피어코인
피어코인(Peercoin) 또는 피피코인(PPCoin)은 지분증명 및 작업증명 시스템을 모두 사용하는 피투피 암호화폐이다. 피어코인에서 사용하는 증명방식인 지분증명은 써니 킹과 스콧 나달이 발명하고 2012년 피어코인에서 처음 구현된 대체 합의 알고리즘이다.
목차
개요
피어코인은 피투피(Peer-to-Peer) 암호화폐로 사토시 나카모토의 비트코인에서 유래되어 설계되었다. 2008년 비트코인이 만들어진 이후, 비트코인의 증명 방식인 작업증명은 피어코인의 주요 설계였다. 하지만 이후 피어코인은 지분증명(Proof of Stake)이 작업증명(Proof of Work) 보다 효율적이라는 것을 깨닫고 증명방식을 지분증명 방식으로 대체하게 되며, 대부분의 네트워크 보안을 지분증명 방식을 통해 대체하게 됐다. 그렇기 때문에 무수한 연산 작업을 통해 전력량이 과도하게 사용해야 하는 작업증명 방식이 아닌 보유한 지분율에 따른 의사결정 권한을 주는 지분증명 방식을 사용하는 피어코인의 네트워크 보안 수준이 높다. 또한 장기적으로 에너지 소비량에 의존하지 않으므로 에너지 효율성이 높기 때문에 비용 경쟁력이 더 높은 피투피 암호화폐를 제공할 수 있다. 이러한 지분증명 방식은 코인 연령을 기반으로 하여 비트코인과 유사하지만 검색 공간이 제한되어 있는 해싱 방식을 통해 각 노드에 의해 생성되며, 블록체인 기록과 트랜잭션 정산은 중심적으로 알려진 체크포인트 메커니즘에 의해 더욱더 보호된다.
특징
코인 연령
피어코인은 코인 연령(Coin Age) 계산을 용이하게 하기 위해 각 거래에 타임스탬프 필드를 도입했다. 블록 타임 스탬프 및 트랜잭션 타임스탬프 관련 프로토콜이 강화되어 코인 연령 연산을 보장한다. 이러한 코인 연령 개념은 적어도 2010년 초에 비트코인의 창시자 사토시 나카모토에 의해 알려졌다. 코인 연령 개념은 비트코인의 보안 모델을 구성하는 데 중요한 역할을 차지하지는 않았지만, 코인 거래시 거래의 우선 순위를 돕기위해 사용되었다. 코인 연령은 단순히 통화량 곱하기 보유기간으로 정의된다. 간단한 예로 밥이 앨리스로부터 코인 10개를 받아 90일 동안 보관했다면, 밥이 900일의 코인을 축적했다고 생각하면된다. 게다가, 밥이 앨리스로부터 받은 동전 10개를 쓸 때, 밥이 이 코인 10개로 축적된 코인 연령이 소비되었다(또는 파괴되었다)고 말한다.
지분증명
피어코인의 보안 방식은 지분증명(Proof of Stake) 방식을 사용하므로 에너지 소비에 의존할 필요가 없다. 기존의 비트코인과 그 이후의 대부분의 암호화폐들의 증명방식으로 작업증명을 사용했다. 작업 증명의 특성은 목표값 이하의 해시를 찾는 과정을 무수히 반복함으로써 해당 작업에 참여했음을 증명하는 방식이다. 작업증명은 사토시 나카모토의 주요 돌파구를 탄생시키는데 도움이 됐지만, 작업증명은 시간이 지남에따라 채굴난이도가 높아지면서 개인 채굴자는 채굴을 할 수 없는 수준까지 도달했다. 또한 연산에 필요한 고사양 장비가 필요하고 과도한 전력소모로 인한 에너지 낭비가 심하다. 이러한 특성 때문에 코인 채굴을 하기위한 네트워크 운영에 따른 비용 상당히 발생하고 이에대한 부담을 감당해야한다. 또한 비트코인 네트워크에서 민팅의 비율이 둔화되면서, 결국엔 기본 보안수준을 유지하기 위해 거래 수수료 인상에 압력을 넣게 되는 상황이 발생했다. 하지만 지분증명 방식은 에너지 소비에 의존할 필요가 없기 때문에 작업증명에서 발생하는 부담을 해결할 수 있다. 지분증명의 개념은 2011년 초에 비트코인 커뮤니티에서 논의 되었다. 지분증명은 해당 암호화폐를 보유하고 있는 지분율에 비례하여 의사결정 권한을 주는 합의 알고리즘이다. 작업증명과 다르게 작업량이 아닌 지분에 비례하여 블록에 기록할 권한이 더 많이 부여되는 것이다. 그러므로 지분증명이 적용된 암호화폐 보유자는 보유한 지분에 따라 채굴에 성공할 확률이 결정되는 방식이다.
