작업 증명(Proof-of-work, PoW)
페이지 마지막 업데이트됨: 2026년 2월 26일
이더리움 네트워크는 작업 증명(PoW)이 포함된 합의 메커니즘을 사용하여 시작되었습니다. 이를 통해 이더리움 네트워크의 노드들은 이더리움 블록체인에 기록된 모든 정보 상태에 대해 합의하고, 특정 경제적 공격을 방지할 수 있었습니다. 하지만 이더리움은 2022년에 작업 증명을 중단하고 대신 지분 증명을 사용하기 시작했습니다.
필수 구성 요소
이 페이지를 더 잘 이해하려면 먼저 트랜잭션, 블록, 합의 메커니즘에 대해 읽어보시는 것을 추천합니다.
작업 증명(Proof-of-Work, PoW)이란 무엇입니까?
작업 증명을 활용하는 나카모토 합의는 한때 탈중앙화된 이더리움 네트워크가 계정 잔액 및 트랜잭션 순서와 같은 사항에 대해 합의(즉, 모든 노드가 동의)에 도달할 수 있도록 한 메커니즘이었습니다. 이는 사용자가 자신이 소유한 코인을 "이중 지출"하는 것을 방지하고, 이더리움 체인이 공격이나 조작이 매우 어려워지도록 보장했습니다. 이러한 보안 속성은 이제 Gasper로 알려진 합의 메커니즘을 사용하는 지분 증명에서 비롯됩니다.
작업 증명과 채굴
작업 증명은 작업 증명 블록체인에서 채굴자들이 수행하는 작업의 난이도와 규칙을 설정하는 기본 알고리즘입니다. 채굴은 그 "작업" 자체입니다. 채굴은 유효한 블록을 체인에 추가하는 행위입니다. 이는 체인의 길이가 네트워크가 블록체인의 올바른 포크를 따르는 데 중요한 역할을 하기 때문입니다. 더 많은 "작업"이 수행될수록 체인은 더 길어지며, 블록 번호가 높아지고, 네트워크는 현재 상태에 대한 확신을 더 가질 수 있습니다.
이더리움의 작업 증명은 어떻게 작동했습니까?
이더리움 트랜잭션은 블록에 처리됩니다. 이제 더 이상 사용되지 않는 작업 증명 기반 이더리움에서 각 블록은 다음을 포함했습니다:
- 블록 난이도 – 예시: 3,324,092,183,262,715
- mixHash – 예시:
0x44bca881b07a6a09f83b130798072441705d9a665c5ac8bdf2f39a3cdf3bee29 - nonce – 예시:
0xd3ee432b4fb3d26b
이 블록 데이터는 작업 증명과 직접적으로 관련이 있었습니다.
작업 증명에서의 '작업'
작업 증명 프로토콜인 Ethash는 채굴자들이 블록의 논스를 찾기 위해 강렬한 시도와 실패 과정을 거쳐야 했습니다. 유효한 논스를 가진 블록만 체인에 추가될 수 있었습니다.
블록을 생성하는 과정에서 채굴자는 전체 체인을 다운로드하고 실행하여 얻을 수 있는 데이터 세트를 반복적으로 수학적 함수에 넣었습니다. 이 데이터 세트는 블록 난이도가 지시하는 목표 아래의 믹스해시를 생성하는 데 사용되었습니다. 이를 해결하는 가장 좋은 방법은 시행착오를 통한 것입니다.
난이도가 해시 목표를 결정했습니다. 목표가 낮을수록 유효한 해시 집합이 작아집니다. 생성되면 다른 채굴자와 클라이언트가 이를 확인하는 것이 매우 쉬웠습니다. 하나의 트랜잭션이 변경되더라도 해시는 완전히 달라져 사기를 나타냅니다.
해싱은 사기를 쉽게 발견하게 만듭니다. 그러나 작업 증명 과정은 체인을 공격하는 데 큰 방해 요소였습니다.
작업 증명과 보안
채굴자들은 이더리움 메인 체인에서 이 작업을 수행할 인센티브를 받았습니다. 일부 채굴자가 독자적인 체인을 시작할 인센티브는 거의 없었습니다. 이는 시스템을 약화시킵니다. 블록체인은 진실의 원천으로서 단일 상태를 유지하는 것에 의존합니다.
