블록 체인은 어떻게 합의를 달성합니까?

블록 체인 합의 란 무엇입니까?

블록 체인 합의는 분산 된 네트워크의 모든 노드가 트랜잭션의 유효성과 원장의 현재 상태에 동의하는 메커니즘을 말합니다. 중앙 당국이 없으면 분산 시스템 간의 계약을 달성하는 것이 무결성을 유지하고 사기를 예방하는 데 중요합니다. 컨센서스는 일부 노드가 정보를 조작하거나 위조하려고 시도하더라도 모든 참가자가 동일한 순서로 동일한 순서로 기록하도록합니다 . 이 프로세스는 블록 체인 기술의 신뢰할 수없는 특성에 기초가되므로 사용자는 중개자에 의존하지 않고 안전하게 거래 할 수 있습니다.

작업 증명 (POW) : 원래 합의 메커니즘

Bitcoin에 의해 도입되었으며 가장 널리 알려진 합의 알고리즘 중 하나입니다. POW에서 광부는 계산 능력을 사용하여 복잡한 암호화 퍼즐을 해결하기 위해 경쟁합니다. 퍼즐을 해결 한 첫 번째 광부는 검증을 위해 네트워크에 대한 솔루션을 방송합니다. 일단 확인되면 새 블록이 블록 체인에 추가되고 광부는 보상을받습니다.

• 광부는 확인되지 않은 거래를 후보 블록으로 수집합니다
• 그들은 해시가 네트워크의 난이도 대상을 충족 할 때까지 블록 헤더의 해시를 반복적으로 계산하여 비체 값을 조정합니다.
• 우승 광부는 네트워크를 가로 질러 블록을 전파합니다
• 다른 노드는 블록의 유효성을 독립적으로 검증하기 전에 체인 사본에 추가하기 전에 이 프로세스는 공격자가 기록을 다시 작성하기 위해 네트워크의 총 전산 능력의 50% 이상을 제어해야 하므로이 과정은 매우 비용이 많이 듭니다.

  스테이크 증명 (POS) : 에너지 효율적인 대안

  POS (Stake of Stake)는 계산 작업을 블록 검증의 기초로 경제 스테이크로 대체합니다. POS 시스템은 광부 대신에 어느 정도의 암호 화폐를 담보로 잠그는 유효성 검사기를 사용합니다. 이 프로토콜은 스테이킹 기간이나 무작위 배정과 같은 스테이크 및 기타 요인에 따라 새로운 블록을 제안하고 증명할 유효성 검사기를 선택합니다.
• 유효성 검사기는 토큰을 스테이 킹 계약으로 고정시킵니다
• 네트워크 알고리즘은 다음 블록을 만들기 위해 유효성 검사기를 선택합니다.
• 다른 유효성 검사기는 블록을 확인하고 정확성에 사인 오프합니다.
• 유효성 검사기가 부정직하게 행동하면 스테이크는 부분적으로 또는 완전히 슬래시 될 수 있습니다. 이 설계는 악의적 인 행동이 재무 손실을 위험에 빠뜨리므로 POW에 비해 에너지 소비를 크게 줄이고 네트워크 보안과 인센티브를 네트워크 보안과 조정합니다.

  위임 된 스테이크 증명 (DPO) 및 투표 메커니즘

  DPOS (Delegated Proof of Stake)는 토큰 소지자가 자신을 대신하여 거래를 검증하기 위해 제한된 수의 대표 또는 증인을 선출하는 투표 기반 거버넌스 모델을 소개합니다. 이 선출 된 노드는 회전 일정에서 블록을 생성 할 책임이 있습니다.
• 토큰 보유자는 스테이크 토큰을 사용하여 대표에 투표합니다
• 최고 후보자 (예 : EOS의 21)는 블록 생산자가됩니다.
• 제작자는 예정된 간격으로 블록을 만들고 서명합니다.
• 생산자가 블록을 생산하지 않으면 투표 및 교체 이 시스템을 사용하면 트랜잭션 처리가 빠르고 처리량이 높아지지만 소규모 유효성 검사기 그룹에 의존하여 중앙 집중 위험을 증가시킵니다.

