5가지 블록체인 합의 프로토콜 비교

By  Medium: TomoChain

5 Consensus Protocol :

비트코인, 이더리움 그리고 블록체인

비트코인을 지원하는 블록체인 기술은 지난 10년에 걸쳐 금융에서부터 제조업, 교육 기관에 이르기까지 모든 산업에 영향을 줄 수 있는 오늘날 가장 획기적인 테크놀로지 가운데 하나로 발전했다 그 후, 2015년 비탈릭 부테린에 의해 론칭된 이더리움은 비트코인 이후 가장 주목할 만한 블록체인 인프라이다 이더리움은 스마트 계약(smart contract)을 작성하기 위한 튜링 완전한 언어를 제공한다 스마트 컨트랙트는 이더리움 블록체인이 설계한 일련의 기준에 따라 자동으로 실행된다

비트코인과 이더리움의 채택 증가와 유망함에도, 특히 트랜잭션 처리량과 관련한 본질적인 문제가 여전히 존재한다 비트코인과 이더리움은 모두 합의 알고리즘으로 작업 증명(PoW, Proof-of-Work)을 사용하며 하나의 블록을 생성하기 위해서 엄청난 양의 컴퓨터 파워가 채굴(mining)로 알려진 연산력으로 소비된다 반면에 비트코인과 현재의 이더리움은 트랜잭션 처리 속도에서 매우 낮은 성능을 보여준다 즉 비자와 마스터카드와는 비교도 할 수 없는 초당 대략 10 건의 트랜잭션을 처리한다

환경친화적이고 효율적인 지분 증명(Proof-of-Stake)으로의 전환

지분 증명(PoS)은 환경친화적이고 효율적인 합의 프로토콜을 제공하는 것을 목표로 한다 PoS에서 새로운 블록 생성자는 “지분”(stake)으로도 정의되는 자산(wealth)에 따라 결정론적인 방식으로 선택된다 더 많은 지분과 더 오랜 시간 지분을 보유한 참여자가 블록을 생성할(보상을 받을) 가능성이 더 크다이러한 변화에 대한 몇몇 주목할 만한 제안자들은 EOS, 이더리움 캐스퍼 FFG, 카르다노, Tendermint와 TomoChain이 있다

토모체인

합의 프로토콜 비교 :

TomoChain: 가치 인터넷을 위한 블록체인 인프라 구축

블록체인 산업과 가치 인터넷(Internet of Value)의 인프라는 전 세계에서 빠르게 구축되고 있으며, 분위기가 90년대 말의 인터넷 구축과 희한하게 많이 비슷한데, 당시 개척자들과 공상가들이 새로운 미래를 만들기 위해 모여들었었다 TomoChain의 목표는 이러한 현상의 주역이 되는 것이다 이것은 애플리케이션의 생태계와 암호화폐와의 원활한 병합을 통해 이룰 수 있는며, 빠르고 마찰 없는 결제와 안전하고 분권화된 그리고 신뢰할 수 있는 가치의 저장을 가능하게 하는 독보적인 블록체인 인프라와 함께 수백만의 주류 이용자들이 사용하는 암호화폐가 되어야 한다

특히, 금융 산업에서의 채택을 가로막는 이더리움의 트랜잭션 처리량의 병목현상을 해결하기 위한 솔루션을 제안한다 구체적으로는, 효율적이고 안전한 합의 프로토콜을 구축하고 있으며, 이것은 다음과 같은 클래식 블록체인들이 갖는 주요 병목현상들을 해결하기 위한 노력이다

• 효율성(Efficiency): 비트코인과 이더리움의 작은 처리량은 소위 암호 화폐로서의 폭넓은 채택을 심각하게 방해한다
• 승인 시간(Confirmaiton times): 비트코인은 트랜잭션 하나를 검증하는 데 평균 1시간이 걸린다 비트코인 블록 승인은 뒤따라오는 연속된 5개의 블록이 필요하기 때문이다 반면에 이더리움은 더 짧은 블록-시간을 사용하는데, 평균 승인 시간은 여전히 높은 수준이다 대략 13분이다 이러한 긴 승인 시간으로 많은 주요 애플리케이션들에 방해가 된다 (특히 스마트 계약 애플리케이션들이다)
• 포크 생성(Fork Generation): 포크 체인의 문제는 연산력과 시간을 낭비하고 다양한 형태의 공격에 대한 잠재적인 취약성을 만든다
  
  새롭게 추가된 핵심 아이디어는 다음과 같다:
• 보안성을 강화하고 포크를 감소시키기 위한 이중 검증(Double Validation)
• 공정성 보장과 handshaking 공격을 방지하는 무작위성(Randomization)
• 빠른 승인 시간과 확정성(finality) 또는 조정(rebase)을 위한 효율적인 체크포인트(검증점, Checkpoint)

