지난 9월 15일, 이더리움 재단(Ethereum Foundation)이 ‘더 머지’의 성공적인 완료를 알렸다. 더 머지는 이더리움 네트워크의 합의 메커니즘을 작업증명(Pow)에서 지분증명(PoS)으로 완전히 전환하는 업그레이드로, 암호화폐 업계에서 오랫동안 기다려온 변화다. 이더리움 재단이 앞서 공개한 더 머지의 타임라인을 살펴보면, 올해 8월 11일에는 프로토콜 업데이트를 거치는 마지막 테스트넷인 골리(Goerli) 테스트넷이 성공적으로 병합됐다. 9월 6일에는 더 머지의 첫 번째 단계인 벨라트릭스(Bellatrix)가 완료됐고, 9월 15일에는 더 머지가 예정대로 완료됐다. 더 머지는 이더리움 네트워크의 거래 처리 역량 증대부터 탄소 발자국 감소에 이르기까지 수많은 기술적인 혁신을 불러올 것으로 기대된다. 이번 글에서는 더 머지로 인해 이더리움 네트워크에 일어날 변화, 주목해야 할 점, 그리고 관련된 흔한 오해를 다뤄보겠다.
◆데이터 검증과 합의 메커니즘의 기본 개념
더 머지라는 암호화폐 업계의 기념비적인 사건을 이해하기 위해서는, 먼저 블록체인 기술의 기본 요소인 데이터 검증과 합의 메커니즘을 알아둘 필요가 있다.
블록체인은 ‘효율적이고, 감독 가능하며(auditable), 안전한 형태의 데이터 스토리지’로 간단하게 설명할 수 있다. 블록체인 기술에서의 데이터 구조는 다른 형태의 데이터베이스와 구분되는데, 서로 연결되었으며 타임 스탬프가 적용된 블록들에 데이터가 저장되어 있고, 이러한 블록이 모여 블록체인을 구성한다. 블록체인에서 발생하는 모든 거래는 데이터가 될 수 있다.
블록체인에 대한 이해를 도울 수 있는 예시를 하나 들어보겠다. 당사자 A와 당사자 B가 있는 상황을 가정해보자. 이 예시에서 블록체인을 구성하는 각 블록은 두 당사자가 주고받은 돈을 기록하는 역할을 한다. 당사자 A가 당사자 B에게 1 이더(ETH)를 보내기로 했다고 하자. 이러한 거래는 이더리움 네트워크상의 각 블록에 제출되고 기록된다. 만약 두 당사자 간에 거래가 추가로 발생하면 각 블록에는 해당 거래의 기록이 채워진다. 일정량의 거래가 발생하면 블록은 데이터 스토리지 용량의 한계에 도달하며, 새로운 거래를 기록하기 위해 다른 블록이 생성된다. 이 과정이 반복되면서 블록체인이 확장된다.
여기서 자연스럽게 떠오르는 질문은 ‘누가 이 거래를 기록하는가’, 그리고 나아가 ‘무엇이 이 거래의 유효성과 보안을 보장하는가’다.
이때 데이터 검증이 등장한다. 블록체인은 모든 거래의 유효성을 검증하기 위해 ‘합의 메커니즘’을 활용한다. 합의 메커니즘은 거래를 검증하고 자산의 진정한 소유권을 결정하는 방법론이다. 이러한 형태의 데이터 검증은 ‘데이터 검증자’로 불리는 외부 당사자들에 의해 수행된다. 또, 데이터 검증자에게는 검증된 거래 기록을 제공한 대가로 보상을 받을 수 있는 기회가 주어진다. 이 보상은 정확한 기록에 인센티브를 부여하고 부정확한 기록에는 역 인센티브를 부여함으로써 정확성을 장려하고 부정확성은 억제하도록 설계되었다.