블록생성
피어코인의 설계에서 네트워크 생성률이 갑자기 급등하지 않도록 작업증명 해시 대상과 지분증명 해시 대상 모두 비트코인의 2주 조정 주기보다는 지속적으로 조정하고 있다. 하이브리드 설계에서 블록은 작업증명과 지분증명의 두 가지 유형으로 구분된다. 새로운 유형의 블록에 있어서 지분증명은 코인스테이크(비트코인의 특수 거래 코인베이스의 이름을 따서 명명)라는 특수 거래이다. 동일인 거래 블록 소유자는 거래에서 네트워크를 위한 블록을 생성하고 취득 증명서를 위한 채굴이라는 특권을 얻으면서 코인 연령을 소비한다. 코인스테이크의 첫 번째 입력을 커널(kernel)이라고 하며 특정 해시 대상 프로토콜을 충족하기 위해 필요하므로, 지분증명 방식의 블록 생성을 작업증명 방식의 블록과 유사한 확률적 프로세스로 만든다. 그러나 중요한 차이점은 해싱 작업이 작업 증명과 같이 무제한 검색 공간 대신 제한된 검색 공간(특히 초당 1개의 해시)을 통해 수행되므로 상당한 에너지 소비는 발생하지 않는다는 점이다. 지분 커널이 충족해야 하는 해시 타겟은 커널에서 소비되는 단위 코인 연령당 목표치이다(모든 노드에 적용되는 고정 목표값인 비트코인의 작업증명 목표치와는 대조적으로). 따라서 커널에서 코인 연령이 많이 소비될수록 해시 대상 프로토콜을 더 쉽게 충족할 수 있다. 예를 들어, 만약 밥이 100만큼의 코인 연령을 누적하여 이틀 안에 커널을 생성하기를 기대하는 지갑-출력이 있다면, 앨리스는 할 수 있게된다는 것이다. 대략 그녀의 200년 암호화폐 지갑 출력이 하루 안에 커널을 만들어낼 것으로 예상한다.
채굴
비트코인의 작업증명 채굴외에 지분증명 블록에도 새로운 채굴 과정이 도입된다. 지분증명 블록은 코인스테이크 거래에서 소비된 코인 연령을 기준으로 코인을 채굴한다. 소비되는 코인 당 1%의 민팅은 낮은 미래 인플레이션율을 발생시키기 위해 선택된다. 피어체인은 초기 채굴을 용이하게 하기 위해 작업증명을 채굴 프로세스의 일부로 유지했지만, 순수한 지분증명 시스템에서 초기 채굴은 기업공개(IPO)와 유사한 프로세스를 통해 제네시스블록에 완전히 시딩될 수 있다.
프로토콜
어떤 경쟁 블록체인이 메인 체인으로 승리하는지를 결정하는 프로토콜은 소비된 코인 연령을 사용하기 위해 전환된다. 여기서 블록체인 안에 모든 트랜잭션은 블록의 점수를 위한 소비된 코인연령에 기여한다. 총 소비 코인 연령이 가장 높은 블록체인을 메인체인으로 선택한다. 비트코인의 메인체인 프로토콜안에서 작업증명을 사용하는 것과 대조적으로, 블록체인 전체 작업은 메인체인을 결정하는데 사용된다. 이 설계는 좋은 노드가 네트워크 채굴 전력의 51% 이상을 제어할 때에만 시스템이 안전하다고 간주되는 비트코인의 51% 가정에 대한 우려를 완화해준다. 그이유의 첫째로, 상당한 지분을 통제하는 데 드는 비용이 상당한 채굴력을 획득하는 비용보다 더 높을 수 있다. 따라서 이러한 강력한 기업에 대한 공격 비용이 증가할 수 있다. 그리고 둘째로, 공격시 공격자의 코인 연령이 소비되므로 코인 연령이 낮아질 수 있다. 공격자는 트랜잭션이 메인체인으로 들어가지 못하도록 계속차단하기 어렵다는 이유가 있다.
체크포인트
메인체인을 결정하기 위해 전체 소비된 코인 연령 사용의 단점 중 하나는 역사의 전체 블록사슬에 공격 비용을 절감한다는 것이다. 비록 비트코인이 역사상 상대적으로 강력한 보호책이 있어도 나카모토는 여전히 체크포인트 이전 블록체인의 일부에 대한 가능한 모든 변화를 방지하고 블록체인의 역사를 공고히 하는 기구로 2010년에 체크포인트를 도입했다.
