모두 권한 있는 노드에 의해 생성됩니다. PoW와 달리 노드들은 매몰 비용이 0이기 때문에 더 긴 블록 경로를 신뢰할 수 없으며, 숨겨진 블록 경로가 무한히 연장될 수 있습니다. 이를 '이중 서명'이라고 합니다.

 

PoS는 네트워크가 붕괴될 경우 잃을 것이 더 많은 지분을 가진 노드들이 악의적인 행동을 억제할 것이라는 전제하에 운영됩니다. 그러나 이 논리는 신뢰할 수 있는 제3자를 설정할 때도 적용됩니다. 블록체인의 탈중앙화는 예외 없이 시스템의 신뢰성을 보장합니다. 그러나 PoS는 본질적으로 실패 가능성을 내포하고 있으며, 이를 방지할 수 있는 수단이 없습니다. 따라서 PoS는 블록체인 합의 알고리즘으로 기능할 수 없으며, PoS를 채택한 블록체인은 진정한 블록체인으로 간주되어서는 안 됩니다.

 

PoW와 PoS의 비교

PoW는 탈중앙화에 적합할 수 있지만, 느리고 비용이 많이 든다는 단점이 있어 일상생활에서 사용하기 어렵습니다. 그러나 기본적인 전제 조건을 유지함으로써 '블록체인' 기술의 개발과 발전에 중요한 의미를 가집니다.

 

반면, PoS는 이미 탈중앙화를 포기한 알고리즘으로 시작하며, 그 이후의 장점은 블록체인과 비교할 수 없습니다. 속도나 일상생활에서의 사용 가능성에 대한 주장은 중앙 서버 시스템이 이미 수많은 서비스를 제공하고 있기 때문에 무의미합니다.

 

PoS는 명백한 기술적 퇴보이며, 여전히 PoS가 블록체인에서 사용될 수 있다고 주장하는 사람들은 블록체인의 정의를 다시 생각해 봐야 합니다. 반복적으로 강조하듯이, 블록체인은 인간이나 외부 개입으로 인한 실패 가능성이 0.1%라도 없는 시스템적 무결성을 보장하는 네트워크입니다.

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출처: https://x.com/SaseulOfficial/status/1808035012107030763

X의 SASEUL님(@SaseulOfficial)