블록 체인의 컨센서스 알고리즘은 무엇이며 그 특성은 무엇입니까?

이 기사에서는 작업 증명, 이해 증명 및 위임 된 이해 증명과 같은 블록 체인 합의 알고리즘을 탐색하여 에너지 효율성, 보안, 확장 성 및 거래 속도를 분석하여 메커니즘 선택의 트레이드 오프를 강조합니다.

2025/03/07 07:24

블록 체인의 컨센서스 알고리즘은 무엇이며 그 특성은 무엇입니까?

핵심 사항 :

• 이 기사는 블록 체인 기술에 사용되는 다양한 합의 알고리즘을 탐색하여 메커니즘, 강점 및 약점에 중점을 둡니다.
• 우리는 작업 증명 (POW), POS (Proof-of State), 위임 된 스테이크 (DPO), 증명 증명 (POA) 및 실제 비잔틴 결함 공차 (PBFT)의 세부 사항을 탐구 할 것입니다.
• 각 알고리즘의 에너지 효율, 보안, 확장 성 및 트랜잭션 속도를 분석합니다. 토론은 또한 특정 합의 메커니즘을 선택하는 데 내재 된 트레이드 오프에 대해서도 다룰 것입니다.

블록 체인의 합의 알고리즘 :

블록 체인 기술은 분산 원장의 무결성과 보안을 보장하기 위해 합의 알고리즘에 크게 의존합니다. 이 알고리즘은 네트워크의 노드가 블록 체인의 유효한 상태에 동의하는 방식을 지시합니다. 다양한 알고리즘은 보안, 확장 성 및 에너지 소비간에 다양한 트레이드 오프를 제공합니다. 눈에 띄는 예를 살펴 보겠습니다.

• 작업 증명 (POW) :

POW는 아마도 비트 코인이 유명하게 사용하는 가장 잘 알려진 합의 메커니즘입니다. 복잡한 암호화 퍼즐을 해결하기 위해 경쟁하는 노드가 포함됩니다. 퍼즐을 해결하는 첫 번째 노드는 다음 번의 트랜잭션 블록을 블록 체인에 추가하고 새로 힌트 된 cryptocurrency로 보상을받습니다. 퍼즐의 어려움은 일관된 블록 생성 시간을 유지하기 위해 동적으로 조정됩니다. 이러한 고유 한 난이도는 보안 측정으로 작용하여 악의적 인 행위자가 블록 체인 기록을 변경하는 데 계산 비용이 많이 듭니다.

POW와 관련된 상당한 에너지 소비는 주요 비판입니다. 퍼즐을 해결하는 데 필요한 강렬한 계산 능력은 큰 탄소 발자국으로 이어집니다. 또한, 컴퓨터 레이스는 대형 채굴 풀에 의해 지배 될 수 있으며, 잠재적으로 중앙 집중화 및 51%의 공격에 대한 우려를 제기 할 수 있으며, 단일 엔터티는 네트워크 해시 속도의 절반 이상을 제어하고 잠재적으로 블록 체인을 조작 할 수 있습니다. 그러나 POW의 분산 된 특성, 공격에 대한 견고성 및 기존의 실적은 많은 암호 화폐에 대한 신뢰할 수있는 옵션입니다. 진입 장벽 (특수 하드웨어 및 실질적인 전기 비용이 필요)은 악의적 인 행위자에 대한 자연스러운 억제 역할을합니다. 더욱이, "최초 발산"자연은 본질적으로 투명하고 검증 가능한 거래 기록을 만듭니다. 분산 된 특성은 또한 단일 엔티티가 네트워크를 제어하지 않아 검열이나 조작의 위험을 줄이는 것을 의미합니다. 그러나 환경 영향은 여전히 ​​큰 도전으로 남아있어 대안 적 합의 메커니즘을 탐색하게됩니다. 높은 계산 전력 요구 사항은 또한 소규모 플레이어를 배제하여 중앙 집중화 문제를 발전시킬 수 있습니다. 마지막으로, POW 기반 블록 체인의 트랜잭션 속도는 종종 다른 알고리즘에 비해 상대적으로 느립니다.

• 스테이크 증명 (POS) :

POS는 POW의 에너지 소비 문제를 해결하는 것을 목표로합니다. POS는 계산 능력에 의존하는 대신 "스테이크"암호 화폐의 양에 따라 유효성 검사기를 선택합니다. 노드 스테이크가 많을수록 다음 블록을 검증하고 보상을받을 가능성이 높아집니다. 이 메커니즘은 자신의 스테이크를 잃는 것이 악의적 인 행동에 대한 중요한 형벌이 될 것이기 때문에 유효성 검사자에게 정직하게 행동하도록 장려합니다.

