안녕하세요. 블록체인을 통한 탈중화 된 미래를 꿈꾸는 @bigthumbsup 입니다. 오늘은 이더리움의 로드맵과 그와 관련 확장성 문제를 짧게 다뤄보겠습니다.
이더리움 재단은 왜 POW에서 POS로 전환하려 하는가?
블록체인에는 다양한 합의 알고리즘이 있지만 대표적으로 POW,POS,DPOS 등으로 나눠볼 수 가있습니다. 먼저 작업증명(POW)은 비잔티움 장군 문제에 대한 솔루션을 제시합니다. POW는 마이너가 엄청난 양의 전기와 하드웨어(GPU)를 사용해서 암호화된 퍼즐(수학적 문제)를 풀어 난스라는 정답을 찾으면 블록의 소유권이 생깁니다.
반면 지분증명(POS)이란 자신이 소유한 지분 보유량에 따라 랜덤하게 노드의 합의 결정권이 달라집니다. 블록 생성을 위한 작업은 마인팅(minting)이라 합니다.
POS의 장점은
1. 각종 하드웨어(ASIC)를 사용하지 않아 전기 낭비가 없어 친환경적임
2. 첨단 하드웨어를 갖춘 소수 마이너들이 네트워크를 장악할 우려가 사라짐
3. 안정성 확보. 블록을 취소하는 공격에 덜 취약
4. 샤딩(Sharding)과 플라스마(Plasma) 기술로 인한 확정성(finality)
하지만 Pos를 사용할 경우 발생할 수 있는 공격과 문제점이 여럿 있습니다. 대표적인 문제는 Nothing-at-stake입니다.
Nothing at stake 문제란 블록체인에서 포크(fork)가 발생했을 때 양쪽에 모두 투표하면 가장 많은 보상을 받기 때문에 한쪽에 합의하지 않고 양쪽 모두 포크를 조장하는 문제입니다. 즉 메인 체인이 문제를 빨리 식별하지 못하게 해서 네트워크를 혼란 시킵니다. POS 합의 알고리즘의 가장 큰 문제인 Nothing-at-stake 문제를 해결하기 위해 제시 된 합의 알고리즘은 DPOS가 있습니다.
DPOS(Delegated proof of stake)는 투표를 통해 선출된 대표자들이 블록을 생성하기 때문에 Nothing-at-stake 문제를 해결 할 수 있습니다. 이 외에도 Bribe Attack, Sybil attack, Denial of attack 등의 공격이 가능합니다.
한편 POS의 Nothing-at-stake 문제를 해결 하기 위해 이더리움의 캐스퍼에서는 예치금 제도가 있습니다. 캐스퍼(Casper) 에서는 검증인들은 자신의 stake(지분)을 예치해야지만 검증 과정에 참여할 수 있습니다. 검증 과정을 한 마디로 설명하면 검증인들은 자신들이 생각하는 블록에 배팅을 하게 되고 만약 배팅한 블록이 체인으로 연결이 되면 보상을 받게 됩니다. 반대로 악한 행동(내역을 바꾸거나, 이중 지불)을 하게 되면 예치해 두었던 지분을 몰수당하게 됩니다.
왜 확장성을 해결하기가 어려운가?
확장성 문제를 해결 하기 위해서는 블록 시간을 줄이거나 블록 크기를 늘려 더 많은 트랜잭션을 담아야 합니다. 하지만 블록시간을 단축하거나 블록 크기를 늘리게 되면 거래 처리 속도가 증가하고 이는 블록이 포크가 될 가능성이 높아집니다. 이더리움 메인 넷은 현재 매일 50만건 이상의 트랜잭션을 처리하고 있는데요. 비트코인이 하루 처리하는 트랜잭션이 5만 건을 감안하면 상단한 수치죠. 하지만 처리 속도는 여전히 느리편이고 가스 비용도 더욱 비싸지고 있습니다. 가령 다른 사람에게 토큰을 보내는데 평균 가스 비용만 $2 정도가 듭니다.
하지만 이더리움의 개발 로드맵은 현재 진행형입니다. 대만에서 열린 컨퍼런스에서 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)은 “이더리움 2.0”에 관한 개발 로드맵을 제시하였습니다. 이전에 이더리움은 4가지 단계 (Frontier, Homestead, Metropolis, and Serenity)를 통해 이더리움이 나아가야 할 방향을 제시했습니다.
1 단계: 프론티어(Frontier): 19세기 미국 서부 개척지를 상상하면 이해가 편하실 텐데요. 코인이 채굴되어 이더리움 네트워크를 형성하는 단계입니다.
2단계: 홈스테드(Homestead): 과거 서부의 미국 정부의 땅이 농부들에게 제공되어 정착하고 농지를 개발할 수 있도록 했습니다. 즉, 이더리움의 성장을 위해 여러 가지 기능이 보완되고 업데이트 되는 단계입니다.
3단계: 메트로폴리스(Metropolis): 거대한 도시를 이루는 과정입니다. 이더리움의 인프라가 형성이 되어 본격적으로 성장의 가속도가 붙는 시기죠. 특히 3단계 메트로폴리스에서는 이더리움의 비잔티움(Byzantium)과 콘스탄티노플(Constantonople) 두 단계가 있습니다. 비잔티움 하드포크는 2017년 10월 16일 437만번째 블록을 기점으로 실행되었습니다. 하드포크란 기존 블록체인과 호환되지 않는 새로운 버전의 블록체인으로 업데이트하는 과정을 말합니다. 보통 기술적인 결함을 수정하거나 새로운 기능을 업그레이드하기 위한 목적으로 시행됩니다. 
하드포크는 엄청난 리스크가 동반이 됩니다. 노드들이 전체적으로 업그레이드된 버전을 설치해야 하는 등 복잡한 과정이 많습니다. 만약 실패로 돌아갔다면 하드포크로 인한 새로운 암호화폐가 탄생하게 되는 리스크가 있습니다. 콘스탄티노플(Constantinople)에서는 하이브리드 POW/POS이 진행 됩니다. 비잔티움 진행 시 EIP-86이 포함될 예정이었지만 콘스탄티노플에 포함되었습니다. EIP-86(Ethereum Improvement Protocol)은 사용자가 자신의 개인 키를 더 잘 관리 할 수 있도록 해주는 기능입니다. 또한, 스마트 계약을 통해 트랜잭션 수수료를 지불이 가능합니다.
4단계: 세레니티(Serenity): 모든 변화 후에 평온이 오는 시기입니다. POS로의 전환을 완료하고, Dapp이 어려움 없이 작동 가능한 블록체인 플랫폼이 형성 됩니다.
다음 시간에는 2018 Deconomy에서 비탈릭 부테린이 소개한 뜨끈뜨근한 이더리움 비젼과 캐스퍼에 이야기로 돌아오겠습니다.
감사합니다.
References
https://blog.ethereum.org/2015/03/03/ethereum-launch-process/
https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Design-Rationale
https://medium.com/loom-network/the-state-of-ethereum-scaling-march-2018-74ac08198a36
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