Finality(불변성, 파이널리티)란? | 블록체인 | PoW | PoS | 프라이빗

 

블록체인의 합의

 

비트코인  등 암호화폐의 신용은 블록체인의 합의에 의해서 뒷받침됩니다. 이 블록체인의 합의는 확률적인 합의입니다.

 

한꺼번에 모든 블록체인의 기록과 대조할 수 없기 때문에 일정수준 이상 합의가 승인이 되면 그것이 사실이라고 보는 것입니다.

 

그러니 초기에 승인된 것과 다른 승인 내용이 다수라면 언제든 합의가 바뀔 가능성이 존재하는 것입니다.

 

하지만 일정 수준이 되면 실제로 바뀔 가능성이 없는 것으로 취급됩니다. 이런 가정 하에 실제로 운용 가능한 수준으로 동작하고 있습니다. 

 

 

 

 

Finality(불변성)이란?

 

블록체인 기술을 정보시스템에 적용할 때 자주 등장하는 단어가 Finality(불변성)입니다. Finality란 원래 금융 업계의 용어로 '결재의 정확성'을 의미합니다. 확률적인 블록체인 기술에는 'Finality(불변성)이 없기 때문에 결제 시스템에 적용하기 어렵다'라고 표현할 때 자주 사용됩니다. 

 

Finality(불변성) 문제가 제기 되는 이유는 비트코인, 이더리움, 등의 블록체인 기술이 구현하고 있는 일관성과 금융기관이 정보시스템에서 요구하고 있는 일관성의 종류가 다르기 때문입니다.

 

따라서 최근에는 금융기관이 요구하는 강한 불변성(Finality)을 제공하는 블록체인도 등장하고 있습니다.

 

PoW(Proof of work)의 Finality(불변성)

 

블록체인의 Finality(불변성)는 합의 형성 알고리즘에 따라서 다릅니다.

 

예를 들면 비트코인이 선택한 PoW(작업 증명)의 경우 6번 블록이 승인되는 것을 기다려서 결제가 확정되었다고 보는 경우가 많습니다. 6번 승인이 된 다음 결제가 뒤집힐 가능성은 확률적으로 적기 때문에 거의 일어나지 않을 것이라고 보는 것입니다(이런 합의를 확률적 비잔틴 합의라고 부르는 경우도 있습니다).

 

이런 확률적 Finality(불변성)은 시간이 경과 함에 따라 합의가 뒤집어질 가능성이 점점 0에 가까워집니다. 하지만 바꾸어 말하면 아무리 시간이 지나도 0(제로)이 되지는 않는다는 의미이기도 합니다.  

 

이더리움을 만든 사람 중 한 명인 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)에 의하면 162회 블록 승인을 받은 다음 합의가 뒤집어질 확률은 2의 256승분의 1 정도입니다.

 

PoW의 경우 Finality(불변성)의 확률이 점점 높아지지만 어느 정도 안전한 지를 판단하는 것은 사용자에게 맡기게 되는 무책임한 부분이 있습니다. 

 

이 퍼블릭 블록체인의 확률적 Finality(불변성)은 경제적 인센티브와도 깊은 관련이 있습니다. 비트코인의 가치가 높아지면 많은 사람들이 비트코인의 채굴에 참여하기 때문에 그만큼 규모가 커지고 해킹을 하려고 하면 그만큼 비용이 늘어나기 때문에 비트코인의 확률적 Finalty(불변성)의 확률도 자연스럽게 높아지게 됩니다.

 

만약 비트코인의 시가 총액이 수천조가 된다면 비트코인을 모두 해킹할 비용을 감당할 수 있는 존재가 없어지게 됩니다. 비트코인의 가치가 높아질수록 해킹의 위험이 줄어들게 되는 것입니다. 

 

 

PoS(Proof of Stake)의 Finality(불변성)

 

PoW는 보유하고 있는 채굴 능력(계산 능력)의 파워에 따라서 블록 승인 성공율이 결정된다고 볼 수 있습니다.

 

하지만 이 경우 '51% 문제'가 발생하게 됩니다. 만약 나쁜 의도를 가진 특정 개인이나 단체가 채굴 속도의 51% 이상을 지배하게 된다면 이중 지불이 가능한 상태가 되어버립니다.

 

이런 문제점을 보완하기 위해서 이더리움 등에서는 PoS(Proof of Stake)를 채용하고 있습니다. 

 

PoW의 승인율이 계산 능력에 의해서 결정된다면 PoS는 자산보유량(Stake)이 큰 사람일수록 승인성공률이 높다고 볼 수 있습니다.

 

PoS가 '51% 문제'에 강한 이유는 자산보유량에 따라서 승인성공률이 높아지기 때문에 51%의 채굴 속도를 지배하기 위해서는 막대한 량의 블록체인을 보유해야 하기 때문에 공격을 하기 위한 비용이 매우 높아지기 때문입니다. 

 

PoS가 PoW의 단점을 보완하고 있지만  확률적 Finality(불변성)을 사용하고 있는 것은 마찬가지입니다. 

 

 

프라이빗 블록체인의 Finality(불변성)

앞서 잠깐 언급한 것처럼 금융기관의 결제 시스템에 사용할 수단으로 블록체인을 검토할 경우 확률적으로 정해지는 방식은 받아들여지기 어렵다고 보는 경우가 대부분입니다.

 

그래서 주목 받고 있는 것이 Finality(불변성)가 확정되는 합의 형성 알고리즘을 갖춘 블록체인 기술입니다. 

프라이빗 블록체인 기술인 Hyperledger Fabric v1.0에서는 PBFT의 확장판을 사용합니다. PBFT는 '프랙티컬 비잔틴 장애 허용'이라고 번역되는 합의 알고리즘입니다.

 

배신자가 있어도(일부 노드의 결과가 달라도) 어느 정도 이상의 결과가 동일할 경우 합의한 것으로 보는 것으로 다수결의 원칙을 따르는 합의 알고리즘입니다.

 

확정적 Finality(불변성)를 특징으로 하고 있는 합의 형성 모델의 대표라고 할 수 있습니다. 

 

이런 모델의 가장 큰 단점은 노드의 수가 많아지면 많아질 수록 처리시간이 점점 더 길어진다는 것입니다. 따라서 프라이빗 블록체인을 고려할 경우는 노드 수가 많아질수록 처리시간이 길어진다는 단점을 꼭 고려할 필요가 있습니다. 

 

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비중앙 집권형 결제 시스템으로 탄생한 비트코인의 기반이 되는 블록체인은 확률적 Finality(불변성)을 사용했기 때문에 장기적인 운영이 가능했습니다.

 

하지만 확정적 Finality(불변성)을 요구하는 목소리에 따라 프라이빗형이나 컨소시엄 형 블록체인의 새로운 개발도 계속 늘어나고 있습니다. 미래의 블록체인은 어떤 모습을 하고 있을까요? 

 

 

 

 

 

 

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