POS는 POW에 비해 개선 된 에너지 효율을 제공합니다. 감소 된 에너지 소비는 주요 이점으로보다 환경 친화적 인 옵션입니다. 또한, 스테이 킹 메커니즘은 일반적으로 소규모 플레이어가 참여하는 데 저렴하기 때문에보다 분산 된 네트워크로 이어집니다. 그러나 POS는 도전이 없습니다. 유효성 검사기가 페널티없이 여러 체인에 동시에 참여할 수있는 "스테이크 중 아무것도없는"공격에 취약 할 수 있습니다. 이로 인해 네트워크 보안에서 취약성이 발생할 수 있습니다. 또한 더 많은 동전을 가진 부유 한 참가자가 검증자가 될 가능성이 높기 때문에 자산 집중 문제는 여전히 지속됩니다. 선택 과정 자체는 복잡 할 수 있으며, 조작을 방지하고 공정성을 보장하기 위해 정교한 알고리즘이 필요합니다. 마지막으로, 네트워크의 보안은 유효성 검사기의 정직성에 크게 의존하여 POW 시스템에는 전적으로 결석하지 않지만 POS에서 더 두드러진 신뢰 요소를 만듭니다. 이러한 과제에도 불구하고 POS는 POW에 대한 대중의 대안으로 부상하여 보안, 확장 성 및 에너지 효율 사이의 강력한 균형을 제공합니다.

• 위임 된 이해 증명 (DPO) :

DPOS는 토큰 소지자가 대의원에게 투표하여 자신을 대신하여 거래를 검증하기 위해 POS의 변형입니다. 이 접근법은 네트워크를 보호하는 데 필요한 유효성 검사기의 수를 줄임으로써 확장 성과 효율성을 향상시키는 것을 목표로합니다. 거래를 직접 검증하는 모든 토큰 보유자 대신에 선정 된 대표에게 투표권을 위임합니다. 이 대표들은 블록을 검증하고 새로운 블록을 제안 할 책임이 있습니다.

DPO는 POS 및 POW에 비해 확장 성을 제공합니다. 합의와 관련된 계산 오버 헤드를 줄입니다. 적은 수의 검증기는 프로세스를 단순화하고 트랜잭션 속도를 향상시킵니다. 그러나 거래를 검증 할 수있는 권한이 상대적으로 적은 수의 대의원의 손에 집중되어 있기 때문에 중앙 집중화에 대한 우려를 제기합니다. 이로 인해 대의원의 상당 부분이 악의적으로 행동하면 시스템이 공모 및 조작에 취약 해집니다. 또한, 투표 절차 자체는 특히 소수의 강력한 이해 관계자 그룹이 투표권의 상당 부분을 제어하는 ​​경우 조작에 취약 할 수 있습니다. DPOS 시스템은 소아과 투표 구매에 영향을 줄 수 있습니다. 이 힘의 농도는 향상된 속도와 확장 성을위한 상당한 트레이드 오프입니다. 따라서 효율성 이득을 중앙 집중화의 잠재적 위험과 균형을 맞추려면 신중한 고려가 필요합니다. 투표 과정 및 공모를 방지하기위한 투표 과정의 투명성은 DPO 기반 블록 체인의 무결성을 유지하는 데 중요합니다.

• 증명 증명 (POA) :

POA는 계산 능력이나 고정 된 토큰보다는 유효성 검사기의 정체성과 명성에 의존합니다. POA 시스템에서 유효성 검사기는 사전 선택된 엔티티, 일반적으로 명성이 확립 된 조직 또는 개인입니다. 이 유효성 검사기는 정직하게 행동하고 블록 체인의 무결성을 유지하는 것이 신뢰합니다. 이 접근법은 컨센서스 프로세스를 단순화하고 높은 거래 처리량을 달성 할 수 있습니다.

POA의 주요 장점은 속도와 효율성입니다. 단순화 된 합의 메커니즘은 더 빠른 트랜잭션 처리 및 대기 시간을 줄일 수 있습니다. 그러나 신뢰할 수있는 단체에 대한 의존은 중앙 집중화 및 잠재적 검열에 대한 우려를 제기합니다. 유효성 검사기가 악의로 충돌하거나 행동하면 전체 시스템을 손상시킬 수 있습니다. 유효성 검사기의 선택 과정은 중요하며 편견과 조작을 피하기 위해 투명하고 책임이 있어야합니다. 더욱이, 유효성 검사기가 평판 외에 정직하게 행동 할 수있는 강력한 인센티브 메커니즘이 부족하면 시스템의 보안을 약화시킬 수 있습니다. 유효성 검사기에 배치 된 신뢰는 POA를 다른 합의 메커니즘과 구별하는 기본적 특성입니다. 이 고유 한 신뢰 요인은 선택 과정과 유효성 검사기 위법 행위의 결과를 신중하게 고려해야합니다. POA는 개인 블록 체인 또는 권한 네트워크와 같은 특정 사용 사례에서 이점을 제공 할 수 있지만 공개, 분산 블록 체인에 대한 적합성은 의문의 여지가 있습니다.

