채굴 풀의 중앙집중화는 비트코인이 직면한 가장 큰 문제 중 하나로 간주됩니다. 일반적으로 소수의 풀만이 네트워크의 해시 파워의 절반 이상을 제어하고 있으며, 이러한 추세가 곧 바뀔 것이라는 징후는 거의 없습니다.
여러 가지 역학이 풀 중앙집중화에 기여하지만, 중요한 요인 중 하나는 “고아율”입니다. 즉, 충돌하는 블록을 선호하여 거부된 채굴 블록의 수입니다. 고아율을 제한하기 위한 솔루션이 제안되었으며, 일반적으로 블록 릴레이 시간을 줄이는 데 초점을 맞추고 있습니다. 그러나 불행히도, 이러한 솔루션의 대부분은 채굴 풀이 경쟁자를 불리하게 만들 의향이 있을 경우 잘 작동하지 않습니다.
이 문제를 해결하려는 또 다른 연구 분야는 방향 비순환 그래프(DAG)로, “브레이드” 블록체인으로도 알려져 있습니다. 이 솔루션은 이기적인 채굴 문제를 해결할 수 있습니다… 적절하게 작동한다면요.
여기 소개합니다.
“고아”
두 블록이 (또는 그 주변에서) 동시에 채굴될 때마다, 두 블록은 비트코인 네트워크에서 가능한 많은 노드에 도달하기 위해 “경쟁”합니다. 이 블록 중 첫 번째로 새로운 블록이 위에 채굴되면 가장 긴 체인의 일부가 되어 전체 네트워크에서 유효하다고 간주됩니다.
거부된 블록은 — 다른 경우에는 유효하지만 — 가장 긴 체인의 일부가 되지 않으며, 따라서 네트워크에서 무시됩니다. 이 블록은 “고아가 됩니다.”
이는 해당 블록을 찾기 위해 소모된 모든 해시 파워가 낭비되었음을 의미합니다. 전기와 같은 귀중한 자원이 손실되며, 그에 대한 블록 보상은 없습니다. 이는 고아 블록의 채굴자에게 나쁜 소식입니다.
게다가, 이러한 메커니즘은 Cornell University 연구자 Ittay Eyal과 Emin Gün Sirer가 처음 설명한 이기적인 채굴 공격의 유형에 대한 문을 엽니다. 간단히 말해: 대형 채굴 풀은 자신이 채굴한 블록을 전략적으로 보류하여 소형 경쟁자에 대한 우위를 점할 수 있습니다. 이 공격은 풀이 (또는 여러 풀이) 네트워크의 해시 파워의 약 25%만을 제어하더라도 수익성이 있을 수 있습니다.
채굴자가 이러한 위험을 완화하는 가장 좋은 방법은 대형 풀에 가입하여 수익을 공유하는 것입니다. 그러나 물론, 이는 채굴을 더 적고 큰 풀로 중앙집중화하게 되어 비트코인 네트워크의 탈중앙화에는 나쁜 소식입니다.
브레이딩
이 문제를 다루는 대부분의 솔루션은 — 예를 들어 이 두 부분의 기사에서 설명된 대로 — 릴레이 시간을 최소화하려고 시도하여 블록이 전체 네트워크를 더 빨리 통과할 수 있도록 합니다. 이 짧은 릴레이 시간은 두 개의 충돌하는 블록이 네트워크를 통해 순환할 확률을 줄입니다. 또한 고아의 총 수를 줄이며, 많은 경우 꽤 잘 작동합니다.
하지만 이러한 솔루션은 채굴자가 “정직”하고 이기적인 채굴 공격을 시도하지 않을 경우에만 잘 작동합니다. 대형 채굴자가 이기적인 채굴 공격을 시도하면, 블록이 네트워크를 통해 얼마나 빨리 전파될 수 있는지는 그다지 중요하지 않습니다. 블록은 어쨌든 보류됩니다.
브레이딩은 다른 솔루션을 제공합니다.
전파 속도를 높이는 대신, 브레이딩은 느린 전파의 부정적인 영향을 줄이고, 따라서 이기적인 채굴의 부정적인 영향도 줄입니다.
브레이드 블록체인에서는 충돌하는 블록이 전혀 고아가 되지 않습니다. 오히려, 후속 블록이 충돌하는 두 블록 모두 위에 구축됩니다. 두 블록 모두 공유된 역사에 포함되며, 두 블록 모두 각 채굴자에게 블록 보상을 부여합니다.
브레이드 체인을 만들 때 발생하는 주요 도전 과제는 이중 지출 거래에 대한 충돌 해결 메커니즘이 여전히 필요하다는 것입니다. 일반 블록체인에서는 솔루션이 간단합니다: 채굴자는 블록에 포함할 거래를 결정하고, 네트워크는 가장 긴 블록 체인이 유효하다고 동의합니다. 브레이드 체인은 투표 방식과 같은 더 혁신적인 솔루션을 요구합니다. 여기서 다양한 제안이 가장 많이 다릅니다.
추가적인 이점으로 — 이중 지출 문제가 해결된다고 가정할 때 — 브레이딩은 블록 간격을 상당히 줄일 수 있는 기회를 제공합니다. 비트코인의 10분 블록 간격의 장점은 두 블록이 우연히 동시에 채굴되는 경우가 상대적으로 드물다는 것입니다. 그러나 블록 간격 시간이 줄어들수록 충돌하는 블록의 확률이 증가하게 되며, 이는 바람직하지 않습니다.
브레이드 체인에서는 충돌하는 블록이 더 이상 중요한 문제가 아니기 때문에, 대부분의 제안은 1분보다 훨씬 짧은 블록 간격을 지정합니다.
구체적인 제안
브레이딩은 새로운 개념이 아닙니다.
DAG는 2013년 연구자 Yonatan Sompolinsky와 Aviv Zohar에 의해 처음 제안되었으며, GHOST(탐욕스러운 가장 무거운 관찰된 하위 트리) 프로토콜의 버전이 이더리움에 구현되었습니다. 약 1년 전, Dr. Bob McElrath는 홍콩의 Scaling Bitcoin 워크숍에서 이제 브레이딩이라고 불리는 아이디어의 다른 구현을 발표했습니다. 최근에는 Sia 개발자 David Vorick가 Scaling Bitcoin Milan에서 Jute라는 자신의 브레이딩 솔루션을 발표했습니다. 또한 Sompolinsky와 Aviv Zohar는 Yoad Lewenberg와 함께 2016년 12월에 그들의 최신 브레이딩 유사 프로토콜인 Spectre를 제안했습니다.
그렇다고 하더라도, 이 개념은 일반적으로 여전히 연구 및 탐색 단계에 있습니다. 블록체인을 브레이딩함으로써 새로운 문제가 도입됩니다 — 앞서 언급한 이중 지출의 위험 증가뿐만 아니라 잠재적으로 더 높은 인플레이션율과 변경된 수수료 경제도 포함됩니다.
그리고 나쁜 소식은 브레이딩이 여전히 이 연구 및 테스트 단계에 있기 때문에 이러한 솔루션이 비트코인의 주요 체인에 곧 도입되지 않을 것이라는 점입니다. 게다가 모든 문제가 해결된다고 해도, 브레이딩은 비트코인에서 쉽게 채택되지 않을 것입니다. 지금까지의 모든 브레이딩 제안은 비트코인의 채굴 프로토콜에 대한 상당한 개편을 구성하며, 아마도 하드 포크로만 도입될 수 있을 것입니다 — 사용자가 “비트코인”이라고 간주하는 완전히 새로운 네트워크로의 전환입니다.
