비트코인 채굴의 현상황 - DPOW

블록체인에는 하나의 체인을 유지하기 위해서 합의 알고리즘을 결정하고 합의 알고리즘을 통해 하나의 온전한 상태를 모두가 공유한다. 합의 알고리즘은 비트코인이 채택한 작업 증명(Proof of Work)를 필두로 지분 증명(Proof of Stake), 위임 지분 증명(Delegate PoS) 등이 사용되고 있다. 작업 증명은 수학적으로 완전하게 하나의 상태를 모두가 공유할 수 있기에 아름다운 시스템이다. 하지만 작업 증명을 위해 많은 양의 전기 소모가 발생한다. 또한 51% 공격에 있어서 지분 증명보다 취약한 모습을 보인다.

이더리움 창립자인 비탈릭 부테린과 이오스의 창립자인 댄 라리머는 지분 증명과 위임 지분 증명에 대한 몇차례의 의견 교환을 가졌다. 비탈릭이 이오스의 위임 지분 증명에 대한 비판을 제시하면 댄이 그것에 반박하는 모습을 보였다. 비탈릭의 의견을 종합하자면, 21명의 BP를 선출하는 것은 금권정치(plutocracy)의 형태로 나타날 것이라 주장했다. EOS 토큰 개수로 행사할 수 있는 투표권으로 21명의 BP가 선출될 것인데, 이 투표권이 기존 정치에서 나타났던 돈으로 투표권을 매수하는 형태로 나타날 문제에 대하여 우려하였다. 그런데 이러한 문제가 비트코인 네트워크에도 해당될 기미가 보이고 있다. 어떤 문제가 비트코인 네트워크안에서 문제가 되고 있는지 확인해보겠다

비트코인은 작업 증명을 통하여서 네트워크 전체가 하나의 상태에 도달한다. 작업 증명을 위해서 컴퓨터를 통하여 반복적인 연산을 진행한다. 작업 증명에 발생하는 비용은 비트코인 네트워크를 유지하는 것에 필수적인 요소로 비트코인은 작업 증명을 진행하는 사람에게 유인(incentive)을 주고 있다. 지금은 블록을 발행한 사람에게 12.5 비트코인이 지급된다. 블록을 발행했다는 것은 일정 수준의 연산을 진행했다는 것이 증명이 되기 때문에 그 작업을 한 대가로 비트코인을 지급받는 것이다.

하지만 지금의 비트코인 채굴은 개인이 홀로 진행하는 것이 매우 어렵다. 비트코인의 채굴은 자신이 가진 해시 레이트(hashrate)에 비례하게 확률이 증가하는데, 전체 네트워크에서 1%의 해시레이트를 차지하기 위해서는 약 1900만 달러 수준의 비용이 필요하다. 그래서 개인 또는 소규모의 채굴을 진행하는 업체 및 개인은 대형 채굴풀에 자신의 컴퓨팅 파워를 임대해준다. 컴퓨팅 파워를 임대해주는 대신에 채굴풀에서 채굴을 통해 얻은 비트코인을 전체 해시 레이트 대비 비율만큼 받게 된다.

나는 이러한 비트코인의 채굴 방식을 DPoW라고 부르는 것이 맞다고 생각한다. 개인이 직접 네트워크에서 채굴을 하는 것이 아니라, 채굴풀에 자신의 컴퓨팅 파워를 임대해주는 것이기 때문이다. 이는 실제로 작업 증명에 참여하는 노드의 개수가 줄어들게 만드는 역할을 한다. 하나의 채굴풀은 하나의 노드 역할만 하기 때문이다. 또한 내 컴퓨팅 파워를 임대했을 때, 채굴풀에서 정당한 네트워크 참여를 하는지 확인할 수 없다. 내가 확인할 수 있는 것은 내 컴퓨팅 파워가 어느정도 해시레이트로 기여하고 있는지, 그리고 내가 기여한 해시레이트를 통해서 얼마만큼의 비트코인을 받고 있는지 정도이다.

비트코인 채굴을 분산 작업 증명(DPOW)라고 부르고 싶은 이유는 여기에 있다. 채굴풀의 해시레이트가 높을수록 돌아오는 보상이 더 크다. 비트코인 작업증명은 논스 값을 하나씩 증가시켜서 목표 값 이하가 나타날 때까지 해시 연산을 반복한다. 컴퓨팅 파워가 많다면 1초당 계산할 수 있는 해시 함수가 많아진다. 다시 말해 더 많은 연산을 통해 목표 값 이하의 값이 나타날 확률을 높이는 것이다. 어차피 소규모 채굴을 진행한다면 어느 풀에 지원해도 자신의 비율이 적을 수 밖에 없으니, 높은 확률로 비트코인 블록을 발행해 보상을 얻을 수 있는 대규모 채굴풀로 들어가는 것이 유리하다. 또한 대규모 채굴풀은 수수료 자체도 저렴해서 소규모 채굴자에게 매우 달콤한 유인을 제공하고 있다.

이러한 유인이 비트코인 네트워크 전체에는 도움이 되지 않는 것 같다. 작업증명에서 가장 위험한 공격 중 하나가 51% 공격이다. 일부에게 해시레이트가 집중되면 그들의 이익에 맞추어 블록체인 네트워크를 이끌고 갈 가능성이 있다. 비트코인은 중앙화되어있는 기존의 금융 시스템의 구조를 변화시키기 위해서 나타났다. 하지만 결국 소수의 채굴풀에게 해시레이트가 집중된다면 그들이 새로운 금융 시스템이 될 가능성이 있는 것이다. 사토시는 정교한 프로그램과 암호화를 통해서 모두를 의심하지만 시스템은 신뢰할 수 있는 체제를 만들었지만, 이것은 상호 견제라는 밑바탕에서 실현될 수 있는 것이다. 상호 견제할 세력이 없어지거나, 담합할 수 있어질 때 어떤 일이 벌어질지는 장담하기 어렵다.

비트코인 채굴은 처음 CPU로 진행되었지만, 9년이라는 시간이 흐르며 GPU, FPGA(Field Programable Gate Array)등을 거쳐서 최고의 효율을 자랑하는 ASIC까지 이르렀다. 채굴은 더욱 기업화 되고 있으며 수익을 위한 많은 시도들이 넘쳐나고 있다. 과연 이런 시도가 비트코인 네트워크를 어떻게 만들지 지속적인 관심이 필요하다.