• 실제 비잔틴 결함 공차 (PBFT) :

PBFT는 소규모 허가 된 네트워크를 위해 설계된 결정 론적 합의 알고리즘입니다. 고정 된 수의 유효성 검사기가 필요하며 각 거래에는 합의에 도달하기 위해 특정 수의 메시지가 필요합니다. 알고리즘은 유효성 검사기의 최대 3 분의 1을 결함이거나 악의적입니다.

PBFT는 높은 보안 및 내결함성을 제공하여 악의적 인 행위자가 유효성 검사기의 3 분의 1 미만이 손상되는 한 시스템을 조작 할 수 없음을 보장합니다. 그러나 확장 성은 심각하게 제한됩니다. 유효성 검사기의 수가 증가함에 따라 커뮤니케이션 오버 헤드가 크게 증가하여 대규모 공개 블록 체인에 적합하지 않습니다. 고정 된 수의 유효성 검사기는 또한 중앙 집중화 문제를 소개합니다. 알고리즘의 결정 론적 특성은 강력한 보안 보증을 제공하지만 변화하는 네트워크 조건에 대한 유연성과 적응성을 제한 할 수 있습니다. PBFT는 신뢰와 보안이 가장 중요한 소규모의 권한이있는 네트워크에 대한 강력한 알고리즘이지만 확장 성 제한으로 인해 대규모 응용 프로그램에 적합하지 않습니다. 알고리즘과 관련된 높은 통신 오버 헤드는 대규모 배포에서 실제 사용을 추가로 제한합니다.

FAQ :

Q : 가장 에너지 효율적인 합의 알고리즘은 무엇입니까?

A : 스테이크 증명 (POS) 및 위임 된 스테이크 증명 (DPO)과 같은 변형은 일반적으로 작업 증명 (POW)보다 훨씬 더 많은 에너지 효율로 간주됩니다.

Q : 확장성에 가장 적합한 합의 알고리즘은 무엇입니까?

A : 위임 된 이해 증명 (DPO) 및 증명 증명 (POA)은 종종 POW 또는 POS보다 더 나은 확장 성을 제공하지만 잠재적 중앙 집중화 비용으로 더 나은 확장 성을 제공합니다.

Q : 스테이크 증명은 작업 증명에 비해 얼마나 안전합니까?

A : POW와 POS는 보안 강점과 약점을 가지고 있습니다. POW의 보안은 계산 능력에 의존하는 반면 POS는 유효성 검사기의 자본에 의존합니다. 각각에는 적극적으로 연구되고 해결되고있는 취약점이 있습니다. 결정적인 "보다 안전한"답변은 불가능합니다.

Q : POS와 DPOS의 주요 차이점은 무엇입니까?

A : POS에서 많은 노드가 유효성 검사에 직접 참여하는 반면, DPO에서는 토큰 소지자가 대의원을 대신하여 자신을 대신하여 검증합니다. 이 차이는 확장 성과 탈 중앙화에 영향을 미칩니다.

Q : 증명 증명은 공개 블록 체인에 적합합니까?

A : POA의 중앙 집중식 특성은 분산 및 검열 저항의 우선 순위를 정하는 공개 블록 체인에 일반적으로 부적합합니다. 개인 또는 권한이있는 네트워크에서 더 일반적으로 사용됩니다.

Q : 실제 비잔틴 결함 공차 (PBFT)의 한계는 무엇입니까?

A : PBFT는 커뮤니케이션 오버 헤드가 높기 때문에 확장 성 제한을 겪으므로 대규모 공개 블록 체인에게는 실용적이지 않습니다. 소규모로 허가 된 네트워크에 가장 적합합니다.

이 상세한 탐색은 블록 체인 기술에 사용되는 다양한 컨센서스 알고리즘에 대한 포괄적 인 이해를 제공합니다. 각 알고리즘 내의 특정 구현 및 지속적인 개발에 대한 추가 연구는 뉘앙스와 진화하는 응용 프로그램을 완전히 파악할 수 있도록 권장됩니다.