또 다른 관심사는 공격 이중지출 비용이 인하될 수 있었다는 것 뿐만 아니라 공격자가 그냥 코인 연령의 일정 금액을 축적하고 블록체인의 개편을 할 수도 있다는 것이다. 이러한 시스템에서 상거래를 실용적으로 하기 위해, 피어코인은 블록체인을 동결하고 거래를 마무리하는 역할을 하는 일을 매일 짧은 간격으로 중심적으로 방송되는 체크포인트의 추각 양식을 도입했다. 체크포인트의 새로운 유형은 비트코인의 경보시스템과 유사하다.
로리는 비트코인은 체킹포인트로 분산되지 않는 메커니즘이 분포된 컨센서스 문제가 완전히 해결되지 않았음을 주장했다. 피어코인은 실용적으로 분포된 체킹포인트 프로토콜을 설계하려고 시도했지만 네트워크 분할 공격에 대비한 안전한 보안이 어렵다는 것을 발견했다. 방송된 체킹포인팅 메커니즘이 중앙 집중화의 한 형태이지만, 분산된 솔루션 제공되기 전에 수용할 수 있는 것을 고려해야한다.
또 다른 기술적인 이유는 중앙 방송 체킹포인팅의 사용을 수반한다는 것이다. 지분증명 블록이 각 노드의 로컬 데이터베이스 블록트리(block tree)에 받아들여지기 전에 서비스 거부 공격 코인스테이크 커널(coinstake kernel)의 유형에 맞서 방어하기 위해서 반드시 확인해야한다. 비트코인 노드의 데이터모델 때문에(특히 거래지표) 체킹포인팅의 마감은 블록트리로 블록을 수락하기 전에 각 코인스테이크 커널의 연결을 확인하는 모든 노드의 기능을 보장하기 위해 필요하다. 위의 실제적인 고려 사항으로 인해 피어코인은 노드의 데이터 모델을 수정 안하지만 대신에 중앙 체킹포인팅을 사용하기로 결정했다. 피어코인의 해결책은 최소연령을 필요로하는 코인 연령의 계산을 0 이하로 계산되는 코인 연령은 1개월로 계산하는 것처럼 수정하는 것이다. 그러면 중앙 체킹포인팅은 모든 노드를 한 달 이전의 과거 거래에 동의 할 수 있도록하는 데 사용되므로, 1개월 이상 전의 출력 반드시 사용해야 한다. 따라서 0이 아닌 코인 연령이 요구되므로 코인스테이크 커널의 연결확인을 허용한다.
블록서명 및 중복지분 프로토콜
각 블록은 복사 공격자에 의해 사용되는 동일한 증거의 지분을 방지하기 위해 소유자가 반드시 서명해야한다. 중복지분 프로토콜은 디도스(DoS) 공격과 같은 블록의 다수를 생성하는 하나의 증거의 지분을 사용하는 공격자에 대한 방어하도록 설계되었다. 각 노드는 본 코인스테이크 거래의 모든 쌍(커널, 타임스탬프를 수집한다. 수신된 블록이 다른 이전에 수신 블록으로 중복 쌍을 포함하는 경우 후속 블록이 고아블록(orphan block)으로 수신 될 때까지, 피어코인은 중복지분 블록을 무시한다.
효율성
작업증명의 조폐율이 0에 가까워지면 작업증명 블록을 조폐할 동기 점점 줄어든다. 이러한 장기적 시나리오에서는 관심 없는 채굴자들이 작업증명 블록 채굴을 중단함에 따라 네트워크의 에너지 소비량이 매우 낮은 수준으로 떨어질 수 있다. 비트코인 네트워크는 거래량/수수료가 에너지 소비를 유지할 수 있을 만큼 높은 수준으로 상승하지 않는 한 그러한 위험에 직면해 있다. 피어코인의 설셰에서는 에너지 소비가 제로로 접근하는 경우에도 네트워크는 여전히 지분증명에 의해 보호된다. 암호화폐가 만약 작업증명에 있는 소비가 0에 접근이 허용된다면, 피어코인은 장기적인 에너지 효율의 암호화폐를 소집한다.
경제성
피어코인은 비트코인의 드롭인 대체품으로 불렸다. 피어코인은 블록체인이 무기한으로 작동할 수 있는 방식으로 비트코인의 주요 보안 결함을 해결하는 대체 합의 알고리즘을 블록체인에 제공하기 때문에 이 레이블이 적합하다. 그러나 피어코인은 시스템 뒤의 경제와 관련하여 비트코인과 크게 다르다.
