다양한 유형의 합의 알고리즘 – CoinCentral

합의 알고리즘은 컴퓨터 과학에서 사용되는 절차입니다. 네트워크는 네트워크의 상태 또는 단일 데이터 값의 상태에 동의하고 네트워크의 알려지지 않은 피어 간에 신뢰를 구축합니다. 

합의 알고리즘은 블록체인 구성원이 네트워크에서 거래를 검증하고, 네트워크 매개변수를 변경하고, 새 블록을 처리할 수 있는 신뢰할 수 있는 노드를 결정하고, 기타 중요한 기능을 수행하기 위해 합의하도록 설계되었습니다.

이 기사의 기술적인 특성 때문에 당황하지 마십시오. "합의"를 찾는 것은 우리 주변 어디에나 있습니다. 이것은 매우 인간적인 개념이지만 자동화할 수 있는 것에 적용됩니다. 

우선, 중앙 집중식 시스템에서는 합의 작업이 중앙 기관에서 수행됩니다. 

Bitcoin과 같은 분산 시스템에서 우리는 하나 또는 여러 작업을 수행하고 안정적이고 효율적인 생태계를 제공하기 위해 합류하는 수백, 수천, 심지어 수십만 명의 광부 또는 노드로 구성된 네트워크를 가지고 있습니다.

이 예의 분산된 합의에 대해 생각하면서, 당신이 XNUMX명의 친구 그룹에 속해 있고 구성원 중 한 명인 Alex가 다섯 번째 사람인 Bob을 소개한다고 가정합니다. Bob이 떠날 때 아마도 그룹은 Bob에 대해 이야기하기 시작할 것입니다(이것은 프로토콜입니다). 

José: “Bob은 멋진 사람인 것 같습니다.”

케빈: “예, 멋진 친구입니다. 어떻게 만났어?”

알렉스: “그는 대학 때 제 금융 수업 중 하나였습니다. 우리는 암호화폐 거래 팁을 공유했고 결국 그는 꽤 재미있는 사람이 되었습니다.”

Kevin: "좋긴 한데 그의 밈은 정말 이상했어요."

John: "밈 문화를 이해하지 못하는 것뿐입니다."

José: "예, TikTok을 스크롤하는 데 많은 시간을 보내지 않습니다. 저는 TikTok이 꽤 재미있다고 생각했습니다."

이 예에서는 Bob이 친구 그룹에 잘 통합되는지 여부에 대해 "합의"에 도달했습니다. 종종 특정 약속이나 계약이 없더라도 필요한 의견 합의. 한 참가자인 Kevin은 Bob을 그룹에 포함시키는 것을 꺼려하지만 José, Alex, John은 Bob에게 쿨합니다.

이 경우 위의 예를 합의 알고리즘으로 코드화하면 다음과 같습니다. "그는 멋지다" 3개와 "그는 멋지지만 XYZ에 대해 잘 모르겠습니다" 1개는 여전히 "그는 멋지다"가 됩니다. 대다수가 승리하므로 Bob은 Kevin의 의견에도 불구하고 멋진 아이들과 어울릴 수 있습니다. 

예를 들어 비트코인은 새로운 트랜잭션이 유효한지("쿨") 여부에 대한 합의를 찾기 위해 만들어졌습니다. 

여기에서 우리는 공용 및 사설 네트워크에서 가장 인기 있고 그다지 인기가 없는 유형의 블록체인 합의 알고리즘을 검토할 것입니다.

작업 증명이란 무엇입니까?

작업 증명(PoW)은 2009년 Satoshi Nakamoto가 비트코인을 만들면서 가장 인기 있고 가장 오래된 합의 알고리즘입니다. PoW 시스템은 수학적 퍼즐을 풀기 위해 경쟁하는 네트워크 노드라고 하는 광부의 글로벌 네트워크로 구성됩니다. 퍼즐을 성공적으로 해결한 채굴자는 블록체인에 새로운 블록을 추가할 수 있는 권리를 얻고 새로 생성된 암호화폐로 보상을 받습니다. 

작업 증명은 기본적으로 채굴자가 네트워크 합의를 달성하고 각 블록의 진위를 검증하기 위해 계산 능력을 제공했다는 증거를 보여주는 방식입니다. 또한 각 블록(트랜잭션)이 순차적으로 배열되어 이중 지출의 위험을 제거합니다.

지금까지 PoW는 암호화폐 블록체인에 대한 가장 안전한 합의 메커니즘이었습니다. 네트워크를 변경하려면 공격자가 체인의 모든 기존 블록을 다시 채굴해야 합니다. 블록체인이 커질수록 막대한 에너지 소비와 고가의 장비가 필요하기 때문에 네트워크 컴퓨팅 파워를 독점하기가 더 어려워집니다.

