이더리움 지분 증명이 무엇인가요?

Gaurav Roy 의 글

지분 증명(PoS)은 이더리움 합의 알고리즘의 기본 메커니즘입니다. 이러한 변화에 대해 잘 모르시는 분들을 위해 말씀드리자면, 2022년에 이더리움은 공식적으로 에너지 집약도가 낮고, 새로운 확장 솔루션 구현에 필요한 플랫폼을 제공하는 PoS 메커니즘으로 전환했습니다.

이 글에서 Ledger 아카데미는 이더리움 PoS 합의 알고리즘의 복잡성을 간단하면서도 간결하게 설명해 드릴 것입니다. 그럼 시작해 보겠습니다!

지분 증명(PoS)이란?

지분 증명(PoS)은 블록체인 네트워크를 보호하는 데 사용되는 일종의 합의 메커니즘입니다. 합의 메커니즘은 네트워크 기능을 결정하는 기본 규칙으로서 모든 블록체인의 중추입니다.

합의 메커니즘이란?

합의의 개념을 이해하는 것부터 시작해보겠습니다. 일반적으로 합의는 여러 사람이 합의에 도달하는 데 사용되는 프로세스를 의미합니다.

블록체인 측면에서 합의는 네트워크의 노드 그룹이 어떤 블록체인 트랜잭션이 유효한지 결정하는 프로세스입니다. 합의 메커니즘은 이러한 합의를 달성하기 위한 방법론입니다.

따라서 블록체인은 분산화 및 탈중앙화된 디지털 원장이자 공개 트랜잭션의 디지털 원장이기도 합니다. 블록체인의 각 트랜잭션은 데이터 ‘블록’으로 기록되며 체인에 추가되기 전에 P2P 컴퓨터 네트워크를 통해 확인되어야 합니다. 이러한 시스템은 사기 행위 및 이중 지출로부터 블록체인을 보호하는 데 도움을 주죠.

합의 메커니즘에는 다양한 유형이 있습니다. 각각 서로 다른 방식으로 작동하지만, 목적은 하나입니다. 블록체인의 트랜잭션 기록의 진실됨과 정직함을 보장하는 것이죠. 지분 증명(PoS)은 가장 인기 있는 합의 메커니즘 중 하나입니다.

PoS 합의 메커니즘

지분 증명(PoS) 네트워크는 스테이킹된 암호화폐를 사용하여 자체 보안을 유지하는 시스템입니다. 모든 검증인 노드는 네트워크에 ETH로 구성된 보증금을 “락업”해야 합의에 참여할 수 있습니다. 암호화폐를 담보로 사용함으로써 노드가 올바르게 작동하도록 강제하고 네트워크 보안을 유지하는 데 도움이 됩니다.

검증인이란 무엇인가요?

검증인 노드는 블록체인 네트워크의 중요한 부분입니다. 이는 지분 증명 블록체인의 합의 구축 프로세스에 참여하는 역할을 담당합니다. 검증인 노드는 블록을 블록체인에 영구적으로 추가하기 전에, 새로운 트랜잭션 블록의 신뢰성 여부에 투표하여 공동으로 유효성을 확인하는 절차를 거칩니다. 한편, 특정 노드 하나가 현재 시간 슬롯에 대한 “블록 제안자”로 선택됩니다. 이 노드는 새로운 트랜잭션 블록을 구축하고 이를 확인하기 위해 다른 노드에 브로드캐스팅하는 역할을 담당합니다.

새로운 블록은 어떻게 확인되나요?

각 검증인 노드에는 동일한 블록체인 기록 사본이 있습니다. 이 공통 기록을 사용하여 새로운 트랜잭션 블록이 유효한지 여부를 평가합니다. 그런 다음 블록을 메인 체인에 추가하기 전에 그 유효성 여부를 단체로 표결합니다.

이더리움 네트워크는 검증인을 어떻게 선택하나요?

이더리움의 지분 증명(PoS) 시스템에서 검증인 선택은 네트워크에 대한 검증인의 지분을 기반으로 합니다. 즉, 지분이 클수록 체인에 새 블록을 추가하는 데 해당 노드가 선택될 가능성이 높아집니다.

이더리움 스테이킹 요건

이더리움 PoS 시스템에서 각 검증인은 네트워크의 기본 토큰(이 경우 32 ETH)을 스테이킹해야 합니다. ETH의 이러한 스테이킹 요건은 검증인이 네트워크의 최선의 이익을 위해 행동하도록 장려합니다. 검증인이 시스템을 파괴하려고 시도하거나 안정적이고 효과적으로 검증하지 못하면 이 투자금을 잃게되기 때문입니다.

Ledger Live 앱을 통해 이더리움 코인을 검증인에게 안전하고 쉽게 스테이킹하고 ETH 보상을 올릴 수 있습니다.

완결성이란?

완결성은 블록체인에서 트랜잭션을 보호하는 데 걸리는 시간입니다. 완결성을 통해 블록체인의 특정 블록을 변경되거나 되돌릴 수 없음을 보장할 수 있습니다. 블록 내의 트랜잭션은 이 완결성을 획득해야 비로소 변경할 수 없게 됩니다.

어떤 트랜잭션이 가장 최근 블록의 일부로 확인을 마쳤다고 해서 그것이 변경이나 실행 취소의 대상이 될 수 없다는 의미는 아닙니다. 이후 짧은 기간 동안 트랜잭션은 블록체인의 약점을 악용하려는 악의적인 행위자의 공격에 취약할 수 있습니다.

이더리움 지분 증명에 따른 블록 완결성

지분 증명(PoS)에 따라 이더리움은 “체크포인트” 블록을 사용하여 검증인 투표를 관리합니다. 각 에폭의 첫 번째 블록(검증자가 블록을 제안하고 증명하는 32개 슬롯의 기간, 6.4분)은 체크포인트입니다.

