블록체인을 이해하기 위한 배경지식 - 합의(1)

 

블록체인은 모두가 같은 데이터를 가진다고 했다.

블록체인 네트워크를 형성하기 위해 노드는 합의를 이끌어내야 한다.

이를 "합의 형성"이라고 부른다.

 

어떻게 분산 컴퓨팅 과정에서 합의를 이끌어내는지 알아보자

 

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분산 컴퓨팅이란 여러 번 설명했듯이 여러 컴퓨터가 동시에 연산을 수행하고

역할을 나누어 빠르게 결과를 이끌어내기 위한 연산 방법 중 하나다.

 

하지만 블록체인에서는 역할을 나누는 형태로 사용하지 않는다.

모든 노드가 공평하고 동일한 역할을 한다고 앞서 말했다.

 

즉, 블록체인 네트워크에서 분산 컴퓨팅에선 역할을 나누지 않고 모든 노드가 같은 연산을 수행한다.

-> 같은 연산이니까 같은 결과가 나와야 한다.

 

하지만 결과를 보장할 수 없다.(특히 public에서)

왜??? 연산이 같은데 어떻게 결과가 틀리냐???

우선 의문을 가지고 있자.

 

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모든 노드의 결과가 같다고 생각했지만

결과가 다르다면 블록체인 네트워크는 어떻게 유지가 되어야 할까?

 

바로 합의를 이끌어낸다. 

결국 합의란 서로 ~~로 하자는 약속이다.

++실제로 그런 결과가 나왔다는 얘기가 아니다.(실제로 나왔으면 그걸 쓰지 굳이 합의하지는 않는다)

 

블록체인의 노드는 각각 맞다고 생각하는 결과에 블록을 연결한다.

** 여기에서 연결된 블록의 길이에 차이가 발생하면 더 긴 블록이 있는 체인을 선택한다.

 

 

 

 

블록체인에서 쓰이는 분산컴퓨팅은

고속으로 연산결과를 얻기보다는 블록체인의 변조나 부정행위 등의 방지를 위해서 쓰인다.(합의 형성)

** 실제로 노드에 모든 연산 결과가 적용되는데에 시간이 꽤나 걸린다.

 

저렇게 합의 형성에 실패함으로 분기가 생기고 나중에 분기 중 합의가 형성되어 채택되는 것이다.

 

 

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위에서 같은 연산의 결과가 왜 달라지냐는 의문이 있었다.

달라지기 때문에 합의가 필요하다고 했었고

 

그렇다면 왜 결과가 달라지며 합의는 어떻게 이루어지는가??

 

**여기서는 Public 환경을 가정한다( 불특정 노드 참여)

 

블록체인은 원칙이 모든 노드가 같은 작업을 한다는 것이다.

즉, 모든 노드의 작업이 끝났을 때 결과도 같아야 한다.

 

당연히 모든 결과가 같을 때에는 합의라는 것을 형성할 필요도 없다.

모든 노드가 정상적으로 작동했다는 말이다.

++ 반대로 말하면 비정상적으로 작동한다면 결과가 달라진다는 말도 된다.

 

다만 일부 노드에서 비정상적으로 작동할 경우 결과가 달라진다.

일반적으로 사람들이 다수결을 하듯이 

블록체인에서도 다수결에 따라 특정 작업결과를 모두가 수행한 결과라고 합의한다.

 

뭐 우리는 과반수라는 말을 쓴다.

총원 2/3 이상이 찬성하면 가결 아니면 부결 이런 식으로 많이 쓴다.

 

하지만 불특정 다수의 노드가 참여하는 환경에선

현재 연산되고 있는 노드가 몇 개인지 알 수 없다. 

만약 3천만개 중 2천 8백만 개가 1이란 결과를 가리키고 2백만 개가 0이란 결과를 가리킨다면 

1이 절대 다수가 맞을까???

 

**사실 전체 노드는 1억개였고 후에 보니 7천 2백만 개가 0이란 결과를 가리켜

0이 다수였다.

 

라는 경우도 생기지 않을까??

 

즉, 우리가 연산을 진행과정 중에서 전체 노드의 수를 알지 못하니 과반수라는 개념을 적용할 수 없고

다수결로 합의를 하는 것이 오히려 논리적이지 않은 경우가 되는 것이다.

 

 

비트코인이 그렇다.

언제든지 우리는 노드로 참여할 수 있다.

위와 같이 다수결로 결정한다면 

** 불특정 노드를 다수 참여시켜서 결과를 조작하게 만들 수도 있다는 말이 된다.

 

여기서 유명한 이론이 나오는데

 

비잔티움 장애, Byzantine Fault 

 

요약하자면 올바르게 작동하는 노드들이 얼마나 되는지 알 수 있느냐??? 라고 볼 수 있다.

 

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반대로 Private 환경이면

우리는 노드의 참여자를 제한하고 그 수를 알 수 있다.

또한 Private에선 리더를 정할 수도 있다.

그래서 리더가 합의를 이끌어낼 수 있다.

 

그렇다고 리더가 ~하자 해서 모두 따르는 것이 아니다.

~하자는 의견을 리더가 내놓을 수 있는 것이다.

 

그렇다면 찬반이 생기고 그것에 따라 다수결로 결정하는 것이다.

 

우리가 알고 있는 일반적 블록체인과 다른 느낌이다.

 

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하지만 여전히 Public은 문제가 해결되지 않는다.

어떻게 리더를 정하냐부터 문제다.

 

때문에 리더 없이 합의를 이끌어내는 과정이 필요하다.

하지만 위에서 말했다시피 전체 참여자를 알 길이 없다.

 

 

 

그럼 무엇으로 판단해야할까??

 

모든 사용자가 자신의 이익을 위해서 움직인다고 가정하자.

 

예전에 말했다시피 public chain이 유지될 수 있는 이유는 채굴보상(가상화폐)를 제공하기 때문이다.

 

즉, 모든 사용자는 어떠한 보상을 얻기 위해 행동할 것이다.

 

이러한 것을 이용해

올바른 선택을 한 사용자만이 보상을 얻을 수 있게 한다.

 

여기서 2가지 개념이 나온다.

작업 증명(Proof of Work) 그리고 지분 증명(Proof of Stake)

 

다음 글에서 이 둘에 대해서 더 자세히 알아보자