합의란 무엇입니까?
합의 프로토콜은 노드 간의 동기화를 보장하고 합법적인 것으로 간주되어 블록체인에 추가되는 트랜잭션 및 블록에 대한 합의를 설정하는 블록체인 메커니즘입니다. 이들은 네트워크의 단일 상태를 유지하고 모든 분산 노드를 조화시키는 내결함성 방법론입니다.
합의 메커니즘을 갖는 목적은 트랜잭션을 검증하고 인증하여 블록체인 네트워크의 무결성이 손상되지 않도록 하는 것입니다. 합의는 수용 가능한 것과 허용되지 않는 것에 대한 합의입니다! 불변 원장을 생성하고 네트워크 블록에 추가하기 전에. 트랜잭션(또는 블록)의 유효성을 검사할 수 있는 권한을 얻은 네트워크의 노드 중 일부 또는 전체가 합의할 수 있습니다. 이러한 노드를 네트워크 및 사용 중인 합의 프로토콜에 적합한 용어를 기반으로 검증자 또는 채굴자 또는 검증자라고 합니다. 이 블로그는 합의 메커니즘의 필요성에 대해 논의하고 블록체인 네트워크에 적합한 합의 프로토콜에 대한 분석과 결론을 내리는 프로세스를 설명합니다.
합의 메커니즘이 필요한 이유는 무엇입니까?
산업 혁명의 4번째 반복은 현대 산업을 수십 년 전에 수동이었던 단순한 디지털 버전에서 효율적으로 자동화되고 안전하며 강력한 분산형 사이버 물리적 시스템으로 전환하고 있습니다. 오늘날 목표는 Web3.0 및 기타 신흥 기술에 대해 더 효율적이고 더 잘 설계된 제품 및 서비스의 무신뢰 및 무허가 네트워크를 가능하게 하는 더 나은 기술 도구를 도입하는 것입니다.
네트워크의 단일 상태를 보장하고 모든 노드가 올바른 네트워크에 연결되도록 구현됩니다. 합의 메커니즘은 블록체인 형태인 분산 원장의 보안과 신뢰성을 보장하는 단일 제어 ID입니다. 트랜잭션 블록은 트랜잭션의 정확성에 동의하기 위해 블록체인 고유의 메커니즘에 의해 인증 및 검증된 후에만 기존 블록체인에 추가됩니다. 각 블록이 트랜잭션 모음인 블록을 추가하여 체인을 확장하려면 합의가 필수입니다. 네트워크 기능을 유지하는 것은 체인의 성장입니다. 합의 메커니즘은 트랜잭션에 액세스할 수 있고 시스템이 투명하게 유지되도록 합니다. 합의 알고리즘은 거래의 정확성을 보장하기 위해 제XNUMX자 중개자를 제거합니다. 합의가 체인에서 트랜잭션의 글로벌 상태를 달성함에 따라 모든 노드/피어가 서로를 신뢰할 수 있습니다. 이것은 네트워크에서 내결함성을 유도합니다.
블록체인에서 분산 원장은 분산 방식으로 관리됩니다. 일부 체인에서는 여러 독립 노드가 블록체인을 유지 관리하는 책임을 지는 반면 다른 체인에서는 합의가 더 자동화된 특성을 가지며 노드는 트랜잭션 제출 또는 제안에만 책임이 있습니다. 이기종 네트워크 노드 및 구성 요소를 설명하는 이해 관계자 간의 합의된 진실을 통해 사용자 경험이 향상되는 합의 메커니즘 때문입니다.
합의 메커니즘 선택
블록체인 기술의 진화는 합의 메커니즘의 일치된 진화와 혁신을 동반했습니다. 합의 프로토콜은 보안 유지, 협력, 동등한 노드 권한, 블록체인 거버넌스, 노드 참여의 일정 비율 등과 같은 많은 목표를 가질 수 있습니다. 이러한 합의 목표는 블록을 조사하고 도달하기 위해 체인에 추가되도록 검증하기 위한 전제를 형성합니다. 네트워크에서 다음으로 안정적이고 신뢰할 수 있는 보안 상태입니다.
