알고랜드(Algorand ALGO coin) 완벽정리!

알고랜드 ALGO 코인 완벽정리!

 

 

알고랜드는 컴퓨터 공학계의 노벨상인 튜링상을 수상한 암호학 분야의 권위자인 실비오 미칼리가 설립한 플랫폼으로 블록체인 상용화를 위한 기술적 트릴레마(보안성, 확장성, 분산화)의 해결을 목표로 하고 있습니다.

 

알고랜드는 보안성, 확장성 및 분산화의 트릴레마를 해결한 최초의 블록 체인 플랫폼입니다. 따라서 이러한 기본 특성을 손상시키지 않는 네트워크상에서 시행됩니다.

 

 

분산화 및 확장성

 

블록체인 트릴레마에서 극복해야 할 첫 번째 과제는 분산화와 확장성의 균형입니다. 직관적으로 많은 분산 데이터베이스를 유지하는 것보다 단일 데이터베이스를 작성하고 유지 관리하는 것이 훨씬 빠르고 효율적입니다. 이는 모든 노드들에게 새로운 블록을 업데이트해야만 하는 방식들의 경우 문제가 더욱 두드러집니다. 이 글로벌 채택을 가능하게 하는 트랜잭션 처리량 및 최종 시간을 달성하기 위해 프로토콜은 모든 참가자가 최신 블록 체인을 갖도록 네트워크 전체에 정보를 빠르게 전파해야 합니다. 메시지가 얼마나 빨리 전파되는지와 네트워크의 처리량은 밀접한 관계가 있습니다. 전파 속도의 감소는 블록 크기의 감소를 요구하거나 블록 사이의 지연 시간을 증가 시키며, 이는 트랜잭션 최종성에 더 긴 시간을 의미합니다.

 

이 문제를 해결하기 위해 알고랜드 네트워크에는 분산 및 높은 트랜잭션 처리량을 동시에 최적화하는 두 가지 유형의 노드 (중계 노드 및 참여 노드)가 있습니다.

 

중계 노드는 중앙 네트워크 허브 역할을 하며 다른 많은 노드와의 연결을 유지합니다. 릴레이 노드에는 고 대역폭 네트워크 연결이 있어 매우 효율적인 통신을 가능하게 합니다. 이는 궁극적으로 통신의 홉 수를 줄이는 역할을 합니다. 중계노드는  프로토콜 메시지를 누적하고 중복 제거, 서명 확인 및 기타 유효성 검사 단계를 수행 한 다음 유효한 메시지를 다시 전파하는 것을 반복합니다.

 

참여 노드는 훨씬 적은 수의 노드에 연결되며 대부분은 사용자 노드입니다. 이들은 주소의 스테이크를 나타내며 합의 알고리즘 내에서 블록을 제안하고 투표하기 위한 참여 키를 보유합니다. 누구나 참여 노드를 호스팅 할 수 있습니다.

 

 

합의 방식

 

알고랜드는 비잔틴 합의에 기반한 순수 지분 증명(PPoS) 프로토콜을 사용합니다. 순수 지분 증명방식이란 지분 증명(Pos)에서 확장된 개념으로써 블록 생성시 지분을 가진 노드가 검증인을 하는 방식의 프로토콜입니다. 새로운 블록을 생성하기 위한 검증자는 무작위로 비밀리에 선택된다는 점이 기존 지분 증명 방식과의 가장 큰 차이점입니다. 순수 지분 증명은 모든 온라인 사용자는 제안 및 투표를 선택할 수 있습니다. 또한 사용자가 선택 될 가능성과 제안 및 투표의 가중치는 예치되어있는 토큰 수에 비례합니다.

 

