비트코인처럼 퍼블릭 블록체인이 많이 채택하고 있는 작업증명(PoW·Proof-of-Work) 방식의 합의 알고리즘은 장점도 있지만 단점도 많다. 이에 대한 해결책으로 지분증명(PoS·Proof-of-Stake) 방식을 주목한다. 물론 그렇다고 PoS가 완전한 해결책은 아니다.

PoS의 기본적인 문제점은 ‘빈익빈 부익부’를 극대화 시킨다는 것이다. 지분을 많이 가질수록 영향력이 크기 때문에 암호화폐를 선점한 선도자(first mover)는 가만히 앉아서 더 많은 이득을 보는 구조가 된다.

더 큰 문제는 지분 보유자들이 어떤 블록에 합의를 해 주든 자신의 선택에 대한 위험 부담이 없다(Noting at Stake)는 것이다.



지분 보유자들에게 위험 부담이 없다는 것이 왜 치명적 단점으로 꼽힐까? 업계에서는 ‘사장님을 때리고도 회사에 계속 다닐 수 있는 문제’라고 비유한다.

블록체인은 하드포크(fork)라는 것이 발생한다. 새로운 블록이 생성되는 과정에서 하나가 아닌 여러 블록이 만들어지는 경우다. 만약 기존 블록(부모 블록)에서 새로운 블록(자식 블록)을 연결할 때, 해커가 이중지불을 통해 정당한 거래(참인 블록)와 정당하지 않은 거래(거짓인 블록)를 동시에 만들 수 있다.

작업증명(PoW)는 2개의 블록 중 거짓인 블록을 따라서 그 다음을 블록을 만들게 되면 나중에 자신이 만든 블록을 인정받지 못하게 된다. 자신이 열심히 만든 블록이 체인에서 사라지게 되면 블록생성에 따른 인센티브도 없어져 손해가 크다. 그래서 참여 노드는 블록의 정당성을 엄밀히 따진 후 참인 체인만 받아들인다. 참여자들이 선택에 따라 손해를 볼 수 있게 함으로써 체인의 안전성을 유지한다.

반면 지분증명(PoS)은 지분 보유자가 두 블록 모두 지분증명을 했다고 해서 잃는 것이 없다. 블록체인은 채굴된 블록이 다수의 합의를 받기만 하면 인센티브가 주어진다. 지분 보유자들은 블록의 유효성과 관련 없이 일단 합의를 해 주고, 추후에 어떤 것이 선택되든 무조건 이득을 보게 된다. 잘못된 선택에 대해 손해를 보는 것도 없다. 그래서 지분 보유자가 엄정한 선택을 할 유인이 없는 상황이다.

그렇다면 PoW, PoS 등 여러 합의 알고리즘 중 어떤 것이 좋은 것일까?

이에 대한 정답은 없다.

결국 블록체인을 적용할 비즈니스 특성에 맞춰 판단해야 한다. 퍼블릭(비허가형)이냐, 프라이빗(허가형) 이냐 역시 하고자 하는 산업과 비즈니스에 최적화된 것을 선택하는 것이 맞다.

실제로 모네로(Monero), 라이트코인(Litecoin), 이더리움클랙식(Ethereum Classic)은 PoW를 사용한다. 많은 시간과 전력을 쓰지만 신뢰성과 보안성이 더 중요하다고 판단했기 때문이다.

PoW는 먼저 채굴한 사람에게 보상을 주는데, 이 과정이 모두에게 공개되기 때문에 시스템의 투명성(Transparency)이 확보된다. 또 내·외부 공격에 강하기 때문에 보안성도 좋다. 특히 PoW를 옹호하는 곳 중에는 프라이빗 블록체인을 선택한 후 그 안에서 PoW의 문제들을 개선하려고 한다.

반면 대시(DASH), 네오(NEO), 비티씨닷컴(BTC.com) 등은 PoS 방식을 사용한다. PoW의 시간과 에너지 낭비가 심하다고 본 것이다. 시간 문제는 거래의 확장성과 확정성(Finality)에 발목을 잡는다. 네트워크 사용자가 많아질수록 상용화도 어렵다. 결국 속도를 높여 거래량을 늘리는 것에 가치를 둔다면 PoW보다 PoS 방식이 낫다.

만약 블록체인을 오로지 암호화폐 개념으로 사용한다면 신뢰성과 보안성이 좋은 PoW를 먼저 살펴보는 것이 좋다. 그리고 분산형 애플리케이션(DApp)으로 많은 거래량과 활용성을 기대한다면 PoS가 적합하다.

PoW, PoS 외에도 다양한 합의 알고리즘이 만들어지고 있다.

이오스(EOS)는 DPOS(Delegated POS), 질리카(Zilliqa)는 pBFT(practical Byzantine Fault Tolerance) 등을 사용한다. 질리카는 PoW 방식을 쓰지만 pBFT를 통해 작업수행에 필요한 계산량을 제한한다.

이더리움 창시자 비탈릭 부테린은 지난 5월 야심 차게 준비한 캐스퍼(Casper) 코드를 공개했다. 이더리움이 추구하는 PoS의 문제점을 극복하기 위해 개발한 코드다. PoS는 선택에 따른 위험이 없기 때문에 발생하는 문제를 해결하기 위해 거래증명에 참여할 때마다 보증금을 내도록 했다. 그리고 유효하지 않은 거래에 투표를 하면 보증금을 잃도록 만들었다. 지분 보유자들의 신중한 선택을 유도해 거래의 안전성을 이어가도록 한 셈이다.

블록체인 기술은 발전 중이다. 합의 알고리즘도 마찬가지다. 앞으로도 다양한 방식이 나올 것이다.

ICO(암호화폐공개) 분야도 마찬가지다. ICO가 신뢰성을 잃으면서 기존 기업들이 ICO를 하는 리버스 ICO가 부상했다. 리버스 ICO는 기존의 ICO와 달리 프라이빗 블록체인을 채택하기도 한다.

투자자들은 블록체인 프로젝트가 어떤 합의 알고리즘을 택했는지 잘 살펴보는 것이 필요하다. 또 기업은 블록체인의 어떤 합의 알고리즘이 비즈니스 모델에 최적화될 수 있는지 고민하고 잘 선택해야 한다. /이화여대 융합보안연구실

우승호 기자

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