광부가 퍼즐을 풀면 그는 로마 교황 사절 (한 번 사용된 숫자의 줄임말) 네트워크 난이도에서 설정한 값보다 낮거나 같은 값으로 해시를 생성합니다. 

nonce는 광부가 SHA-256 해시 함수로 해시된 블록 헤더를 생성할 수 있게 해주기 때문에 PoW 시스템의 핵심 부분입니다. 즉, 블록에 대한 참조 번호를 체인에 넣는 것을 의미합니다. 블록 헤더에는 타임스탬프와 이전 블록의 해시도 포함됩니다.

PoW의 단점

광부는 퍼즐을 풀기 위해 상당한 계산 능력을 제공해야 합니다. 그러나 계산이 복잡하기 때문에 하나의 S9 Antminer가 소비하는 에너지의 양은 일반적으로 1400TH/s의 해시 속도에 대해 시간당 1500~14.5와트입니다. 더 강력한 버전인 S19는 3250TH/s의 해시레이트에서 시간당 110와트를 소비합니다. 

약간의 수학을 통해 데이터 센터 또는 광산 회사가 매일 단일 위치에서 수백 또는 수천 개의 광산 굴착 장치로 소비하는 에너지의 양을 계산할 수 있습니다. 높은 에너지 소비와 환경 피해는 작업 증명에서 비롯된 주요 비판입니다. 

이더리움이 Proof of Stake로 전환되기 전에 전 세계 이더리움 채굴자들은 체코와 같은 연간 약 10TWh를 소비했습니다.

시끄러운 소음은 또한 80dBa 이상의 사람의 청력 수준에 해를 끼칩니다. 그렇기 때문에 일상적인 활동을 방해하지 않기 위해 일반적으로 채광 장비를 지하실이나 채광 시설에 보관합니다.

지분 증명이란 무엇입니까?

PoS(Proof of Stake)는 두 번째로 많이 사용되는 합의 알고리즘입니다. 채굴자 대신 PoS 블록체인에는 컴퓨팅 성능이 아닌 네트워크에 대한 헌신의 증거로 코인/토큰을 사용하는 네트워크 유효성 검사기가 있습니다. 

스테이킹은 블록체인 플랫폼에서 일정 기간 동안 암호화 자산을 "잠금"하는 것을 의미하며, 그 대가로 사용자에게 더 많은 암호화폐를 보상합니다. 

PoW 대 PoS: 주요 차이점

PoS에서 사용자는 소극적 소득을 창출할 목적으로만 자산의 일부를 걸 수 있습니다. 다른 옵션은 검증자가 되는 것입니다. PoW 시스템과 달리 유효성 검사기는 알고리즘에 의해 무작위로 선택되기 때문에 새로운 블록을 생성하기 위해 경쟁하지 않습니다. 사용자 지분이 더 많은 코인/토큰일수록 유효성 검사자가 되고 블록체인에서 새 블록을 생성할 가능성이 커집니다. 

PoW 시스템에서 새 블록을 생성하는 시간은 채굴 난이도에 따라 결정됩니다. 더 많은 참가자가 네트워크에 참여할수록 더 큰 해시 파워, 즉 새 블록을 채굴하는 데 필요한 계산 능력이 커집니다. 반면 PoS 블록체인은 고정된 블록 생성 시간을 슬롯(블록 생성에 걸리는 시간)과 슬롯으로 구성된 시간 단위인 에포크(Epoch)로 나눕니다. 

이를 더 잘 설명하자면 이더리움의 슬롯은 네트워크가 블록을 생성하는 데 걸리는 시간인 12초로 구성되며 32개의 슬롯이 에포크를 생성합니다. 따라서 6.4세대는 XNUMX분입니다. PoS 블록체인의 각 슬롯에는 제안된 블록의 유효성에 투표하는 미리 결정된 수의 검증자가 있습니다. 블록이 유효하면 체인에 추가되고 블록 제안자와 증명자는 ETH로 보상을 받습니다.

PoS 블록체인은 51% 스타일 공격으로 네트워크를 공격한 악의적인 행위자를 처벌합니다. 이를 슬래싱이라고 합니다. 여기서 정직한 검증자는 악의적인 검증자를 네트워크에서 내보내고 잔고를 고갈시킵니다. 이렇게 하면 필요한 스테이크 자금 수가 상당히 많기 때문에 악의적인 행위자가 네트워크를 공격하는 것을 막을 수 있습니다. 이더리움의 경우 32ETH.

