[코인애플 칼럼] ①PoW(작업증명)와 PoS(지분증명)는 무엇인가?

보안성ㆍ안정성에서는 PoW(작업증명) 방법이 우위,
친환경ㆍ분산화에서는 PoS(지분증명) 방법이 우위

 

블록체인(Blockchain)은 말 그대로 데이터를 블록(Block) 형태로 담아 체인(Chain) 형태로 연결하여, 수많은 컴퓨터에 복제해 저장하는 ‘분산형 데이터 저장’기술이다.

중앙 서버에 거래 기록을 보관ㆍ관리하지 않고 거래에 참여하는 개개인의 서버들이 모여 네트워크를 유지 및 관리한다. 파일을 여러 대의 컴퓨터에 복제해 저장함으로서 임의로 파일을 수정할 수 없다 .

블록은 아마존웹서비스(AWS) 등의 가상 서버 뿐만아니라, 개인이 보유한 컴퓨팅 디바이스(PC), 스마트폰, 태블릿의 블록체인 프로그램을 통해 운영된다. 이를 '노드(Node)'라고 한다. 사용자가 보유한 데이터는 새로운 블록이 생성되면 비료 자료로 사용되어, 거래가 안전한 거래인지 검토하고 합의(승인)한다. 합의 알고리즘에는 PoW(Proof of Work: 작업 증명)와 PoS(Proof of Stake: 지분증명)가 가장 많이 사용된다.

◆ PoW(Proof-of-Work: 작업 증명)란 무엇인가?

비트코인 마이닝(채굴)이라는 용어를 한번쯤 들어봤을 거다. 비트코인 채굴 작업은 PoW(Proof-of-Work), 즉 작업 증명 방식을 기반으로 한다. 수십만 명의 원장 참가자가 거래와 관련된 퍼즐을 풀고 검증 받기 위해 경쟁하는 작업이다. 고3 수준의 수학문제를 초등학생이 풀 수 없듯이, 작업 증명 방식을 진행하기 위해서는 고사양컴퓨터가 필요하다. 노드가 복잡한 해시값, 즉 어려운 수학 퍼즐을 풀어낼 수 있도록 하기 위함이다. 고사양 컴퓨터는 올바른 조합을 얻어내기 위해 수많은 연산 작업을 한다. 고사양 컴퓨터의 장시간 작동으로 인해, 채굴하는 동안 엄청난 에너지가 소비된다. PoW가 에너지 낭비로 비판 받는 이유다.

◆ PoS(Proof-of-Stake: 지분 증명)란 무엇인가?

PoW가 에너지 낭비로 비판 받자 새로운 노드 합의 방식, ‘PoS(Proof-of-Stake)’가 등장했다. PoS의 초기 목적은 에너지 절감이다. 연산을 위한 고사양 컴퓨터도 필요 없고, 유효성 검사를 위해 노드간 경쟁할 필요도 없다. 대신 노드는 일정량의 토큰을 보유해야한다. 주식 지분을 가지고 있는 주주가 회사 의사결정에 참여하고 수익을 나눠 먹듯이, 일정량 이상의 토큰을 보유하고 있는 노드만이 트랜잭션을 검증할 기회를 얻는다. 노드가 지분 증명을 성공적으로 진행 완료할 시, 네이티브 토큰(Native Tokens)등으로  수고비(Rewards)를 받는다.

◆PoW와 PoS의 장단점은?

1. PoW(Proof-of-Work: 작업 증명)의 장단점

PoW의 장점은 ▲채굴 과정에 발생되는 방대한 에너지 소비량 절감을 위해 대체 에너지원 발굴과 고효율 칩 도입 등'블록체인 기술발전에 이바지'한다. ▲ 태양광/폭포수로 발생되는 전력을 ESS에 저장하는 등의 '신재생에너지를 적극 활용'한다. ▲PoS대비 보안의 장점도 가지고 있다. 비트코인 네트워크는 출시 이래 99.9835%의 가동 시간을 자랑한다. 블록체인의 취약점으로 알려진 51% 공격으로부터 안전하기 때문이다. 51% 공격이란 악의적인 공격(해킹)을 위해서는 51% 이상의 컴퓨팅 파워를 확보해야만 한다. 그러나 비트코인(BTC)의 경우 현실적으로 작업증명에서 51%이상을 획득하는 것은 천문학적인 비용이 발생하기 때문에 시도조차 힘들다.

PoW의 단점도 있다. 가장 큰 문제로 지적되는 것은 ▲에너지 사용량이다. 지난 8월 IMF에서 내놓은 '디지털 통화와 에너지 소비(Digital Currencies and Energy Consumption)' 보고서에 따르면 PoW방식의 비트코인 연간 에너지 소비량은 144테라와트에 달한다. 파리 내 전체 시설의 1년 에너지 소비량보다 많다 ▲지구 환경도 파괴한다. 작업 증명 메커니즘 발전에 맞춰 비트코인 채굴용 주문형 반도체 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)가 새롭게 출시되고 있다. 신규 고성능 ASIC가 출시되면, 기존에 사용되던 ASIC는 퇴물로 간주되어 산업 폐기물이 된다. 채굴 장비 또한 습기나 과부하에 취약해 종종 폐기처리되고 있다. ▲대용량 전기사용으로 추적될 수 있다. 비트코인 전력 소비량은 매우 높기 때문에, 정부나 기관에서 채굴자를 쉽게 찾아낼 수 있다. 탈중앙화 목적으로 개발된 비트코인 목적에 모순되는 것이다.

2. PoS(Proof-of-Stake: 지분 증명)의 장단점

PoS의 장점은 ▲PoW대비 에너지 소비량이 적다. 거래(트랜잭션)와 관련된 퍼즐을 풀고 검증받기 위해 경쟁할 필요가 없기때문에 고사양 컴퓨터가 필요없다. ▲또한 트랜잭션 검증을 위한 경쟁이 없기 때문에 검증 처리 속도가 빠르다 ▲소모적인 하드웨어 경쟁으로 부터 자유롭다. PoW처럼 값비싼 채굴 장비를 구입하고, 고사양 채굴기(ASIC)를 구비할 필요가없다. 스테이킹을 위한 암호화 토큰만 보유하면 된다 ▲지분 증명 작업은 보유하고 있는 PC, 태블릿, 스마트폰 등의 저전력 디바이스로 가능하기 때문에 ,전기 소비로 인한 정부ㆍ지방 정부의 추적으로 부터 안전하다.

PoS의 단점은 ▲아직 미완성이다. PoW보다 뒤늦게 도입된 탓에 확장성, 운용성 부문의 개선점이 많다. 신뢰성도 아직 입증되지 않았다 ▲소수 검증자(Validator) 단합의 위험성도 지니고 있다. 많은 양의 코인을 보유한 세력들이 서로 담합하여 서로를 검증해버릴 경우, 담합 세력에 의해 모든 의사결정이 내려질 수 있다 ▲추적성으로부터는 안전하지만, 보안성으로부터는 자유롭지 못하다. 전체 지분의 51%만 보유하면 지분 증명 매커니즘이 뚫릴 수도 있다.

출처 IT Times: https://www.ittimes.com/news/articleView.html?idxno=187 

[코인애플 칼럼] ①작업증명 (PoW)와 지분증명(PoS)은 무엇인가? - IT Times