공급 한도
비트코인은 생산할 수 있는 최대 1,200만 코인의 공급한도를 가지며 채굴자에 대한 작업증명 블록 보상은 시간이 지남에 따라 0이 될 때까지 줄어든다. 그러나 피어코인은 공급에 대한 엄격한 제한이 없다. 지분증명 보상방식은 시간이 지남에 따라 줄어들지 않으며 연간 약 1%의 비율로 지분의 규모에 따라 비례적으로 코인 보유자에게 분배된다. 이 프로세스는 이해관계자들이 채굴 과정에 참여하도록 지속적으로 인센티브를 제공하기 위해 영원히 지속되도록 설계되었다. 이는 피어코인의 공급이 새로운 코인 생산이 중단되는 종점이 없기 때문에 무제한이라는 것을 의미한다.
분명히, 피어코인의 전체 코인 공급량은 매년 1% 씩 증가하지 않는다. 채굴 프로세스에 참여하는 이해관계자만이 지분에 대한 1%의 이자를 받는다. 하지만 채굴을 거부하는 관계자는 이자를 받지 못한다. 예를 들어 블록체인의 총 공급량이 1,000,000 코인인 경우 전체 금액의 1%는 10,000 코인이다. 네트워크의 모든 이해관계자에 발행되고 있고 모든 단일 코인이 발행되고 있다고 가정하고, 총 1,000,000 개의 코인 중 200,000 개의 코인만 사용되는 경우 지분증명 보상으로 공급되는 연간 인플레이션은 약 2,000개의 코인이어야한다. 네트워크에 있는 모든 코인이 채굴 과정에 참여하는 데 사용 된 경우에만 10,000 개의 동전을 생산할 수 있다. 이해당사자들이 발행한 코인의 수가 실제로 존재하는 것보다 훨씬 적기 때문에, 새로운 코인을 통해 생성되는 연간 인플레이션도 크게 줄어든다. 네트워크가 안전한 것으로 간주되기 위해 모든 코인을 발행할 필요는 없지만, 참여율이 높을수록 네트워크의 보안 및 분산이 증가한다.
보상 비율
피어코인 개발자들은 종종 왜 1%를 5% 또는 심지어 10%와 같은 임의의 숫자로 증가시키지 않는지에 대한 질문을 받는다. 일반적으로 제공되는 주장은 높은 보상 비율이 더 많은 사람들이 채굴에 참여하도록 장려한다는 것이다. 또는 아이디어를 제안하는 사람이 네트워크의 장기적 상태를 위해 무엇이 최선인지에 대해 이익을 얻는 것에 더 신경을 쓴다. 채굴 보상 비율을 더 높은 수준으로 높이는 것은 많은 면에서 좋지 않을 수 있다. 이미 앞서 언급했듯이 모든 이해관계자가 채굴에 참여하는 것은 아니다. 그러나 채굴을 거부하는 것은 이해관계자가 연간 인플레이션을 따라가지 못하게 하고 결과적으로 네트워크에서의 그들의 전반적인 소유 비율은 시간이 지남에 따라 감소하는 반면 채굴을 하는 이해관계자들은 소유 비율을 증가시킬 것이다. 소유권 비율이 비지분자에서 지분자로 바뀌는 것은 느리지만, 그 비율은 연 1%에 불과하기 때문이다. 그러나 10%와 같은 높은 채굴 보상을 채택하는 것은 이러한 변화를 악화시킬 것이다. 채굴 보상의 극단적인 변화는 아직 채굴을 시작하지 않은 이해당사자들의 희생으로 결국 채굴자들에게 혜택을 줄 것이다. 채굴업자는 매년 10%씩 지분을 늘리기 시작하여 사실상 가치를 비채굴업자에서 채굴업자로 훨씬 빠르게 전환하게 된다. 비지분자가 보유한 코인의 수는 블록 보상에 참여하지 않아 정체 상태를 유지한다. 동시에, 채굴자들은 매년 소유하는 코인의 수를 급격하게 증가시켜 네트워크에 대한 통제력을 높일 수 있을 것이다. 이는 네트워크를 중앙 집중화하는 데 효과가 있을 뿐만 아니라, 제대로된 가치 저장소의 역할을 하는 암호화폐를 만들어내지 못한다. 사람들이 그들의 자산을 적절히 통화로 저장할 수 있으려면, 그것의 인플레이션율은 충분한 희소성을 제공하기 위해 잘규제되어야한다. 통화는 충분히 부족하지 않을 경우, 통화에 저장된 모든 자산을 시간이 지남에 따라 평가절하하게된다. 