[블럭체인의 다중 분기(fork)를 없기는 방법]
암호화폐의 합의 알고리즘은 비트코인의 경우 작업증업인 PoW이고, 많은 암호화폐의 경우 지분증명인 PoS를 이용한다.
하지만 현재 PoW, PoS을 사용한 합의 알고리즘은 유효한 다수 블럭이 동시에 존재하는 분기(포크, fork)를 자주 경험한다.
이는 합의 알고리즘에 경쟁방식을 도입하고 일정한 조건을 만족하는 블럭은 모두 유효한 블럭이라고 인정하는 알고리즘 때문이다.
구체적으로 기존 합의 알고리즘에서 노드는 '기준값'을 만족하는 블럭을 빨리 찾는 게임이다.
아래는 합의 알고리즘의 '기준값'을 보여준다.
target > '블럭헤더의 해쉬값' , for PoW
proofhash < 'coin * age * target' , for PoS [1]
여기서, '기준값'은 1) '블럭헤더의 해쉬값', 2) 'coin * age * target' 이다.
위 수식과에서 보면, 합의 알고리즘은 '기준값'을 만족하는 모든 블럭이 유효한 블럭이 되기 때문에 다수의 유효한 블럭체인을 거의 동시에 발생될 수 있다.
즉 블럭체인에 분기가 생기는 원인은 '기준값'을 만족하는 다수의 블럭이 동시에 네트워크에 전파될 수 있기 때문이다.
만일 블럭 생성시간(컨펌 시간)이 짧아지면, 블럭체인에 분기가 발생할 확률이 높아진다.
이는 지역적으로 멀리 떨어져 있어서, 블럭의 전파시간의 지연이 있기 때문이다.
하지만, 사용자는 계속 블럭 생성시간을 줄이기를 원하고 있이므로, 더욱더 많은 블럭체인의 분기(포크)는 피할 수 없다.
본인이 생각한 블럭체인의 분기를 없애는 가장 단순한 방법은 아래와 같다.
1) 노드가 첫번째 새 블럭을 전파 받으면 이를 다른 노드에게 전파한다.
2) 첫번째 새 블럭을 전파받은 노드가 다시 새로운 블럭을 전파받고 첫번째 전파된 블럭의 '기준값'보다 새로 받은 블럭의 '기준값'이 '더 좋은 값'이면, 이를 네트워크에 전파하고 아니면 이를 전파하지 않는다.
- 여기서 '더 좋은 값'이란 PoW의 경우 '블럭헤더의 해쉬값'이 더 작은 경우이고, PoS의 경우 'coin * age * target'이 더 큰 값인 경우를 말한다.
3) 지역적으로 떨어져 있더라도 반대편 지역에서 전파된 블럭이 도달되도록, 첫번째 새 블럭이 전파된 후 '일정한 지연시간'(예, 3초) 동안 모든 노드는 새 블럭이 전파되면 2)번을 반복한다.
4) 만일 첫번째 새 블럭 후 새로 받은 블럭의 '기준값'이 '더 좋은 값'이면 첫 블럭은 버리고, 새로 전파받는 블럭으로 교체한다. 그리고 새 블럭이 도착할 때마다 이 과정을 반복한다.
5) '일정한 지연시간'이 지나면 마지막에 남은 블럭에 연결할 다음 블럭을 찾는다.
결론적으로, 본인의 합의 알고리즘은 블록체인의 분기를 없애기 위해서 노드에 새 블럭이 전파된 후 일정시간 동안에 전파된 모든 블럭들 중에 가장 좋은 ‘기준값’을 가진 블럭이 이기도록 하여서 블럭체인의 분기(포크)를 없애는 방법이다.
참조:
2월 4주차 가상화폐 관련 뉴스입니다.
의도적 하드포크는 막을 수가 없습니다. ETH / ETC 의 분기는 프로토콜/정책 상의 불일치에 의한 의도적 포크였습니다.
위의 본문에서 말하는 포크는 비의도적 포크를 없애고자 하는 아이디어인 것 같은데, 블럭체인의 특성상 포크가 일어날 논리적 가능성을 완전히 차단하는 것은 불가능하다고 생각합니다. 예를 들어 두개의 섬에서 독자적으로 채굴하는 블럭체인이 있다고 할 때, 만일 두 개의 섬의 인터넷이 외부와 차단되어 섬 내부만 연결되어 있는 상태가 상당 기간 지속된다면 어떤 방법을 쓰던 포크는 불가피해집니다.
그렇다면 비의도적 포크가 일어날 가능성을 줄이기 위한 노력들을 하게 되는데, 이미 기존의 로직들도 본문의 내용과 크게 다르지 않은 것 같습니다. 누가 가장 긴 체인을 가지고 있는지 알 수 없기 때문에 계속 이를 비교할 수 밖에 없는데, 미처 받지 못한 더 긴 체인이 네트워크에 존재할 가능성이 있기 때문에, 일정한 컨펌수가 쌓이기 전까지는 이를 영구적인 것으로 간주하지 않고, 임시적인 블럭으로 가정합니다. 그래서 이후에 더 긴 체인이 발견되면 자신이 지금까지 쌓은 임시적인 블럭들은 폐기하고(올펀드 또는 삼촌블럭이 됩니다) 그 긴체인의 블럭을 받아들입니다. 하지만 이를 영구히 임시적인 것으로 쌓아둘 수는 없지요. 그래서 코인마다 일정 수의 컨펌이후에는 영구적인 것으로 고정시킵니다. 이렇게 영구적으로 고정된 블럭의 내용이 다른 체인이 존재하면 이 때 하드포크가 생깁니다.
따라서 하드포크 가능성을 줄이려면, 블럭주기를 늘리거나 영구블럭 인정에 필요한 컨펌수를 늘리는 것일 테고, 결국은 이 둘간의 다이나믹스 조정이 관건이 될 것 같습니다.