  실제 비잔틴 결함 공차 (PBFT) 및 기타 변형

  PBFT (실제 비잔틴 결함 공차)는 허가 된 블록 체인 및 일부 하이브리드 모델에 사용됩니다. 일부 노드가 악의적으로 행동하거나 실패하더라도 합의를 보장합니다. PBFT는 단일 상태에 동의하기 위해 노드 간의 일련의 메시지 교환을 통해 작동합니다.
• 하나의 노드는 리더 (1 차) 역할을하고 다른 노드는 복제품입니다.
• 클라이언트는 기본에 요청을 보냅니다.이 요청은 모든 복제품으로 방송됩니다.
• 노드는 라운드로 메시지를 교환합니다 : 사전 준비, 준비 및 커밋
• 노드가 충분한 일치하는 메시지 (2f+1, 여기서 F가 결함이있는 노드 수)를 수신하면 결과를 촉진합니다. PBFT는 신속하게 최종성을 달성 하고 알려진 참가자가있는 네트워크에서 효과적이지만, 노드 간 통신이 많기 때문에 확장 성이 제한되어 있습니다.

  다른 합의 모델 및 하이브리드 접근법

  기본 모델 외에도 몇 가지 대안 및 하이브리드 컨센서스 메커니즘이 존재합니다. 권위 증명 (POA)은 사전 승인 된 신원 검증 된 유효성 검사기에 의존하여 개인 또는 컨소시엄 블록 체인에 적합합니다. Solana가 사용하는 History of History (POH) 는 검증 가능한 지연 기능을 사용하여 트랜잭션을 사용하여 역사적 기록을 만들어 처리량을 향상시킵니다. 공간 증명 (pospace) 및 POC (Proof of Appear) (POC)를 통해 참가자는 사용 가능한 디스크 공간을 합의에 참여할 수있는 리소스로 사용할 수 있습니다. 일부 플랫폼은 메커니즘을 결합합니다. 예를 들어, 이더 리움은 블록 검증을 위해 POS를 사용하지만 무작위성과 슬래시 조건을 통합하여 보안을 향상시킵니다. 각 모델은 분산, 보안 및 확장 성 사이의 상충 관계에 균형을 이룹니다.

  노드가 합의 규칙을 시행하는 방법

  블록 체인 네트워크의 모든 노드는 프로토콜 소프트웨어에 포함 된 동일한 합의 규칙을 실행합니다. 새 블록이 도착하면 노드는 수락하기 전에 일련의 검사를 수행합니다.
• 블록의 모든 트랜잭션의 암호화 서명을 확인하십시오
• 기존 원장을 확인하여 이중 지출이 발생하지 않도록하십시오.
• HASH 블록이 현재 난이도 대상 (POW)을 충족하거나 검증기가 올바르게 선택되었는지 확인하십시오 (POS)
• 체인 연속성을 유지하기 위해 이전 블록 참조를 검증하십시오 검사가 실패하면 노드는 블록을 거부하고 전파하지 않습니다. 이 자율적 검증은 준수 블록 만 허용되도록하여 네트워크 전체 계약을 강화합니다.

  자주 묻는 질문

  노드가 블록의 유효성에 대해 누워 있지 않도록하는 것은 무엇입니까? 노드는 동일한 합의 규칙을 사용하여 모든 블록을 독립적으로 확인합니다. 노드가 잘못된 블록을 전파하려고하면 다른 노드가 거부됩니다. 잘못된 블록이 허용되지 않기 때문에 부정직 한 노드는 이점이 없으며 블랙리스트에 올 수 있습니다.

  일부 노드가 오프라인 상태 인 경우 합의를 달성 할 수 있습니까? 예. 대부분의 합의 메커니즘은 특정 수의 비활성 또는 결함 노드를 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 예를 들어, POS와 PBFT는 활성 노드의 3 분의 2 이상이 정직하고 연결되어있는 한 작동 할 수 있습니다.

  작업 증명에서 가장 긴 체인은 어떻게 결정됩니까? 가장 긴 체인은 가장 누적 된 작업 증명을 가진 체인이며, 반드시 가장 많은 블록이있는 것은 아닙니다. 노드는 항상 가장 큰 총 컴퓨팅 노력을 나타내는 체인을 확장하여 네트워크 전체의 정렬을 보장합니다.

  모든 블록 체인은 동일한 합의 규칙을 사용합니까? 다른 블록 체인은 목표에 따라 다른 합의 메커니즘을 구현합니다. Bitcoin POW, Ethereum을 사용하고 POS를 사용하고 Ripple은 신뢰할 수있는 유효성 검사기를 기반으로 한 컨센서스 프로토콜을 사용하며 IOTA는 코디네이터 기반 합의와 함께 DAG (Directed Acyclic Graph)를 사용합니다.