EOS.IO

EOS.IO 블록체인 아키텍처는 탈중앙화 애플리케이션의 수직적 그리고 수평적 확장성이 가능하도록 고안되었다 이것은 운영 시스템(OS)을 닮은 구조 개념을 만들고 그 위에서 애플리케이션들이 만들어지는 방식이다 EOS.IO는 궁극적으로 초당 수백만 건의 트랜잭션으로 확장할 수 있는 블록체인 아키텍처를 제공하고, 사용자 수수료를 제거하며, 통제된 블록체인의 맥락에서 탈중앙화 애플리케이션의 빠르고 간편한 배포 및 유지 보수를 가능하게 한다 댄 라리머가 이끄는 EOS.IO는 Bitshares의 DPoS에서 비롯된 위임 지분 증명(DPoS, Delegated Proof-of-Stake) 합의 프로토콜에 의존한다 이 위에서 실행되는 뛰어난 댑(DApps) 생태계와 함께 초당 수백만 건의 트랜잭션까지 확장할 수 있는 능력을 약속한다

100번째 블록마다 checkpoint(검증점)에 서명한다 Block finalizing 

Casper the Friendly Finality Gadget (FFG)

캐스퍼 FFG(Friendly Finality Gadget)는 블록을 제안하는 제안 메커니즘 위의 오버레이 네트워크이다 (overlay networks: 물리 네트워크 위의 추상 네트워크) 캐스퍼 FFG는 현재 작업 증명(PoW)에 기반한 이더리움의 병목현상들을 극복하기 위해 여러 단계로 구성된다 특히, 캐스퍼 개발 단계 가운데 하나는 이더리움이 완전한 지분 증명(PoS) 기반 시스템으로 전환하기 이전에 하이브리드 PoS/PoW 솔루션을 목표로 한다 캐스퍼 FFG의 핵심 구성 요소는 명확한 최종성(finality)을 부여하는 체크포인트 블록(checkpoint blocks)이다 이러한 체크포인트 블록은 블록을 마무리(finalising)하는 책임이 있는데, 본질적으로 원장의 정규 트랜잭션을 대표하는 단일 체인을 선택한다

블록체인이 계속 유지되기 위해서는 특정 시기에 같은 값을 가지는 safety와 무슨 일이 있어도 블록체인이 유지되는 liveness의 조건이 지속적으로 갖춰져야 한다 캐스퍼는 안전성(safety)을 제공하지만, 라이브니스(liveness)는 선택된 제안 메커니즘에 좌우된다 이것은 만약 공격자가 제안 메커니즘을 완전히 장악하면, 캐스퍼가 두 개의 충돌하는 체크포인트의 서명(finalizing)을 못하도록 방어하지만, 공격자들은 캐스퍼가 미래의 어떤 finalizing도 못하게 막을 수 있다

카르다노 ADA

CARDANO

카르다노는 최초의 완전한 오픈-소스 탈중앙화 공개 블록체인이며 하스켈(Haskel)로 구현되는 개인 간 검증 학술 작업에 기반한 암호화폐 프로젝트이다 다양한 대학들과 연계해서 IOHK의 엔지니어링 바디로 개발되었다 카르다노는 일명 우로보로스(Ouroboros)라고 하는 안전한 지분 증명 컨센서스를 사용한다 우로보로스는 엄격한 연구, 뛰어난 수학적 공식과 증명으로 뒷받침되며 보안성과 확장성에 대한 높은 신뢰를 제공한다 카르다노는 개발자들이 탈중앙화 애플리케이션과 계약들을 구현하고 또 이들을 낮은 비용, 보안성, 프라이버시, 확장성 및 합법적 환경에서 실행할 수 있도록 약속한다 우선, 카르다노 우로보로스는 사용자 프라이버시를 위해 설계되었다 다른 한편으로는, 간편한 시스템 업그레이드를 위해서 규제 장치의 필요성을 염두에 두었다 이렇게 함으로써, 카르다노는 암호화폐에 대한 새로운 접근법을 개척하면서 미묘하고 효율적인 방법으로 이러한 요구 사항들의 균형을 이루는 첫 번째 프로토콜이라고 주장한다

Cosmos Tendermint

Tendermint

텐더민트 블록체인 인프라는 쉬운 사용, 쉬운 이해, 고성능 그리고 폭넓은 분산 애플리케이션에 도움이 되기 위해 설계되었다 텐더민트의 목적은 많은 노드 상에서 보안과 일관된 애플리케이션의 반응에 있다 보안성(security)은 노드의 1/3까지가 무작위 선출 방식에서 실패하더라도 텐더민트는 작동한다는 것을 의미한다 일관성(consistency)은 모든 비-오류 노드들은 같은 트랜잭션 로그를 보며 같은 상태(state)를 계산함을 의미한다 이러한 두 가지 속성은 광범위한 영역의 애플리케이션 오류 허용(fault tolerance)에서 중요한 역할을 한다 화폐에서부터, 선거, 인프라 결합 및 그 이상의 영역이다