알고랜드의 모든 블록은 다음 무작위 합의 프로토콜에 참여할 사용자를 결정하는 새로운 무작위 및 예측 불가능한 선택 시드를 보여줍니다. 새로운 블록이 블록 체인에 투입되면 모든 사람이 이  시드를 알게됩니다. 사용자는 비밀 참여 키와 선택 시드를 사용하여 VRF(Verifiable Random Function)를 평가하여 참여 여부를 비밀로 확인합니다. 이 계산은 라즈베리 파이와 같은 연산장치로도 수행이 가능합니다. VRF 계산은 누구나 결과를 확인하는 데 사용할 수있는 암호화 증거로 의사 난수 출력을 생성합니다. 이 증명을 보내면 사용자는 자신이 참여하기로 선택한 사람에게 증명할 수 있습니다. 사용자는 보유한 알고랜드가 많을수록 검증자로써 선택당할 확률이 높아지게 되고 이는 복권의 선택 방식과 비슷합니다. 또한 블록 검증에 참여할 사용자를 선택하는 것은 사용자 간의 통신없이 무작위로 비밀리에 수행됩니다. 이 절차가 실행되는 중에는 사용자의 개인 키가 필요하므로 해당 사용자 이외의 다른 사용자는 자신의 선택 여부를 알 수 없습니다. 검증인이 선택되면 그 검증인은 블록체인 상에 블록을 제안하는 역할을 합니다. 블록 체인에 블록이 제안되면, 유권자위원회가 블록 제안에 투표하도록 선택됩니다. 과반수의 투표가 정직한 참가자의 투표 인 경우 해당 블록을 인증 할 수 있습니다.

 

합의는 블록 체인에 블록을 제안, 확인 및 작성하기 위한 세 가지 단계, 즉 1) 제안, 2) 소프트 투표 및 3) 투표를 인증 해야합니다. 악의적인 사용자가 없고 네트워크가 분할되지 않은 경우 (즉, 기술적 문제로 인해 또는 DDoS 공격으로 인해 네트워크가 다운되지 않은 경우)를 가정하여 이상적 합의 과정은 다음과 같습니다.

 

1.     제안

블록 제안 단계에서는 계정을 선택하여 네트워크에 새 블록을 제안합니다. 이 단계는 네트워크의 모든 노드가 관리하는 각 계정과 온라인 및 참여중인 각 계정에 대해 알고랜드의 VRF를 실행하여 계정이 블록을 제안하도록 선택되었는지 확인합니다. 계정이 선택되면 각 노드는 제안 된 블록을 VRF 출력과 함께 전파하여 계정이 유효한 제안자임을 증명합니다. 네트워크의 각 노드는 다른 노드에서 제안을 차단 한 다음 이러한 제안에 대한 VRF 출력을 검증합니다.

 

2.     소프트 투표

다음으로, 각 노드는 소프트 투표위원회에 참여하도록 선택된 모든 참여 계정에 대해 VRF를 실행합니다. 계정을 선택하면 보유하고 있는 알고 수에 따라 가중치가 적용됩니다. 선택한 각 계정은 블록을 확인하기 위해 투표하여 제안서를 하나로 필터링 합니다. 이 투표는 타임 아웃에서 계산 된 가장 낮은 VRF 블록 제안에 대한 것이며 VRF 증명과 함께 다른 노드로 발송됩니다. 각 노드는 투표 집계에 추가하기 전에 위원회 멤버십 VRF 증명을 검증합니다. 소프트 투표에 대한 목표치에 도달하면 프로세스는 투표 확인 단계로 이동합니다.

 

3.     투표 인증

소프트 투표 단계에서 투표 초과 제안, 이중 지출 또는 기타 문제에 대해 투표 제안을 확인하기 위해 새위원회가 선택됩니다. 유효한 경우 위원회는 블록을 인증하기 위해 다시 투표합니다. 이는 각 노드가 관리 계정을 반복하여 위원회를 선택하고 투표를 보내는 소프트 투표와 비슷한 방식으로 수행됩니다. 이 투표는 목표치에 도달 할 때까지 각 노드에 의해 수집되고 유효성이 검사되므로 라운드가 종료되고 노드에 블록에 대한 인증서를 작성하여 원장에 기록하라는 메시지가 표시됩니다. 이 시점에서 새로운 라운드가 시작되고 프로세스가 다시 시작됩니다.

