[블록체인 용어 사전] 합의 알고리즘의 개념과 종류

합의 알고리즘은 분산된 네트워크 환경에서 참여자들이 공통된 결정에 도달하기 위한 중요한 메커니즘입니다. 

이 알고리즘의 중요성은 특히 블록체인 기술과 탈 중앙화된 디지털 시스템에서 두드러집니다. 

전통적인 중앙 집중형 시스템과는 달리, 블록체인은 참여자 간의 일치된 의견 형성을 필요로 하며, 이 과정에서 알고리즘이 핵심적인 역할을 수행합니다. 

블록체인 기술은 전 세계적으로 분산된 참여자들이 상호 작용하는 P2P 네트워크를 기반으로 하며, 이들 간의 신뢰와 의사결정의 일치를 도모하기 위해 다양한 형태의 알고리즘들이 개발되고 활용되고 있습니다. 

이러한 알고리즘들은 네트워크의 보안성, 효율성, 그리고 확장성을 균형 있게 유지하는 데 중요한 역할을 하게 되는데요. 

오늘은 이러한 합의 알고리즘에 대해서 이야기를 나누어 보도록 하겠습니다.

합의 알고리즘

합의 알고리즘은 네트워크 참여자들이 특정 데이터나 거래에 대한 합의를 이루는 과정을 자동화하고 규격화하는 일련의 규칙 또는 프로토콜입니다. 

이는 참여자들이 각자 보유한 데이터의 복사본에 대해 일치된 상태를 유지하도록 하여, 중앙 권위 없이도 통일된 의사결정을 가능하게 합니다. 

주요 목적은 분산화된 시스템 내에서 데이터의 일관성과 무결성을 유지하는 것입니다. 

특히 블록체인 네트워크에서는 각 노드가 동일한 거래 기록을 유지하며, 이를 통해 네트워크의 안정성과 신뢰성을 보장합니다.

​모든 참여자가 같은 정보를 공유하고, 어떤 버전의 데이터가 '진짜'인지에 대한 합의를 이끌어냄으로써 네트워크 전체의 데이터 일관성을 보장합니다. 

이 알고리즘은 네트워크를 보호하는 역할도 수행합니다. 

예를 들어, 작업 증명(PoW)은 비잔티움 장군 문제를 해결하고 51% 공격과 같은 위협으로부터 네트워크를 보호합니다. 

중앙 집중형 권위가 없는 환경에서 네트워크 참여자 간의 의사결정 과정을 규제하고 조율합니다. 

이는 탈 중앙화된 네트워크의 건전한 운영을 보장하는 데 필수적입니다.

다양한 알고리즘은 네트워크의 효율성과 확장성을 균형 있게 유지하는 데 기여합니다. 

예를 들어, 지분 증명(PoS) 알고리즘은 에너지 효율성이 높은 대안으로서 주목받고 있습니다. 

디지털 경제 시스템의 핵심 요소로, 네트워크 내의 모든 참여자가 동일한 정보를 공유하고 신뢰할 수 있는 거래를 수행할 수 있는 기반을 제공합니다. 

이러한 알고리즘을 통해 블록체인 기술은 신뢰, 보안, 그리고 분산화된 운영이라는 핵심 가치를 실현하고 있습니다.

종류

이러한 알고리즘의 종류에 대해서 살펴보면 작업 증명 (Proof of Work, PoW)이 있는데요. 

이 방식은 목푯값 이하의 해시를 찾는 복잡한 계산 과정을 통해 블록을 생성하는 방식입니다.

비트코인과 같은 많은 초기 암호화폐가 이 방식을 사용합니다. 

이 방식의 장점은 높은 보안성과 탈 중앙화를 제공하지만, 단점으로는 많은 전력 소비와 느린 거래 처리 속도가 있습니다. 

지분 증명 (Proof of Stake, PoS)은 이 방식은 암호화폐의 보유량에 따라 블록 생성 기회를 분배합니다. 

즉 더 많은 코인을 보유한 노드가 더 큰 의사결정 권한을 갖습니다. 

이 방식의 장점은 전력 소비가 적고 처리 속도가 빠르다는 것이며, 이더리움 2.0과 같은 새로운 프로젝트들이 이 방식을 채택하고 있습니다. 

그러나, 이 방식은 부익부 빈익빈 문제를 야기할 수 있습니다. 

권위 증명 (Proof of Authority, POA)은 이 방식은 암호화폐 소유자들이 자신의 투표권을 사용하여 특정 대표자들을 선출하고, 이 대표자들이 합의하여 의사결정을 내리는 방식입니다. 

이 방식은 빠른 거래 처리 속도와 효율성을 제공하지만, 소수의 대표 노드에 의해 시스템이 지배될 위험이 있으며, 이러한 문제는 이오스에서 실제로 발생한 바 있습니다.

합의 알고리즘 VS 프로토콜

프로토콜은 보통 합의 알고리즘과 유사한 용어로 많이 사용되지만 다른 용어입니다.

간단히 말하자면, 프로토콜은 블록체인의 기본이며 합의 알고리즘은 이러한 규칙을 따르는 메커니즘으로 정의할 수 있습니다.

금융 시스템에서 광범위하게 사용되고 있는 것 외에도 블록체인 기술은 다양한 사업에 적용될 수 있고, 다른 용도에 적합할 수 있습니다.

프로토콜이 A라는 규칙을 규정한다면, 합의 알고리즘은 A규칙을 준수하고, 결과물을 도출해내기 위해 어떠한 절차를 거쳐야 하는지 길을 안내해주는 역할을 합니다.

즉, 합의 알고리즘은 블록체인의 트랜잭션과 블록의 유효성을 결정하는 것입니다.

다시 말해서, 비트코인과 이더리움은 프로토콜이며 PoW와 PoS는 합의 알고리즘입니다.

합의 알고리즘은 잔고와 서명을 검증하고, 트랜잭션을 승인하고, 블록의 유효성 검사를 실시합니다.

합의 알고리즘이 암호화폐에 중요한 이유

합의 알고리즘은 분산화된 노드들이 어떤 버전의 블록체인이 진짜 버전인지 합의할 수 있게 합니다.

디지털 경제 시스템이 제대로 작동하기 위해서는, 현 상태의 블록체인에 합의하는 것이 필수적입니다. 작업 증명 합의 알고리즘은 비잔티움 문제를 해결하는 최적의 해결책으로 간주되며, 

이는 비트코인을 비잔티움 문제 허용 시스템으로 탄생시켰습니다. 이는 비트코인 블록체인이 51% 공격에서 매우 강력한 방어막을 펼칠 수 있습니다.

네트워크가 분산화되어 있을 뿐 아니라 작업 증명 합의 알고리즘을 사용하고 있기 때문입니다.

채굴 과정에서 소모되는 비용이 상당하기 때문에 채굴자들이 네트워크를 방해하기 위해 자신들의 자산을 투자하면서까지 방해하지 않기 때문이죠.

비트코인을 비롯한 작업 증명 알고리즘을 사용하는 암호화폐들이 가장 안전하다고 평가받는 이유 중 하나입니다. 

하지만 고전력이 소모되기 때문에 환경적으로나 금전적으로 비효율적이라는 지적을 받고 있습니다.

감사합니다.