PoW & PoS

Proof of Work(작업 증명 방식)?

- 1세대 블록체인(비트코인)에서 사용 중인 증명 방식으로, Mining 횟수가 Hash Power(해시 파워)에 비례하여 증가한다.

Hash Power를 극대화 하기 위해, Mining에 특화된 장비가 등장했으며 성능 지표로 초당 해시(Hash/Sec)가 사용된다.

 

장점 : 노력에 대한 대가를 받음

단점 : 기계의 소음과 발열로 인해 친환경적이지 않다. 또한, 블록 생성에 있어서 분기(fork)가 자주 발생한다. 51% 공격에 취약하다.

 

PoW 동작 원리

Nonce 값을 차례로 증가시켜가며 Hash를 계산, 난이도(Difficulty)에 맞는 Hash 값에 도달하면 블록을 체인에 붙임

 

PoW 동작 예시

Difficulty : 4 (0x0000으로 시작하는 Hash값에 도달해야 함을 의미)

Block Content(PrevBlockHash, MinerInfo, Transactions, BlockHeight) Hash = 0xfadb014badca

(Block Content + 1) Hash = 0xaddc0187ab3c

(Block Content + 2) Hash = 0x01a5a8cb71dd

(Block Content + 3) Hash = 0x0000cbb36ada (블록 생성)

 

 

Proof of Stake(지분 증명 방식)?

- 친환경적이지 않은 PoW의 단점을 해결하기 위해 제안된 증명 방식으로, Mining(PoS에서는 Minting이라고 일컫는다) 횟수가 Stake(지분)에 비례하여 증가한다. PoS의 대전제는 "지분이 많을 수록 네트워크를 필요로 하고, 잘 유지할 수 있다."로 Nonce 값이 아닌 Stake를 기반으로 동작한다.

 

장점 : 친환경적이며 블록 생성 속도가 빠르고, 분기(fork)가 자주 발생하지 않는다. 51% 공격에 PoW보다 많은 비용이 필요하다.단점 : 지분이 많은 일부 Minter에게 네트워크가 집중화된다. 부익부 빈익빈

 

PoS 동작 원리

PoS의 동작 원리는 다양하다.

 

PoS & PoW Hybrid : Stake(지분)가 많은 사용자에게 낮은 Difficulty 적용, 이후 서로 다른 Difficulty로 Block Mining(채굴) -> 결론적으로 돈이 많을 수록 블록을 빨리 생성함

 

장점 : PoW에 비해 속도가 빠르다

단점 : PoW의 단점을 근본적으로 해결하지 못한다. Nothing at Stake의 한계점이 존재한다.

 

Pure PoS : Ethereum Casper에서 eth 2.0의 Consensus 알고리즘으로 개발중인 상태. Stake(지분)가 많은 사용자를 Minter로 결정, Minter는 Transaction을 모아 Nonce 계산 없이 빠르게 블록을 생성함. -> 결론적으로 돈이 많을 수록 블록을 많이 생성함

 

장점 : 블록 채굴 과정에서 많은 시간이 소요되지 않는다.

단점 : Weakly Synchronous 환경에서만 동작한다. (Minter가 한 명이고, Fork를 방지하기 위해서는 모두 동기화 되어야 한다)

 

PoS 동작 예시(PeerCoin)

PeerCoin은 가장 지분이 많은 사용자에게 블록 채굴 권한이 넘어가는 중앙화를 막기 위해 Coin Age를 사용하고 있다.

Coin Age는 Stake * Age이다. 여기서 사용되는 Age는 블록을 생성하고 30일이 지나고서야 1 Age부터 증가하며, 최대 90 Age를 증가할 수 없다. 또한 Age는 블록을 생성할 때 마다 0으로 초기화 되며, 다시 Minting을 하기 위해 최소 30일을 기다려야 한다.

 

A stakeholder : 50 Stake 보유, 2 Age, 100 Coin Age

B stakeholder : 30 Stake 보유, 6 Age, 180 Coin Age (블록 생성)

C stakeholder : 20 Stake 보유, 8 Age, 160 Coin Age

 

 

 

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