 

 

 

타 합의 방식보다 나은 점

 

이러한 순수 지분 증명 방식은 기존의 플랫폼들이 사용하는 작업 증명(Pow)이나 지분 증명(Pos)에 비하여 여러가지 장점이 있습니다. 우선 작업 증명 방식은 블록 생성을 위하여 사용되는 자원이 매우 비싸고 이는 전문 채굴자가 아닌 개인이 합의 과정에서 기여를 할 수 없다는 것을 의미합니다. 해시 값을 찾은 첫번째 채굴자만이 보상을 받는 만큼 다른 채굴자들의 자원도 낭비된다고 볼 수 있습니다. 알고랜드는 참가자가 블록을 제안하거나 검증하기 위해 해시를 푸는 방식을 사용하지 않습니다. 온라인 상태이고 스테이킹 상태인 모든 사용자는 합의 프로토콜에 참여할 수 있고 매우 낮은 비용으로 합의 과정에 참여 가능합니다. 뿐만 아니라 해시가 독점되었을 경우 작업 증명 방식을 채택한 코인들의 경우 탈중앙성에 위배되는 행위가 가능합니다. 예를 들어 특정 집단이 채굴하는 해시레이트를 독점하였을 때에 블록을 지우거나 블록을 변경할 수 있는 위변조의 가능성이 생기게 됩니다. 따라서 중앙 집중화될수 있다는 가능성을 가지고 있고 이는 특정 조건하에서의 취약한 보안성을 가지게 됨과 동시에 탈중앙화에 위배됩니다. 반면 알고랜드의 PPoS를 사용하면 이러한 네트워크에서 악의적인 사용자는 지분이 많다 하더라도 시스템상으로 네트워크에 해가되는 행동을 하거나 경제적인 보상을 얻을 수 없습니다. 또한 작업 증명 방식을 채택한 블록체인 상에서 블록이 네트워크에 전파 되려면 수 분이 걸립니다. 이는 특정한 문제를 풀어야만 블록이 생성되는 방식이기 때문입니다. 이는 경제 또는 금융시스템에 사용하기에 매우 느린 속도입니다.

위임된 지분 증명 방식(Delegated Proof-of-Stake)은 정해진 수의 선출된 대의원을 선택하여 라운드 로빈 순서로 블록을 생성하는 접근 방식입니다. 대의원은 네트워크 사용자가 네트워크에 소유 한 토큰 수에 비례하여 여러 개의 투표권을 얻습니다. 제한된 수의 블록 생산자 덕분에 위임된 지분 증명 방식은 작업 증명방식보다 몇 배 큰 트랜잭션 처리량을 처리 할 수 ​​있습니다. 그러나 해당 방식은 확장성에는 이점이 있으나 분산화와 보안적인 측면에서 작업 증명방식보다 취약합니다. 이는 모든 대의원이 검증과정에서 정직하게 수행하리라는 보장이 없는 중앙집중 방식이기 때문입니다. 또한 검증을 수행하는 노드의 수가 한정적이고 공개되어있기 때문에 분산화된 다른 방식에 비하여 DDOS와 같은 방법으로 쉽게 공격받을 수 있습니다.

위임된 지분 증명 방식과는 달리 순수 지분 증명방식은 블록 생성을 담당하는 소수의 사용자를 배치하지 않으며 사용자는 선택한 소수에게 투표권을 위임 할 필요가 없습니다. 모든 사용자는 자신의 예치된 토큰에 비례 할 확률로 블록을 제안하고 투표 할 수 있으며 공격자가 목표로 삼을 특별한 사용자 그룹이 없기 때문에 악의적인 공격에도 취약하지 않습니다. 뿐만 아니라 알고랜드에서는 사용자는 언제든지 자신의 토큰을 자유롭게 사용할 수 있고 묶이지 않습니다. 모든 토큰은 항상 사용자의 지갑에서 사용할 수 있습니다.

 

 

확장성

 

알고랜드는 순수 지분 증명 방식을 사용하여 소수의 블록 제안자와 검증자를 무작위로 선택하기 때문에 사용자는 다음 블록에 대한 합의에 도달하기 위해 고정 된 수의 메시지만 수신하면 됩니다. 이는 모든 사용자가 다른 모든 사용자로부터 메시지를 받거나 사이드 체인에 의존하는 이전의 비잔틴 계약 프로토콜들과는 대조적입니다. 알고랜드에서 단일 사용자가 계산하는 비용은 서명 생성 및 확인과 간단한 계산 작업만 포함합니다. 비용은 각 블록에 대해 선택된 사용자 수에 따라 달라지며 일정하며 전체 네트워크의 크기에 영향을 받지 않습니다. 결과적으로 알고랜드의 합의 프로토콜은 참여 사용자에게 상당한 비용을 발생시키지 않으면서 블록에 대한 합의는 병렬로 이루어지며 블록은 네트워크로 전파되며 사용자 수에 상관없이 일반적으로 몇 초 내에 수행됩니다.

