블록체인은 어떻게 합의를 달성하며, 왜 다른 방법이 있습니까?

블록체인 합의 메커니즘 이해

1. 블록체인은 분산 네트워크 참가자가 중앙 기관에 의존하지 않고 거래의 유효성에 동의할 수 있도록 하여 합의를 달성합니다. 이 프로세스는 네트워크의 모든 노드가 동일한 원장 사본을 유지하도록 보장합니다. 핵심 과제는 이중 지출을 방지하고 분산 시스템 전체에서 데이터 무결성을 유지하는 것입니다.

2. 각 노드는 미리 정의된 규칙에 따라 새 블록을 검증합니다. 블록이 제안되면 다른 노드는 트랜잭션 서명 및 프로토콜 제약 조건 준수를 포함하여 해당 내용을 확인합니다. 이러한 검사를 통과한 후에만 블록이 체인에 추가되어 피어 간의 무신뢰 합의가 보장됩니다.

3. 참가자가 서로를 신뢰하지 않는 환경에서 보안과 불변성을 유지하려면 합의 메커니즘이 필수적입니다. 이는 악의적인 행위자가 기록 기록을 변경하거나 사기 거래를 시스템에 주입하는 것을 방지합니다.

4. 다양한 블록체인은 확장성, 에너지 효율성 또는 중앙 집중화에 대한 저항과 같은 설계 목표를 기반으로 서로 다른 접근 방식을 채택합니다. 이러한 절충안은 합의 알고리즘의 선택을 결정하고 거래가 얼마나 빠르고 안전하게 확인되는지에 영향을 미칩니다.

오늘날 사용되는 합의 알고리즘 유형

1. 작업 증명(PoW)에서는 채굴자가 거래를 검증하고 새로운 블록을 생성하기 위해 복잡한 암호화 퍼즐을 풀어야 합니다. 이 방법은 Bitcoin을 뒷받침하고 계산 노력을 통해 보안을 강조하므로 공격 비용이 엄청나게 높아집니다.

2. 지분 증명(PoS)은 보유하고 있는 암호화폐의 양을 기준으로 검증자를 선택하고 담보로 '스테이킹'할 의향이 있습니다. Ethereum은 네트워크 무결성을 유지하면서 에너지 소비를 줄이기 위해 이 모델로 전환했습니다.

3. 위임된 지분 증명(DPoS)을 통해 토큰 보유자는 자신을 대신하여 블록을 생성하는 소규모 대표자 그룹에 투표할 수 있습니다. 이 접근 방식은 트랜잭션 속도를 높이지만 완전히 분산된 모델에 비해 어느 정도 중앙 집중화됩니다.

4. PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)는 합의에 도달하기 위해 알려진 참가자 간의 투표 메커니즘에 의존합니다. 이는 네트워크에 가입하기 전에 신원 확인이 필요한 허가된 블록체인에서 일반적으로 사용됩니다.

5. 각 합의 모델은 블록체인의 의도된 사용 사례의 우선순위를 반영하여 분산화, 보안 및 성능의 균형을 다르게 유지합니다. 모든 지표에서 단일 방법이 다른 방법보다 보편적으로 뛰어난 성능을 발휘하는 방법은 없습니다.

합의 설계의 변형이 존재하는 이유

1. 에너지 소비에 대한 우려는 막대한 양의 전력을 요구하는 PoW 이상의 혁신을 주도했습니다. PoS와 같은 대안은 환경에 미치는 영향을 크게 줄이면서 유사한 보안을 달성하는 것을 목표로 합니다.

2. 네트워크 규모와 거버넌스 구조는 합의 선택에 영향을 미칩니다. 공개 개방형 네트워크는 무허가형 모델을 선호하는 경우가 많은 반면, 기업 솔루션은 PBFT와 같이 더 빠르고 더 통제된 프로토콜을 선택할 수 있습니다.

3. 공격 벡터는 시스템마다 다릅니다. PoW는 채굴력이 집중되면 51% 공격에 취약한 반면, PoS는 공격자가 오래된 개인 키를 사용하여 기록을 다시 쓰는 장거리 공격으로부터 보호해야 합니다.

4. 확장성 요구 사항으로 인해 개발자는 안정성을 저하하지 않고 초당 수천 건의 트랜잭션을 처리할 수 있는 하이브리드 또는 새로운 메커니즘을 지향하게 됩니다. 레이어 2 솔루션과 샤딩은 처리량을 향상시키기 위해 기본 레이어 합의와 결합되는 경우가 많습니다.

자주 묻는 질문

악의적인 노드가 과거 블록을 변경하는 것을 방지하는 방법은 무엇입니까? 블록이 후속 블록 아래에 묻히면 이를 변경하려면 작업 증명을 다시 실행하거나 모든 후속 블록에 다시 스테이킹해야 합니다. 이는 비용이 너무 많이 들어 사실상 불가능합니다. 누적된 작업이나 스테이크는 과거 데이터를 확보합니다.

노드는 합의 중에 잘못된 거래를 어떻게 감지합니까? 모든 노드는 프로토콜 규칙에 따라 독립적인 유효성 검사를 실행합니다. 잘못된 디지털 서명, 자금 부족, 잘못된 데이터 형식의 거래는 즉시 거부되고 후보 블록에서 제외됩니다.

블록체인은 출시 후 합의 메커니즘을 전환할 수 있나요? 예, 몇몇 블록체인은 합의 규칙을 변경하기 위해 하드 포크를 거쳤습니다. PoW에서 PoS로의 Ethereum의 전환은 클라이언트와 인프라 전반에 걸쳐 조정된 업그레이드가 필요한 대표적인 예입니다.

모든 애플리케이션에 가장 잘 작동하는 합의 방법이 있습니까? 모든 시나리오에 맞는 합의 알고리즘은 없습니다. 보안 수준이 높은 공공 원장은 공격 저항을 우선시하는 반면, 민간 기업 체인은 완전한 분산화보다 속도와 최종성을 중시할 수 있습니다.