따라서 피어코인은 궁극적으로 지속적으로 증가할 무제한적인 공급량을 가지고 있지만, 연간 인플레이션율은 이해당사자들에게 블록을 만들어낼 충분한 동기를 제공하는 것과 일정 수준의 희소성을 유지할 수 있을 만큼 충분히 낮게 유지하는 것 사이에서 균형을 유지하는 행위이기 때문에 피어코인은 가치 저장의 수단으로 사용 될 수 있다. 원칙적으로, 이해당사자들은 그들이 원하지 않는다면 돈을 벌도록 요구되어서는 안된다. 그렇지 않을 경우 매년 상당한 가치를 잃게 하여 참여하도록 강요하는 것은 더 지속 가능한 인플레이션율로 비채굴자를 다른 블록체인 네트워크로 밀어내는 결과를 초래할 가능성이 높다. 때때로 이해관계자가 참여하지 않는 정당한 이유가 있을 수 있다. 예를 들어, 그들은 코인의 보안에 대해 우려하거나 일시적으로 그들의 코인의 일부를 다른 곳에 투자했고 그것을 마친 후에 다시 피어코인으로 돌아올 것이다. 마지막으로 채굴보상을 늘리면 피어코인의 시가총액과 가격 또한 좋지 못한 영향을 받을 것이다. 만약 이해당사자들이 이익을 위해 시장에서 지속적으로 많은 코인을 채굴하고 판매한다면, 이것은 공급을 부풀리게 되고 수요를 압도하는 상황을 초래할 것이다. 시중에 코인이 너무 많으면 희소성이 떨어지고 구매자가 충분치 않으면 가격을 낮추어 피어코인에 부정적인 영향을 줄 것이다. 이것이 피어코인이 인플레율을 낮은 1%로 유지하는 이유이다.
배포 문제
지분증명으로만 운영되는 블록체인에서 인식되는 문제는 동전을 올바르게 배포하기가 훨씬 어렵다. 순전히 지분증명 블록체인을 처음 만들 때, 코인의 전체 공급을 동시에 생성해야한다. 이 공급은 보통 네트워크의 지분을 구매하는 많은 투자자들에게 분배된다. 그러나 이것은 소수의 개인 투자자가 소유하고 운영하는 블록체인을 생성한다. 이와 같은 블록체인은 초기 코인이 충분한 그룹의 사람들에게 배포되지 않았기 때문에 처음부터 중앙 집중화된다. 이와 같은 시나리오에서 네트워크 보안은 소규모의 중앙 집중식 그룹에 의해 제공된다. 일부 프로젝트에서는 향후 개발 작업에 자금을 제공하기 위해 많은 수의 코인을 개발자에게만 배포 할 수도 있다. 이 불균일하고 불공평하게 분산 된 블록체인은 제대로 분산 된 네트워크를 나타내지 않으므로 가능한 한 안전하지 않다. 그들은 충분히 넓은 분포를 보장하기 위해 적절한 조치를 취한 블록체인을 선호하지 않아야한다. 또한, 순수한 지분증명 블록체인에서 채굴 과정에서 새로 생성된 코인은 기존 보유자에게만 배포 할 수 있다. 이 때문에 새로운 코인이 시장에 진입 할 수 있는 유일한 방법과 다른 사람들이 코인을 구매할 수 있는 유일한 방법은 이해 관계자가 새로운 코인을 거래소에서 판매하는 것이다. 예를 들어, 작업증명을 통해 채굴자들은 채굴 작업비용을 지불하기 위해 거래소에서 얻은 동전의 상당 부분을 판매해야한다. 이 판매는 구매를 위해 시장에 새로운 동전의 지속적인 공급원을 제공하고 거래소에서 거래 유동성을 증가시킨다. 반면에 지분증명 채굴은 수행하기에 비용이 적게 들기 때문에, 채굴자는 반드시 새로 얻은 동전을 판매할 필요는 없다. 새로운 동전을 판매해야하는 비용이 많이 드는 전기 요금이 없기 때문이다. 이것은 발행인이 자신이 획득한 모든 코인을 보유할 수있게 해주므로 새로운 사람들이 코인을 얻기가 어려워지는 분배 문제를 만든다. 대부분의 코인은 쉽게 구매할 수 있는 거래소 대신 개인 지갑으로 이해 관계자가 보유하게되므로 채택을 방해한다. 이해 당사자들이 때때로 동전을 판매하도록 장려하는 메커니즘은 이러한 분배 문제를 완화하는 데 도움이 될 것이다.
동영상
각주
참고자료
- 피어코인 공식 홈페이지 - https://www.peercoin.net/
- 피어코인 백서 - https://www.peercoin.net/whitepapers/peercoin-paper-kr.pdf
같이 보기
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