합의란 무엇인가?

합의 알고리즘은 블록체인 네트워크와 같은 분산형 시스템이 모든 네트워크 참여자들 사이에서 시스템의 단일 상태에 대한 합의를 달성하기 위해 사용하는 방법이다. 
즉, 네트워크의 모든 노드가 블록체인의 현재 상태에 동의하도록 하기 위한 메커니즘이다.

 

Proof of Work (PoW): 작업 증명

Proof of Work (PoW)는 가장 오래되고 널리 알려진 합의 메커니즘으로, 비트코인과 같은 초기 블록체인 네트워크에서 사용된다. PoW의 핵심은 네트워크의 각 노드가 복잡한 수학 문제를 해결하여 블록을 생성하는 것이다. 이 수학 문제를 해결하기 위해서는 많은 계산 자원과 에너지가 필요하다. 이러한 작업을 통해 네트워크는 특정 블록이 유효하다는 것을 증명하고, 해당 블록을 체인에 추가하게 된다.

PoW의 장점은 네트워크의 안전성을 보장하는 데 있다. 수학 문제를 해결하기 위해 많은 자원이 필요하기 때문에, 악의적인 참여자가 네트워크를 공격하는 것은 비용적으로 매우 부담스럽다. 그러나 단점으로는 많은 에너지를 소비하고, 트랜잭션 처리 속도가 느리다는 점이 있다.

 

Proof of Stake (PoS): 지분 증명

Proof of Stake (PoS)는 PoW의 에너지 효율 문제를 해결하기 위해 등장한 합의 메커니즘이다. PoS에서는 새로운 블록을 생성할 권한을 얻기 위해 노드가 자신의 토큰을 '스테이킹'한다. 스테이킹된 토큰의 양과 기간에 따라 블록 생성 권한이 주어지며, 이를 통해 네트워크는 합의를 이루게 된다.

PoS의 주요 장점은 에너지 소비가 훨씬 적고, 네트워크 유지 비용이 낮다는 점이다. 또한 PoW와 달리, 네트워크의 안전성을 확보하기 위해 자원의 낭비 없이 효율적으로 블록을 생성할 수 있다. 다만, PoS는 부유한 참여자가 더 많은 블록 생성 권한을 갖게 되는 '부의 집중' 문제가 발생할 수 있다는 단점이 있다.

 

Proof of Authority (PoA): 권위 증명

Proof of Authority (PoA)는 신뢰할 수 있는 소수의 노드가 블록을 생성하는 방식으로, 주로 프라이빗 블록체인이나 허가형 블록체인에서 사용된다. PoA에서는 블록 생성 권한을 가진 노드가 사전에 검증된 신뢰할 수 있는 노드라는 전제 하에, 블록을 빠르고 효율적으로 생성할 수 있다.

PoA의 장점은 매우 빠른 트랜잭션 처리 속도와 높은 효율성이다. 신뢰할 수 있는 소수의 노드만이 블록을 생성하기 때문에, 합의 과정에서 발생하는 지연을 최소화할 수 있다. 하지만 이는 중앙화된 특성을 지니고 있어, 블록체인의 탈중앙화라는 본래의 목적과는 거리가 멀어질 수 있다는 한계가 있다.

 

Proof of History (PoH): 시간 증명

Proof of History (PoH)는 시간의 순서를 증명하는 메커니즘으로, 특히 Solana 블록체인에서 사용되고 있다. PoH는 블록체인의 이벤트와 트랜잭션이 특정 시간대에 발생했음을 암호학적으로 증명하기 위해 고안되었다. PoH의 핵심은 암호화 해시 함수의 반복적인 계산으로, 각 이벤트나 트랜잭션의 순서를 명확하게 기록하고 네트워크 참여자들이 이를 신뢰할 수 있게 만든다.

PoH는 노드 간의 시간 동기화 문제를 해결함으로써 Solana가 높은 트랜잭션 처리량을 달성할 수 있게 한다. 이를 통해 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있는 구조가 마련되며, Solana는 초당 수천 건 이상의 트랜잭션을 처리하는 높은 효율성을 자랑한다.

각 합의 알고리즘은 나름대로 장단점이 있으며, 알고리즘의 선택은 블록체인 네트워크의 보안, 확장성, 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있다.