◆작업증명(PoW)
블록체인 기술에서 최초로 널리 구현된 합의 메커니즘은 PoW 합의 메커니즘이다. PoW 시스템은 특정 임계값 미만의 해시값을 생성하기 위해 처리 역량과 알고리즘 소프트웨어를 활용하는 채굴 노드를 기반으로 한다. PoW 네트워크의 채굴자는 다음 블록을 생성하기 위해 서로 경쟁한다. 그리고 블록체인 거래 기록의 유효성은 전체 네트워크의 처리 역량으로 인해 보호된다. PoW에서 보상은 채굴자가 적절한 해시값을 생성할 수 있는 속도에 달려있다. 연산력이 높을수록 더 큰 잠재적인 금전적 이득을 얻을 수 있다는 의미다. 때문에 PoW 네트워크에서는 채굴자가 막대한 고정 비용을 지불하게 되므로 채굴자의 진입 장벽이 상당히 높다. 특히 일반인의 수준에서는 채굴자로서 경쟁력을 갖추기 위해 필요한 하드웨어를 감당하기가 어렵다.
여기에 더해서, PoW 합의 메커니즘에는 값비싼 몇 가지 잠재적 가변 비용이 따라온다. 에너지 소비와 장비 냉각 비용이 포함된다. 이러한 비용과 그에 따른 환경적인 영향은 채굴자가 되기 위한 진입 장벽을 높일 뿐만 아니라, 오늘날 블록체인 기술이 대중과 정부로부터 비판을 받는 주요 원인이기도 하다.
◆지분증명(PoS)
PoS 합의 메커니즘은 앞서 언급한 PoW 메커니즘의 문제를 해결하기 위한 대안으로서 등장했다. PoS는 블록체인 생태계에서 이해관계자가 스테이킹한 자산을 활용하는 합의 메커니즘이다. 이 메커니즘은 블록의 제안자(proposer)를 속도 기준이 아닌 무작위로 선택함으로써 PoW의 선착순 증명 방식을 대체한다.
PoW에서 PoS로의 전환은 데이터 검증자의 진입 장벽을 완화해 네트워크의 탈중앙성 증가에 기여한다. 하지만 검증자의 배당률은 스테이킹된 이더리움의 규모에 비례한다는 사실을 유의해야 한다. 즉, 검증자가 더 많은 이더리움을 스테이킹할수록 보상을 받을 확률도 높아진다. 이러한 원리는 더 머지 이후 눈여겨봐야 할 포인트로, 어떠한 합의 메커니즘 모델이 더 진정으로 탈중앙화되었는지 비교해볼 기회가 될 것이다.
◆더 머지란?
앞서 언급했듯, 이더리움이 합의 메커니즘을 PoW에서 PoS로 전환하는 것을 ‘더 머지’라고 부른다. 더 머지로 인해 일어날 것으로 예상되는 기술적 변화는 매우 다양하지만, 이번 글에서는 더 머지의 주요 기대 효과를 세 가지로 소개해보겠다. 에너지 비용 절감, 확장성 개선, 그리고 보안 향상이다.
◆에너지 비용 절감
더 머지는 이더리움의 에너지 소비량을 약 99.95%까지 절감할 것으로 예상된다. 더 이상 데이터 검증자가 고성능 컴퓨터를 사용하면서 엄청난 양의 에너지를 소모하지 않아도 되기 때문이다. 이러한 변화는 네트워크 전체의 탄소 발자국을 크게 감소시킬 것이다.
에너지 비용 절감이 중요한 이유는 무엇일까? 오늘날 블록체인 기술에 대한 우려와 비판의 중심에는 네트워크의 전력 소모가 환경에 미치는 부정적인 영향이 있기 때문이다. 이더리움 네트워크의 탄소 발자국이 줄어든다면 네트워크에 대한 대중의 인식과 규제 방향의 개선을 기대해볼 수 있다. 또 암호화폐의 환경적 영향을 우려해온 사람들도 블록체인 기술의 사용을 더욱 적극적으로 고려하게 될 수 있다. 이로써 이더리움 네트워크는 대량 채택의 길로 한 걸음 더 내디딜 수 있다.