 

 

보안

 

알고랜드는 합의 프로토콜 수준과 네트워크 수준 모두에서 공격에 대한 보안을 유지하면서 개별 사용자 계정의 안전을 보호합니다. 합의 프로토콜에 참여하려면 사용자 계정이 네트워크에 연결되어있는 온라인 상태여야 합니다. 하지만 온라인 사용자는 지출 키 (즉, 거래에 서명하고 지분을 보내는 데 사용하는 키)를 사용하여 합의에 참여하지 않습니다. 대신 사용자는 온라인에 접속하기 전에 비밀 참여 키를 생성하고 등록해야 합니다. 이 키를 사용하여야만 온라인 계정이 블록 제안 및 확인에 참여할 수 있습니다. 참여 키는 특정 라운드 수 후에 만료되며 이후에는 참여 키를 제거하고 참여를 계속하려면 새 참여 키를 생성해야 합니다. 또한 사용자의 지출 키와 참여 키가 분리되어 비밀 키를 콜드 스토리지에 오프라인으로 저장할 수 있습니다. 결과적으로 참여 키가 손상 되더라도 사용자의 토큰은 안전합니다.

알고랜드의 합의 프로토콜은 강력한 공격자가 충분한 사용자를 손상시켜 블록 생성을 제어하지 않도록 설계되었습니다. 블록 인증에 참여할 사용자를 선택하는 것은 사용자 간의 통신 없이 무작위로 비밀리에 수행됩니다. 공격자는 선택된 사용자가 합의 프로토콜에 참여할 때까지 다음 블록을 생성 할 대상을 알 수 없습니다. 참가자는 네트워크를 공격자로부터 보호하기 위해 모든 단계에서 검증인을 변경합니다. 분산 시스템은 공격자가 사용자 간의 통신 링크를 대상으로 하는 네트워크 공격에 취약하므로 사용자가 상호 작용하기 어렵거나 불가능합니다.

 

 

알고랜드 2.0

 

 알고랜드 2.0은 알고랜드 플랫폼에서 구축할 수 있는 분산 응용 프로그램(Dapp) 및 프로세스의 범위를 확장하는 프로토콜 업그레이드입니다. 이 새로운 기능들은 layer-1에서 직접 내장되어있으며 성능이나 보안을 유지하면서 엔터프라이즈 규모의 분산 앱을 만들수 있도록 지원합니다. 이는 알고랜드 위에서 많은 자산을 발행할 수 있다는 것을 의미합니다. 알고랜드 2.0은 크게 ASA(Algorand Standard Asset), AT(Atomic Transfers), ASC(Algorand Smart Contract)를 포함합니다.

ASA(Algorand Standard Asset)는 Algorand 블록 체인의 모든 유형의 자산을 나타내는 표준화 된 Layer-1 메커니즘을 제공합니다. 여기에는 fungible, non fungible, 제한된 fungible 및 제한된 non-fungible 자산이 포함될 수 있습니다.

알고랜드는 역할 기분 자산관리(RBAC)를 제공합니다. 이는 비즈니스, 규정 준수 및 규제 요구사항에 대한 발행자와 관리자를 위한 선택적이고 유연한 자산관리 시스템입니다. 이는 자산의 발행 및 관리를 위한 법률과 규정, 사용자보호, 특정 주소 화이트리스트, 자산 스팸 방지 등의 기능들을 제공합니다. 또한 알고랜드 Layer-1에 직접 내장되어있어 매우 빠르고 저렴한 수수료, 안전한 보안성, 보편적 상호 운용성 등의 특징을 가지고 있습니다. 이미 최근에 테더가 알고랜드 체인 위에서 발행되었고 이는 많은 자산 토큰의 발행이 알고랜드 위에서 이루어 질 것을 시사합니다.

 

 

알고랜드의 사용처

 

알고랜드는 세계 여러 프로젝트들과의 협업을 통하여 블록체인 플랫폼으로써 다양한 서비스를 제공하기 위한 발판이 됩니다. 단순히 기술적으로 뛰어날 뿐을 넘어서 실제로 많은 서비스들을 제공하는 플랫폼으로써 알고랜드는 블록체인 생태계에 큰 역할을 하고 있습니다.

 

 

 

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