합의 메커니즘을 결론짓기 위해서는 블록체인의 우선순위와 프레임워크를 이해하는 것이 중요합니다. 이와 함께 필요한 아키텍처, 기본 기능 및 합의 메커니즘과 관련된 기본 구성 요소를 이해할 필요가 있습니다. 이후 블록체인에 적합한 합의 방법론이 완성될 수 있다. 다음은 블록체인에서 사용할 합의 메커니즘을 평가하는 동안 설명된 주요 특성 중 일부입니다.
애플리케이션에 대한 합의 알고리즘 분석
● 블록체인 유형
블록체인을 사용하는 애플리케이션 또는 시스템의 속성에 따라 블록체인의 제어 및 접근성 정도를 프라이빗, 퍼블릭 또는 컨소시엄으로 분류합니다. 합의 메커니즘은 블록체인의 보안과 무결성을 보장하면서 동일하게 유지되어야 합니다.
● 분산 거버넌스
네트워크에 분산된 플레이어가 관리하는 네트워크는 첫째, 블록체인이 중앙에서 제어되지 않아 소수의 사용자의 이익에 의해 주도되는 독점 거버넌스를 보장하고 둘째로 분산된 합의를 통해 이루어진 모든 결정이 블록체인에 혜택을 주고 보안과 무결성을 유지한다는 공통의 목표를 목표로 합니다.
● 확장성 및 공격
모든 블록체인은 확장 가능해야 합니다. 높은 연산 능력을 요구하는 PoW와 같은 합의로 인해 자유롭게 확장할 수 없습니다. 전 세계적으로 채택되는 것을 목표로 하는 블록체인은 반드시 확장 가능해야 하며 PoT 및 ELASTICO와 같은 합의 메커니즘이 이를 지원하도록 고안되었습니다.
확장성은 블록체인이 공격에 더 취약해지는 절충안과 함께 제공되므로 높은 보안을 보장하기 위해 블록체인 거버넌스와 합의를 신중하게 선택해야 합니다.
● 적대적 관용 모델
어떤 네트워크도 결함에 면역될 수 없습니다. 마찬가지로 모든 블록체인은 충돌과 비잔틴이라는 두 가지 주요 유형의 결함에 취약합니다. 악의적인 작업으로부터 블록체인을 보호하는 것은 블록체인의 거버넌스와 합의 모델에 포함되어야 합니다. 합의 메커니즘은 공격과 취약성을 통해 블록체인의 견고성이 유지되도록 해야 합니다.
블록체인이 이러한 공격을 피하고 이러한 공격이 발생하는 경우에도 원활하게 복구하는 데 도움이 될 수 있는 합의 메커니즘은 특정 합의 메커니즘이 블록체인에 적합하거나 적합하지 않을 수 있는 이유를 결론짓는 데 도움이 되는 또 다른 조치입니다.
● 성능 매개변수
디지털화와 세계화는 모든 산업 분야에서 발생하는 거래의 수를 증가시켰습니다. 몇 년 동안 블록체인도 하루에 몇 건의 거래에서 몇 초 만에 완전한 블록을 처리하는 방식으로 발전했습니다. 따라서 실시간 트랜잭션 처리 및 완료가 필요한 사용 사례에도 이러한 합의 메커니즘이 필요합니다. 이러한 합의 메커니즘은 검증자 노드의 중단 없는 가용성을 필요로 합니다.
대역폭, 대기 시간 및 처리량은 블록체인을 안정적으로 만들기 위해 모니터링해야 하는 필수 매개변수입니다. 블록체인은 높은 처리량과 낮은 대기 시간 값을 유지해야 합니다. 끌어들이려는 트래픽의 양을 처리할 수 있는 대역폭을 지원해야 합니다. DPoS, PoET 및 Tendermint와 같은 메커니즘은 높은 확장성과 처리량을 지원합니다.
● 통신 모델의 복잡성
응답 시간에 따라 합의 프로토콜은 통신 요구 사항을 수용할 수 있어야 합니다. 동기식(낮은 응답 시간)이든 비동기식(높은 응답 시간)이든, 특정 사용 사례에 가장 적합한 통신 유형과 합의 프로토콜을 결정하는 것은 애플리케이션입니다.