◆확장성 개선
PoS의 확장 잠재력이 높은 데에는 서로 관련된 두 가지 이유가 있다. 데이터 검증자의 수가 더 많다는 점, 그리고 거래 처리 역량이 더 높다는 점이다. PoS에서는 데이터 검증자가 되기 위한 진입 장벽이 훨씬 낮으므로 더 많은 데이터 검증자가 네트워크에 참여한다. 결과적으로 네트워크 전반의 역량이 계속해서 증가하며, 합의에 도달하는 속도와 네트워크의 탈중앙성도 높아진다.
또 이더리움 네트워크의 기술 변화는 샤딩(sharding)과 같은 확장성 기술을 위한 혁신을 촉진해 네트워크의 거래 처리 역량에 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이더리움 네트워크의 공동창시자이자 리드 개발자인 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)은 더 머지 이후 이더리움 네트워크의 거래 처리 역량이 769,000% 증가해 100,000 TPS(초당거래처리량)를 유지할 수 있을 것으로 예상한 바 있다. 이 수치가 어느 정도인지를 보기 위해서는 글로벌 카드 업체인 비자(Visa)와 아메리칸익스프레스(American Express)가 공개해온 자사 시스템의 성능 데이터를 참고해볼 수 있다. 지난 수년 동안 이들 기업이 발표한 거래처리량은 이더리움이 목표로 하는 100,000TPS에 모두 못 미쳤다.
◆보안 향상
PoS 합의 메커니즘으로 구동되는 네트워크는 PoW로 구동되는 네트워크보다 일반적으로 보안 수준이 높다. PoW 네트워크와 관련된 주된 보안 문제 중 하나는 ‘51% 공격’이다. 51% 공격은 악의적인 주체가 데이터 채굴 역량의 50% 이상을 확보한 뒤, 네트워크를 제어하고 거래를 재구성함으로써 이익을 얻으려는 공격을 말한다. PoS 네트워크라고 해서 51% 공격의 위험이 전혀 없는 건 아니지만, 악의적인 행위자가 스테이킹된 모든 ETH의 51%를 소유해야만 공격이 가능하기 때문에 훨씬 더 비용이 많이 든다.
PoS가 네트워크 전반의 보안과 데이터 검증자의 무결성을 높이는 또 다른 방법으로는 부정직한 행위에 금전적인 불이익을 주는 것이 있다. 이더리움 네트워크에서 노드는 검증자로 참여하기 위해 ETH를 스테이킹해야 한다. 따라서 해당 노드와 연관된 공격이나 참여 실패가 발생할 경우, 이 노드가 스테이킹한 ETH는 파괴될 위험에 처하게 된다. 피해를 받는 ETH의 규모는 공격이나 부정직한 행위의 정도에 달려있으며, 네트워크에서 동시에 발생하는 다른 공격의 수에 따라서도 달라질 수 있다. 이를 ‘상관관계 페널티(correlation penalty)’라고 부른다.
불이익을 받은 데이터 검증자는 스테이킹한 ETH를 모두 잃을 가능성이 있으므로, 네트워크를 공격할 인센티브는 낮아지고 데이터 검증자들의 무결성은 높아진다. 따라서 PoS 네트워크는 PoW보다 더 안전하다고 할 수 있다.
◆더 머지에 대한 흔한 오해
마지막으로 더 머지에 대해 오해하기 쉬운 몇 가지를 짚어보고자 한다. 첫 번째는 더 머지 이후 가스비가 줄어들 것이라는 기대다. 이는 사실이긴 하지만, 가까운 현재가 아닌 미래의 이야기다. 더 머지는 샤딩이나 zk롤업과 같은 L1 및 L2 확장성 메커니즘이 도입될 수 있는 환경을 마련해주는데, 가스비는 향후 이러한 메커니즘이 구현된 다음에야 감소할 것이다.
두 번째로, 데이터 검증자가 되기 위해서는 32ETH를 보유하고 있어야 한다는 오해다. 32 ETH보다 적은 ETH를 보유한 사용자더라도, 스테이킹 풀에 자신의 자산을 스테이킹하고 데이터 검증자로 참여할 수 있다. 세 번째는 새로운 토큰이 발행될 것이라는 오해다. 더 머지와 관련해서 새롭게 발행되는 자산이나 토큰은 없으며 더 머지 전의 1ETH는 더 머지 후에도 동일한 1ETH다.
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