텐더민트는 텐더민트 코어(Tendermint Core)로 불리는 컨센서스 엔진과 포괄적인 애플리케이션 인터페이스로 구성된다 텐더민트 코어는 모든 노드가 동일한 순서로 동일한 트랜잭션을 저장함을 보장하기 위해서 PoS와 비잔틴 오류 허용(BFT)을 사용한다 한편, 애플리케이션 인터페이스는 트랜잭션이 어떤 프로그래밍 언어로도 처리될 수 있도록 한다 따라서, 개발자들은 텐더민트를 모든 언어로 작성된 애플리케이션에 대한 이중화 시스템(BFT state machine replication)을 위해 사용한다 리플리케이션(replication)은 동일한 시스템을 복수로 준비하여 병렬로 실행시켜 다수를 만족하는 결과를 올바른 결과로 적용하는 것이다

비교 기준 :

합의 프로토콜 (Consensus)

컨센서스는 분명히 모든 탈중앙화 암호화폐의 핵심 메커니즘이다 이것은 분산 시스템의 마스터 노드(full nodes) 상에서 일관성, 불변성 및 보안성을 유지한다 작업 증명 방식의 비트코인 블록체인은 보안성과 탈중앙화를 제공하지만 병목현상이라는 확장성 문제를 남겨놓고 있다 그때부터, 많은 합의 프로토콜들이 해결책을 제안해 왔다 이러한 메커니즘은 앞서 언급한 프로젝트들에서 알 수 있는 매우 다양한 지분 증명 기반 합의 프로토콜이다 이것은 현재의 비트코인과 이더리움이 가지는 에너지 낭비 문제를 해결하기 위한 목적뿐만 아니라 트랜잭션 처리 능력을 향상시키기 위한 것이다

탈중앙화 (Decentralization)

비트코인 블록체인이 큰 관심을 갖는 주제가 된 이유 가운데 하나는 탈중앙화에 있다 기존 중앙화 시스템이나 소위 “폐쇄형 분산 시스템”이라고 하는 것과는 달리, 비트코인은 “public”(누구나 블록체인을 조회할 수 있는) 또는 “permissionless”(누구나 블록체인 합의에 참여할 수 있는) 탈중앙화 시스템을 운영하는데, 모든 노드가 네크워크에 참여할 수 있으며, 노드들의 참여와 떠남을 반드시 처리해야 되는 “매일의 활동”으로 만든다 이 방법으로, 중앙화 시스템이 가지는 단일 실패점(시스템 요소 중 하나가 동작하지 않으면 전체 시스템이 중단되는)을 없앨 수 있다 그 결과, 시스템이 더 많은 탈중앙화를 제공할수록, 이것이 지원하는 데이터 가용성과 오류 허용성은 더 커진다

Security (보안성)

블록체인의 분명하고도 선구적인 애플리케이션 가운데 하나는 금융 산업에 있다 현재 암호화폐의 시가 총액은 3천억 달러 이상이며, 이것은 공격자들이 시스템에 침투하거나 공격할 이유가 된다 이러한 시스템에 대한 많은 공격 방식이 있는데, 이중 지불, nothing-at-stake, 스팸, 디도스 및 long range 공격이 그것이다 블록체인 기반 암호화폐 시스템들은 반드시 이러한 공격을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 안전성(satety)과 지속성(liveness)을 포함하는 시스템의 안정성을 보장해야 한다

Scalability/performance (확장성/성능)

비자와 마스터카드와 같은 현재의 금융 테크놀로지는 초 당 수천 건의 트랜잭션을 처리할 수 있으며, 확실히 비트코인과 이더리움의 저조한 트랜잭션 처리량은 이를 따라가지 못한다 따라서, 암호화폐가 금융 산업뿐만 아니라 물류, 제조업에서 더 많은 채택을 얻기 위해서는 블록체인 기술이 반드시 그 확장성/성능을 끌어올려야 한다 그러므로, 우리는 확장성을 블록체인 시스템의 성공을 평가하는 핵심 기준 가운데 하나로 생각한다

Roadmap

일반적으로, 테크놀로지 로드맵은 장기 및 단기 목표를 특정 기술 솔루션과 일치시킴으로써 전략과 장기 계획을 지원하는 유연한 플래닝 기법이다 로드맵은 프로젝트의 비전과 가능성을 평가하기 위한 중요한 측면 중 하나이다

Ecosystem (생태계)

앞서 언급한 모든 블록체인 프로젝트들은 다른 댑(DApp)들이 만들어질 수 있는 인프라(플랫폼)를 구축하고 있다 인프라와 지원이 강력할수록, 더 많은 댑이 이것을 기반으로 강한 생태계를 만들 수 있다 더 나아가서, 강력한 댑의 생태계는 더 많은 사용자를 끌어들이게 되고, 그 결과 개선이 되어 기본 인프라의 발전을 도모한다 앞으로 다룰 블록체인 프로젝트들은 각각 지분 증명(PoS) 기반 합의 프로토콜을 제공해 초당 수천 건의 트랜잭션을 처리할 수 있으며, 생태계를 위한 많은 가능성 있는 댑들을 약속한다

 

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