여러 분산 노드에서 합의를 수집하는 것은 지루한 작업입니다. 체인에 추가할 블록을 제안하는 것부터 블록이 추가되고 모든 노드가 블록체인의 업데이트된 상태에 도달하는 지점까지 그 여정은 순조롭거나 예측할 수 없습니다. 이를 인정하고 관리하는 합의 메커니즘은 거래량이 많고 검증 준비가 된 블록이 있는 블록체인에서 매우 중요합니다.
● 정족수 구조
분산 시스템이 일관된 작업을 수행하려면 블록이 유효한 것으로 간주되고 체인에 추가되기 위해 동의해야 하는 최소 노드 수 또는 백분율이 있습니다. 분권화 및 합의 분배를 시행하는 쿼럼 구조의 합의 알고리즘은 모든 블록체인에 선호됩니다.
● 에너지 요구 사항
전 세계적으로 주요 관심사는 합의의 에너지 요구 사항 및 배출 비율입니다. 오늘날 대부분의 응용 프로그램과 사용자는 회의적이며 이미 감소하고 있는 환경 품질에 낮은 영향을 미치는 합의 메커니즘을 선택하는 경향이 있습니다.
현재 PoW에서 실행되는 가장 크고 오래된 블록체인은 극도의 컴퓨팅 성능을 필요로 하며 환경에 가장 적대적인 것으로 간주되며 PoS, PoB 및 PoC와 같은 더 나은 메커니즘으로 초점이 옮겨졌습니다.
● 채굴 및 합의 카테고리
네트워크 합의 프로토콜의 크기에 따라 결론을 내릴 수 있습니다. 많은 수의 분산 노드가 있는 네트워크는 증명 기반 합의를 선호하는 반면 소규모 네트워크는 투표 행동 기반 합의 메커니즘을 선호합니다. 이것은 아주 기초적인 것입니다. 더 중요한 것은 합의 메커니즘이 사용하는 방식입니다. 합의 메커니즘은 다음과 같이 크게 분류됩니다.
- 증거 기반 : 컴퓨팅 파워, 버닝 용량, 부, 메모리 등과 같은 매개변수를 기반으로 하는 검증인의 증명에 의존하는 것.
- 기능 기반 : 이는 에너지 요구 사항을 줄이기 위한 것이지만 고려 중인 기능을 기반으로 하는 중앙 집중화에 취약하다는 고유한 결함이 있습니다.
- 투표 기반 : 블록을 제안, 생성 및 커밋하기 위해 투표를 통해 채굴자가 선출됩니다. 보궐선거는 중앙집권화 문제가 상당 부분 해결된다. 또한, 증명 기반 요구 사항도 유권자에 의해 처리됩니다. 그러나 이 메커니즘은 간접적으로 다음과 같은 문제를 겪을 수 있습니다.
). 충돌 오류: 검증 작업으로 선출된 노드에 과부하를 일으키고 선출된 검증 측에서 실패할 경우 백업 메커니즘이 없습니다.
B). 비잔틴 단층: 컨센서스가 소수의 노드에 집중될 수 있지만 컨센서스의 환상 분포가 있다고 믿어지는 미묘한 결함입니다.
● 합의 완결성
트랜잭션 완결성에는 절대 및 확률의 두 가지 주요 범주가 있습니다. 확률적 합의에는 트랜잭션이 롤백될 수 있으며, 이는 나중에 동일한 블록에서 커밋될 수 없으므로 블록에 커밋되도록 재생성 및 재검증됩니다. 여기서 응답 시간은 확률적이든 절대적이든 합의 메커니즘의 결정에 영향을 미치는 요소입니다. 오늘날에는 리플과 DBFT만이 절대적인 완결성을 제공합니다. 합의의 주요 목표는 블록체인의 진정한 글로벌 상태를 유지하고, 하나 이상의 노드의 기득권을 제거하고, 데이터의 프라이버시를 유지하는 데 전념하는 것입니다. 블록체인은 항상 모든 단일 노드가 동의한 상태, 즉 의심할 여지 없는 무결성의 영구적인 상태로 유지되어야 합니다.
● 공격
글로벌 접근성과 투명성으로 인해 블록체인은 위협에 매우 취약합니다. 금융 거래를 다루는 합의 메커니즘은 사용자가 위험을 완화하는 동시에 자산을 소유자의 손에 통제할 수 있도록 도와야 합니다. 체인의 글로벌 상태 달성 및 유지 관리는 노드와 피어 간의 신뢰를 유도합니다.
