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[박상현] 블록체인의 트릴레마, 이더리움2.0이 극복?

블록체인, 트릴레마, POS, 이더리움2.0

[박상현의 배(워서) 남주자] 블록체인 시스템은 확장성ㆍ보안성ㆍ탈중앙화의 세 속성을 모두 만족시킬 수 없다는 가설이 있다. 이를 블록체인의 난제, 블록체인 트릴레마(Trilemma)라 한다. 아직까지 이 문제를 해결한 블록체인 플랫폼은 등장하지 않았다. 그런데 처음으로 문제를 제기한 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)이 개발한 이더리움(Etheruem)이 그 다음 단계인 ‘이더리움2.0’에서 블록체인 트릴레마를 해결할 수 있을 것으로 보인다. #블록체인의 난제 '트릴레마'는? 블록체인에 가장 중요한 확장성(Scalability)ㆍ보안성(Security)ㆍ탈중앙화(Decentralization) 세 가지 요소를 동시에 만족할 수 없다는 트릴레마 가설은 블록체인의 한계를 언급하기 위해 종종 인용된다. 확장성은 거래량 증대를 견딜 수 있는지, 보안성은 해커의 접근을 막을 수 있는지, 탈중앙화는 소규모 단위로도 효율을 낼 수 있는지의 문제다. 혹자는 블록체인 트릴레마가 절대적인 기준이며, 세 속성 중 두 개를 선택해 블록체인을 설계해야 하는 것으로 오해하곤 한다. 아직까지 세 가지를 모두 만족한 블록체인 시스템은 등장하지 못했다. 가령 작업증명(PoW) 채굴 방식을 채택한 비트코인과 이더리움은 보안성과 탈중앙화를 확보한 대신 확장성 정도가 낮다. 이를 해결하고자 지분위임증명(DPoS) 방식을 채택한 이오스(EOS)는 확장성과 보안성을 확보했다. 그 대신 21명의 블록 생성자(BP)를 둠으로써 탈중앙화 정도가 낮다는 논란이 제기된다. #트릴레마의 시작, CAP 이론? 분산화된 시스템에서 세 가지 조건이 공존할 수 없다는 ‘트릴레마 난제’의 등장은 비트코인 탄생 이전인 2000년도까지 거슬러 올라간다. 2000년 열린 분산컴퓨팅원칙(PODC 2000) 심포지엄에서 에릭 브루어(Eric A Brewer) 캘리포니아 대학교 컴퓨터학과 교수가 제시한 CAP이론이 바로 그 기원이다. CAP이론은 블록체인과 같은 분산화된 시스템에서는 세 가지 조건이 모두 만족할 수 없음을 증명한다. 분산 시스템에서는 마치 한 노드에서 실행되는 것처럼 동작해야 하는 일관성(Consistency)과 모든 요청은 반드시 응답돼야 한다는 가용성(Availiability), 그리고 일부 시스템이 망가져도 시스템이 동작할 수 있다는 분할 허용(Partition tolerance) 등 세 가지 속성이 공존할 수 없다고 말한다. # 깨질 수 있는 '트릴레마', 이더리움2.0이 극복할까 CAP이론이 제시하는 분산 시스템의 문제는 2010년부터 그 한계가 드러나고 있다. 이론에 따르면 절대적으로 네트워크 장애가 일어나지 않는 상황에서만이 세 가지 조건이 만족된다. 또한, 시스템이 망가지는 문제가 언제든 발생할 수 있다는 것을 가정해야 한다. 블록체인에서의 트릴레마 속성들 또한 마찬가지다. 세 조건 간의 대립 관계는 명확히 따질 수 없으며, 각 속성에 대한 수학적인 증명도 아직 이뤄지지 않았다. 블록체인 트릴레마는 언제든지 깨질 수 있는 ‘가설’에 불과하다. ‘트릴레마를 극복했다’는 블록체인이 언제 나와도 이상할 게 없다. 가장 가능성이 큰 후보는 2.0 업데이트를 앞둔 이더리움이다. 비탈릭 부테린이 개발을 주도하는데, 블록체인 트릴레마를 최초로 언급한 인물이 그것을 극복하기 위해 힘쓰다니, 재미있는 일이다. 이더리움 2.0은 여러 블록체인을 병렬적으로 운용하는 샤딩(Sharding) 시스템을 채택해 확장성을 증대시킨다. 한 블록체인이 가질 수 있는 성능에 한계가 있다면 블록체인을 여럿 운용하면 된다는 아이디어이다. 또한, PoS 합의 알고리즘으로의 변경으로 보안성과 탈중앙화의 조건을 만족할 수 있다. 이더리움은 PoS 방식에서 단 32ETH만 예치하면 누구나 합의에 참여할 수 있도록 했다. 현재 이더리움(이더리움 1.0)의 작업증명에 참여하기 위해서는 막대한 양의 비용을 투자해 연산 파워를 확보해야 하는 점과는 대조적이다. 다수의 참여를 유도하고, 참여자가 늘어날수록 보안성이 오르는 블록체인의 특성상 궁극적으로 중앙화 문제의 해결 및 보안성 확보에 기여할 것으로 기대된다. 박상현 『컴퓨터과학으로 배우는 블록체인 원리와 구현』 저자

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