개별 블록의 유효성에 대해 투표하는 것 외에도 검증인은 전체 체크포인트에 대해 투표합니다. 체크포인트가 스테이킹된 총 ETH의 최소 2/3로부터 투표를 받으면 업그레이드됩니다. 그러면 가장 최근의 체크포인트가 “정당화”됩니다. 이전 에폭에서 대상이었기 때문에 이미 정당화되었던 이전 체크포인트는 이제 “완결”로 업그레이드됩니다.

따라서 공격자가 최종 블록을 되돌리기 위해서는 스테이킹된 전체 ETH의 최소 1/3을 기꺼이 포기할 각오를 해야 합니다.

슬래싱이란?

슬래싱은 유해하거나 무책임한 행동에 대해 검증인을 처벌하기 위해 PoS 프로토콜에서 사용하는 징계 시스템입니다. 이는 일반적으로 네트워크가 보증금(초기 스테이킹된 코인)의 일부를 공제하는 조치를 말합니다.

더 자세히 이해하기 위해 슬래싱의 핵심 요소 중 일부를 살펴보겠습니다.

검증인에게 인센티브 제공

이더리움 PoS 시스템에서는 검증인 노드가 스테이킹한 암호화폐의 합(32 ETH)이 보증금 역할을 합니다. (검증인이 적절하게 행동하지 않는 경우)네트워크에 의해 금액이 “삭감”될 수 있으므로, 검증인 노드는 블록체인에 이익이 되는 방식으로 행동할 수 밖에 없습니다.

다운타임 방지

슬래싱으로 이어지는 가장 일반적인 행동 중 하나는 다운타임입니다. “다운타임”이라는 용어는 검증인이 오프라인 상태이고 새 블록을 생성할 수 없는 기간을 의미합니다. 이는 네트워크 지연, 소프트웨어 문제 또는 하드웨어 문제로 인해 발생할 수 있으며,

검증인이 다운되면 합의 프로세스에 참여할 수 없습니다. 이는 네트워크의 전반적인 기능에 해를 끼치므로 슬래싱을 통해 네트워크에 의해 불이익을 받습니다.

지분 증명(PoS)과 작업 증명(PoW)의 차이점은?

PoW와 PoS는 모두 암호화폐 네트워크가 중앙 관리 권한 없이 작동할 수 있도록 허용하는 일종의 합의 메커니즘입니다. 그러나 이를 달성하는 방법은 서로 다르며, 보안과 안정성의 수준도 차이가 있습니다.

작업 증명: 에너지 소비를 통한 보안

작업 증명(PoW) 합의 메커니즘을 사용하면 블록 해시가 엄청나게 복잡한 방정식을 통해 계산되는 경우에만 새 블록을 추가할 수 있으며, 어떤 채굴자가 해당 값을 무작위로 찾아내기 전까지 수조 번의 추측이 필요할 수 있습니다. 이 과정에서 엄청난 전력을 소비하게 됩니다. 또한 이 방정식을 먼저 푼 채굴자만이 블록을 확인하고 보상을 받게 됩니다. 이 시스템에서 네트워크는 에너지를 사용해 자체 보안을 유지합니다. 블록체인의 합의 메커니즘을 극복하는 데 필요한 엄청난 양의 에너지는 악의적인 행위자를 억제하는 핵심 요소입니다.

지분 증명: 스테이킹된 코인을 통한 보안

이더리움과 같은 지분 증명 네트워크는 스테이킹된 암호화폐를 통해 스스로를 보호합니다. 퍼즐을 풀기 위해 컴퓨팅 에너지를 소비하는 대신, 새로운 트랜잭션을 검증하는 노드는 자신의 가치를 담보로 삼으며, 해당 담보의 손실을 방지하기 위해 효율적이고 정직하게 행동합니다.

한편, 어떤 악의적인 행위자가 네트워크에 대한 통제권을 얻으려고 시도한다면, 초기에 스테이킹된 코인의 51% 이상을 소유해야 합니다. 그러나 네트워크에서 스테이킹된 전체 코인의 51%를 마음대로 제어하는 것은 매우 어려운 일이기 때문에 그러한 공격이 발생할 가능성은 거의 없습니다. 이것이 지분 증명 네트워크를 보호하는 합의 메커니즘이 작동되는 방식입니다.

이더리움 지분 증명

수년간의 작업 끝에 최근 병합이 완료되면서 이더리움의 지분 증명으로의 전환은 이제 본격적으로 가동하고 있습니다. 그러나 프로세스 전체가 완료된 것은 아니므로 이 전환의 영향이 완전히 가시화된 단계는 아닙니다. 이더리움 2.0의 시대는 아직 오지 않았습니다.

이 글을 쓰는 시점에서 는스테이킹된 ETH와 스테이킹 보상은 아직 실현되지 않았습니다. 게다가 샤딩과 같은 새로운 확장성 옵션의 구현도 아직 확인된 바 없습니다. 이 새로운 합의 메커니즘 하에서 네트워크의 보안성은 오직 시간만이 정확히 말해 줄 것입니다.

이더리움의 지분 증명 합의 메커니즘을 정확히 이해하면 Ledger ETH 지갑을 이용해 이더리움 블록체인과 상호 작용 시 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있게 될 것입니다. 아는 것이 힘입니다. Ledger 아카데미는 여러분의 가이드로서 이더리움이라는 거대한 블록체인을 보호하는 복잡하지만 강력한 합의 메커니즘에 대한 여러분의 이해를 돕고자 합니다.

아는 것이 힘이다.