블록체인이 취약한 보안 공격의 범주에 따라 합의 메커니즘을 사용하여 블록체인에 보안 계층을 추가할 수 있습니다. RAFT, PoB 및 PoA는 DDos 공격에 강력한 몇 가지 프로토콜이며 PoT 및 Ripple은 Sybil 공격에 대해 강력합니다.
합의 메커니즘이 완성되기 전에 고려해야 할 몇 가지 사항이 더 있습니다. 여기에는 구현 방식, 토큰화 및 알고리즘의 강도가 포함될 수 있습니다.
어떤 매개변수도 특정 합의 메커니즘의 선택에 단독으로 영향을 미치지 않습니다. 이러한 매개변수의 조합은 해당 블록체인을 통해 개발된 다양한 애플리케이션에서 합의 메커니즘이 수행되는 방식에 영향을 미칩니다.
하이브리드 합의
확장성, 보안, 탈중앙화 및 무허가 신속한 운영과 같은 합의 메커니즘의 고유한 특성을 손상시키지 않고 결합하여 특정 사용 사례에 적합한 합의를 형성할 수 있습니다. 하이브리드화의 목적은 퍼블릭 및 프라이빗 블록체인의 장점을 모두 얻는 것입니다. 통합은 고용된 개별 합의의 호환성에 의해 주재됩니다. 그 결과 외부 네트워크의 가시성 제한이 더 엄격해지고 내부 처리가 더 원활한 하이브리드 블록체인이 탄생했습니다.
하이브리드화는 블록체인 자체에서 사용되지 않고 블록체인 위의 두 번째 계층인 대부분의 애플리케이션이 배포되는 기능 계층에서 사용될 수 있습니다. 여기에 조사 및 기능의 두 번째 레이어가 추가되었지만 메인 블록체인의 부담을 줄입니다. 이것은 Solana가 사용하는 이중 합의 메커니즘과 비교되어서는 안 됩니다. Solana는 검증이 PoS를 통해 수행되는 동안 PoH를 기반으로 블록이 파이프라인되는 합의가 있습니다. 두 가지 다른 시간에 두 가지 동의 메커니즘을 사용하는 독립적인 블록체인입니다.
다른 합의 메커니즘으로 마이그레이션
Ethereum은 PoW에서 PoS로 마이그레이션하여 많은 파문을 일으켰습니다. 이것은 순조로운 과정이 아닙니다. 노력과 능력 외에도 전환 단계는 엄청난 취약성에 시달리고 있으므로 Sybil 및 기타 공격으로부터 보호하기 위한 추가 노력이 필요합니다. 이더리움 자체는 블록체인이 너무 공개적으로 기능하면 주변에서 발생하는 트랜잭션과 블록 생성이 중단되지 않도록 단계적으로 수행했습니다. Ethereum에서의 마이그레이션은 단계적으로 수행되었으며 이 PoW를 작성하는 시점까지는 PoS와 병렬로 작동합니다. 마이그레이션 메커니즘과 고려 사항은 이 블로그의 범위를 벗어납니다. 이더리움은 동시에 가능하고 복잡하다고 예시했습니다.
합의의 미래
디지털화의 미래는 블록체인을 중심으로 하므로 합의 메커니즘이 면밀히 조사되고 있습니다. 모든 새로운 블록체인은 이미 완료된 것을 능가하려고 합니다. Solana는 해수면 및 클라우드 브레이크와 같은 완전히 새로운 프로토콜 세트를 도입하여 널리 퍼진 블록체인에 도전했습니다. 그것은 그것으로부터 이익을 얻었고 짧은 시간에 경쟁적인 인기를 얻었습니다. 그러나 목표는 단일 블록체인이나 최고의 합의 메커니즘이 아닙니다. 목표는 개별 블록체인이 작동할 수 있고 기본 아키텍처나 블록체인 또는 지배적인 합의 메커니즘의 경계 없이 통화 또는 모든 디지털 거래가 가능한 수준의 협력에 도달하는 것입니다. 궁극적인 단일 디지털 공간인 메타버스(Metaverse)는 개별 블록체인이 원활하게 통합되어 시너지 동맹을 형성할 때까지 멀었습니다.
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