PoS의 장점:

• PoW에 비해 에너지 집약도가 낮음
• PoW보다 레이어 2 솔루션 작업에 더 적합
• 블록이 통과되기 전에 합의가 이루어지기 때문에 더 높은 처리량을 달성할 수 있습니다.
• 새로운 블록을 생성하기 위해 엘리트 하드웨어가 필요하지 않기 때문에 PoW 블록체인보다 저렴합니다.

PoS의 단점

• 많은 수의 스테이킹된 토큰을 가진 검증자가 네트워크에 영향을 미칠 수 있는 경우 PoS 시스템은 여전히 ​​중앙 집중화의 대상입니다. 
• PoW 블록체인에 비해 보안 측면에서 덜 입증되었습니다.

역사 증명이란 무엇입니까?

역사 증명(PoH)은 솔라나 블록체인이 제공하는 합의 알고리즘으로, 주어진 시간에 발생했음을 증명하기 위해 네트워크의 모든 이벤트에 타임스탬프를 배치하는 것으로 구성됩니다. PoH는 트랜잭션을 순차적으로 확인하는 암호 시계라고 할 수 있습니다. 

Solana는 PoH 접근 방식과 PoS를 결합합니다. 따라서 네트워크 참여자는 검증자가 되어 새로운 블록을 처리하기 위해 SOL을 스테이킹해야 하며 PoH 메커니즘은 실시간으로 발생하는 트랜잭션의 유효성을 확인합니다. 즉, PoH는 보안을 유지하고 PoS는 타임스탬프를 확인하고 트랜잭션을 확인할 수 있는 검증자 네트워크를 제공합니다.

그러나 솔라나는 초고속 트랜잭션 처리량을 제공하기 위해 탈중앙화를 희생합니다. 블록체인은 단일 노드가 단일 시간 소스, 즉 PoH 시계 구현을 담당하는 리더로 선출되고 다른 모든 노드는 그에 따라 시간의 순서를 따라야 하는 반 중앙 집중식 아키텍처에 의존합니다. 리더는 PoS 선거를 통해 주기적으로 선출됩니다.

Solana는 업계에서 가장 빠른 블록체인 중 하나이지만 정기적으로 다운타임이 발생합니다. 2020년 출시 이후 네트워크는 대략 2022번의 다운타임을 겪었고, 그 중 XNUMX번은 XNUMX년에 발생했습니다. 이러한 중단의 주된 이유는 "잘못 구성된 노드"입니다.

위임 지분 증명이란 무엇입니까?

스테이크의 위임 된 증거 (DPoS)는 커뮤니티가 중심 역할을 하는 PoS 개념의 변형입니다.

DPoS 블록체인에서 커뮤니티 구성원은 암호화폐를 걸고 블록 생성을 위한 다음 증인 또는 대리인에게 투표합니다. 이를 위해 사용자는 토큰을 블록체인의 스테이킹 풀에 풀링한 다음 자금을 지정된 대리인에게 연결해야 합니다. 

DPoS는 2015년 BitShares에서 알고리즘을 구현한 전 EOS CTO인 Dan Larimer가 개발했습니다. Larimer와 다른 DPoS 지지자들은 DPoS가 다음 검증인을 선택하는 커뮤니티이기 때문에 DPoS가 민주적 범위를 넓힌다고 말했습니다. 오늘날 TRON 및 Cardano와 같은 블록체인은 DPoS를 사용합니다. 

그러나 DPoS에 대한 비판은 그 방법론이 부유한 사용자에게 유리하다는 것입니다. 많은 수의 토큰을 가진 사람들은 네트워크에서 더 큰 영향력을 가질 수 있습니다. Vitalik Buterin은 최초의 DPoS 비방자 중 한 명이었습니다. 블로그 게시물 이 합의 알고리즘은 증인이 카르텔을 형성하고 지지를 위해 유권자에게 뇌물을 주도록 장려합니다.

권한 증명이란 무엇입니까?

권한 증명(PoA)은 승인된 구성원만 블록체인과 상호 작용하고, 거래를 수행하고, 네트워크 매개변수 변경을 제안하거나 제안하고, 거래 내역을 검토할 수 있는 합의 알고리즘입니다. 

이 용어는 에 의해 만들어졌습니다. 개빈 우드, 공동 설립한 블록체인 개발자 이더리움, 폴카 도트, 쿠사마 네트워크.

