위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용

위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용(dPBFT; delegated PBFT; delegated Practical Byzantine Fault Tolerance)은 기존의 프랙티컬 비잔틴 장애 허용(PBFT) 알고리즘에 북키퍼(bookkeeper) 개념을 추가한 합의 알고리즘이다. 간략히 위임 비잔틴 장애 허용(DBFT; Delegated Byzantine Fault Tolerance)이라고 한다. 중국의 이더리움으로 불리는 네오(NEO)가 이 방식을 사용하고 있다.

개요

위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용은 지분증명(PoS) 방식의 이점을 취하여 최소한의 자원을 사용해 하드웨어, 전기, 에너지에 소모되는 높은 전력비용 문제를 해결한 합의 알고리즘이다. 또한 현 블록체인 네트워크를 비잔틴 장애 리스크로부터 보호하면서 작업증명(PoW) 및 지분증명 방식에 존재하는 성능부족과 확장성 문제를 동시에 해결하였다. 위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용 방식은 적은 전력비용, 고성능 및 확장성 확보라는 장점이 있지만 동시에 낮은 인지도라는 단점을 가지고 있다.

사용

• 네오

네오(NEO) - 위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용(dPBFT) 합의 알고리즘을 사용

네오(NEO)가 사용하는 위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용 합의 알고리즘은 네오 코인 소유자들로부터 위임을 받은 대리인들이 투표를 통해 합의에 대규모로 참여할 수 있게 하는 메커니즘이다. 노드를 운영하는 북키퍼의 60% 이상이 동의할 경우에만 합의가 이루어지는 방식이다. 이를 위해 먼저 네오 코인 사용자들은 투표를 통해서 대표자인 북키퍼를 선출한다. 위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용 방식을 통해 선출된 북키퍼들은 블록을 검증할 때마다 랜덤으로 그 중에서 다시 블록 생성자(BP)들이 결정되고, 이 중 3분의 2 이상의 북키퍼들이 검증에 동의하여 합의가 이루어지면, 새로운 블록이 생성된다.

위임 비잔틴 장애 허용 방식을 통해 네오는 높은 효율성과 빠른 속도라는 장점을 취할 수 있다. 투표는 특정한 시간에만 이루어지는 것이 아니라, 실시간으로 계속 진행된다. 위임 비잔틴 장애 허용 알고리즘에서는 새로운 블록을 생성하는 데 약 15~20초 정도가 소요되며, 트랜잭션 처리량은 1초에 최대 1,000건까지 가능하다. 적절한 최적화를 통해 앞으로 네오는 10,000 TPS에 도달할 수 있을 것으로 예상하고 있으며, 이를 기반으로 대규모 상업용 디앱을 지원하려고 한다.

위임 비잔틴 장애 허용 알고리즘은 디지털 아이디 기술과 결합되어 있기 때문에, 북키퍼는 개인 또는 기관의 실명으로 활동이 가능하다. 따라서 사법적 결정으로 인한 동결, 취소, 상속, 회수 및 소유권 이전이 가능하다. 이것은 네오 네트워크에서 컴플라이언스 금융 자산의 등록을 용이하게 한다. 즉, 네오는 디지털 아이디 등 법 규제를 준수하게끔 만드는 컴플라이언스 솔루션을 갖추고 있어, 실물 자산을 블록체인에 등록하고 거래하기 적합하다. 네오에 대해 자세히 보기

평가

위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용의 장점은 속도와 완료성이다. 네트워크에 참여하는 수많은 사람들이 다 검증에 참여하는 것이 아니라, 소수의 대표들끼리 합의를 통해 결정하기 때문에 블록 생성 과정이 훨씬 단순해지고 빨라진다. 현재 네오의 초당 거래 처리량은 평균 1000 TPS이다. 이더리움이 평균 15 TPS임을 볼 때 속도에 있어서는 큰 우위를 가진다.

또한 포크(fork)가 일어나지 않는다. 포크란 네트워크의 노드들이 의견이 일치하지 않을 때 블록체인이 여러 개로 갈라지는 현상을 말한다. 작업증명이나 지분증명 방식에서는 일시적으로 진본이 두 개 이상일 때가 있다. 이 경우에 동시에 서로 다른 유효한 블록이 생길 수 있다. 하지만 결국에는 가장 긴 체인이 진본으로 인정된다. 이런 일시적인 포크는 금방 사라지기는 하지만 거래가 블록체인에 연결되더라도 일정 시간이 지나기 전까지 그 거래를 100% 확정지을 수 없다.또 아예 의도적으로 네트워크의 일부 참가자들이 하드포크(hard fork)를 일으킬 수도 있다. 그러면 네트워크는 두 개로 분리된다.

블록이 생성되는 즉시 확정되는 것을 완료성이라고 한다. 완료성이 중요한 이유는 역시나 제도권에 도입되기 위해서이다. 완료성은 주식시장, 은행 업무 등 복잡하고 규제가 많은 금융 산업에 반드시 필요하다. 어떤한 답이 일시적이라고 하더라도 복수가 존재할 수 있다는 사실은 시스템에 심각한 오류나 실수를 일으킬 수 있기 때문이다. 따라서 기업과 정부 기관의 입장에서는 결정성을 보장하지 않는 이더리움보다 결정성을 가진 네오를 선호할 가능성이 더 높다.

다만 위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용에서는 권력이 특정 노드들에게 집중된다는 문제점이 있다. 수십 개 정도의 노드들이 전체를 대표하는 권한을 가지면 의사결정은 빨라진다. 하지만 담합을 통해 자신들 마음대로 잘못된 거래를 인증할 가능성도 생긴다. 위임 프랙티컬 비잔틴 장애 허용 방식은 속도와 완료성이라는 큰 장점을 가지고 있지만 여전히 검증 노드에 대한 어느정도의 신뢰를 필요로 한다는 한계 또한 내포하고 있다.

참고자료

• "NEO White Paper - A distributed network for the Smart Economy", NEO Documentation
• 송범근, 〈외계어 없이 네오(NEO) 이해하기〉, 《브런치》, 2018-02-01

같이 보기

• 비잔틴 장애 허용
• 프랙티컬 비잔틴 장애 허용
• 네오

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