PoA 블록체인에서, 모든 것은 평판에 관한 것입니다. 네트워크 참여자는 코인 대신 자신의 신원을 걸고 있습니다. 제한된 수의 검증자에만 의존하기 때문에 더 높은 수준의 확장성과 처리량을 제공합니다. 우리는 이것이 매우 중앙 집중화된 모델이라고 생각할 수 있지만 PoA 블록체인은 일반적으로 비공개이며 비즈니스 및 운영 시스템을 향상시키기 위해 블록체인 기술을 사용하는 기업 및 조직에 더 적합합니다. 

경과 시간 증명이란 무엇입니까?

PoET(Proof of Elapsed Time)는 프라이빗 블록체인에서 가장 잘 작동하는 또 다른 합의 알고리즘입니다.

PoET 알고리즘은 Intel 소프트웨어 개발자가 처음 제시했으며 다음을 위해 구현되었습니다. 하이퍼 레저 톱니, 프라이빗 블록체인 및 기관을 대상으로 합니다.

이 알고리즘은 적절하게 정의되지 않았기 때문에 다른 블록체인만큼 대중적이지 않을 수 있습니다. 그러나 아이디어는 사설 블록체인이 다음 블록 생산자를 선택할 수 있도록 기성품인 Nakamoto 스타일의 엔진을 제시하는 것이었습니다. 그리고 그들은 어떻게 다릅니 까? 음, 알고리즘은 각 네트워크 노드에 대해 "무작위 대기 시간"을 생성하고 그 시간 동안 노드는 "잠.” 가장 짧은 대기 시간을 가진 노드가 먼저 깨어나고 체인에서 블록을 생성할 권리를 얻습니다. 

따라서 주요 차이점은 PoET의 채굴자들이 24/7을 실행하지 않고 에너지를 덜 소비한다는 것입니다. 또한 PoW 네트워크에서 채굴자는 다음 블록 헤더를 해시하기 위해 경쟁하지만 PoET에서는 무작위 선택 시스템에 가깝습니다.

합의 알고리즘 FAQ: 

Ethereum이 PoS로 전환되었으므로 이제 더 빨라질까요?

일반적인 오해는 이더리움이 PoS 기반 블록체인이므로 이제 자동으로 확장된다는 것입니다. 그러나 이 전환은 다음을 통해 Ethereum을 향상시키기 위해 이루어졌습니다.

• 에너지 소비 감소
• 하드웨어 요구 사항을 제거하여 진입 장벽 낮추기
• 노드 오작동에 대한 경제적 불이익 허용
• 토큰 발행을 위한 새로운 모델 소개 
• 그리고 Ethereum Layer-2 솔루션과 함께 작동하는 더 나은 인프라입니다.

무허가 블록체인과 허가형 블록체인이란 무엇입니까?: 

퍼미션리스 블록체인은 누구나 거래를 하고, 거래 내역을 검토하고, 코인을 스테이킹하고, 검증인이 되는 등의 작업을 할 수 있는 퍼블릭 블록체인을 말합니다. 트랜잭션, 네트워크 노드와 상호 작용, 온체인 활동 추적 등

PoW는 가장 안전한 합의 알고리즘입니까? PoW는 상당한 단점이 있지만 지금까지 블록체인에서 네트워크의 합의와 보안을 유지하는 가장 입증되고 신뢰할 수 있는 방법이었습니다.

최종 생각: 합의 알고리즘 설명

블록체인은 은행과 금융뿐만 아니라 다양한 산업 분야의 많은 과제와 문제점을 해결할 수 있는 기술입니다. 그러나 그 자체로 좌절감을 안고 있습니다. 따라서 개발자는 중앙 집중화, 확장성 부족, 낮은 처리량 등의 일반적인 문제를 해결하기 위해 다양한 유형과 버전의 합의 알고리즘을 만들었습니다. 

그러나 블록체인 알고리즘의 미래에 대해 이야기하는 것은 블록체인 트릴레마라는 한 가지 문제로 인해 어렵습니다. 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)이 처음으로 설명한 이 보고서는 분산화, 보안 및 확장성이라는 세 가지 이점 중 두 가지를 제공하는 블록체인 네트워크의 능력이 없다고 말합니다. 다음과 같은 여러 블록체인 플랫폼이 있습니다. 팬텀 및 솔라 나, 블록체인 트릴레마를 해결하기 위해 자체 하이브리드 버전의 합의 알고리즘을 구현했지만 지금까지 실제로 성공한 것은 없습니다. 

블록체인의 속성을 강화하기 위해 다른 기술적 접근이 이루어졌으며 가장 인기있는 것 중 하나는 Layer-2에 연결된 체인인 Layer-1(예: Arbitrum with Ethereum)와 전체 블록체인을 많은 작은 네트워크. 부테린 생각하다 완벽한 블록체인의 세 가지 속성을 제공하는 가장 좋은 접근 방식인 샤딩.