작업 증명의 목표는 체인을 확장하는 것이었습니다. 가장 긴 체인이 유효한 것으로 여겨졌습니다. 왜냐하면 그것을 생성하기 위해 가장 많은 계산 작업이 이루어졌기 때문입니다. 이더리움의 작업 증명 시스템 내에서는 트랜잭션을 삭제하거나 가짜 블록을 만들거나 두 번째 체인을 유지하는 것이 거의 불가능했습니다. 그 이유는 악의적인 채굴자가 항상 다른 사람들보다 더 빨리 블록 논스를 풀어야 했기 때문입니다.
악의적인 채굴자가 일관되게 악의적인 유효 블록을 만들기 위해서는 네트워크 채굴 파워의 51% 이상이 필요했습니다. 그만큼의 "작업"에는 많은 비용이 드는 컴퓨팅 파워가 필요하며, 소모된 에너지가 공격으로 얻은 이익을 초과할 수도 있었습니다.
작업 증명 경제학
작업 증명은 또한 시스템에 새로운 화폐를 발행하고 채굴자들이 일을 하도록 인센티브를 제공했습니다.
콘스탄티노플 업그레이드 이후, 블록을 성공적으로 생성한 채굴자들은 새로 발행된 ETH 2개와 트랜잭션 수수료의 일부를 보상으로 받았습니다. 오머 블록은 또한 1.75 ETH를 보상받았습니다. 오머 블록은 다른 채굴자가 표준 블록을 생성한 것과 거의 동시에 생성된 유효한 블록이었으며, 결국 어떤 체인이 먼저 구축되었는지에 따라 결정되었습니다. 오머 블록은 주로 네트워크 지연으로 인해 발생했습니다.
최종 승인
트랜잭션은 변경될 수 없는 블록의 일부가 될 때 이더리움에서 "최종성"을 갖습니다.
채굴자들이 분산된 방식으로 작업했기 때문에 두 개의 유효한 블록이 동시에 채굴될 수 있었습니다. 이는 일시적인 포크를 만듭니다. 결국, 후속 블록이 채굴되어 체인에 추가되면서 이 체인들 중 하나가 더 길어져서 승인된 체인이 됩니다.
상황을 더 복잡하게 만드는 것은 임시 포크에서 거부된 트랜잭션이 승인된 체인에 포함되지 않았을 수 있다는 것입니다. 이는 되돌려질 수 있음을 의미합니다. 따라서 최종성은 트랜잭션이 되돌릴 수 없다고 간주하기 전에 기다려야 하는 시간을 나타냅니다. 이전의 작업 증명 이더리움에서는 특정 블록 N 위에 더 많은 블록이 채굴될수록 N의 트랜잭션이 성공적이며 되돌려지지 않을 것이라는 확신이 높아졌습니다. 이제 지분 증명에서는 블록의 최종성이 확률적 특성이 아니라 명시적 특성입니다.
작업 증명의 에너지 사용량
작업 증명에 대한 주요 비판은 네트워크를 안전하게 유지하는 데 필요한 에너지 소비량입니다. 보안과 탈중앙화를 유지하기 위해 작업 증명 방식의 이더리움은 많은 에너지를 소비했습니다. 지분 증명으로 전환하기 직전, 이더리움 채굴자들은 연간 약 70TWh(체코 공화국과 거의 같은 수준 - 2022년 7월 18일 digiconomist (opens in a new tab)에 따르면)를 집단적으로 소비하고 있었습니다.
장단점
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 작업 증명은 중립적입니다. 시작할 때 ETH가 필요하지 않으며, 블록 보상을 통해 0ETH에서 긍정적인 잔고로 전환할 수 있습니다. 지분 증명을 사용하려면 시작하기 위해 ETH가 필요합니다. | 작업 증명은 너무 많은 에너지를 소모하여 환경에 해롭습니다. |
| 작업 증명은 오랜 시간 동안 비트코인과 이더리움을 안전하고 탈중앙화된 상태로 유지한 입증된 합의 메커니즘입니다. | 채굴을 하려면 매우 특수한 장비가 필요하므로 초기 비용이 많이 듭니다. |
| 지분증명과 비교했을 때 구현이 상대적으로 쉽습니다. | 필요한 계산량이 증가함에 따라, 채굴 풀들이 채굴 경쟁에서 우위를 점할 수 있으며, 이로 인해 중앙 집중화와 보안 위험이 발생할 수 있습니다. |
지분 증명과의 비교
높은 수준에서 지분증명은 작업증명과 동일한 최종 목표를 가지고 있습니다: 분산 네트워크가 안전하게 합의에 도달하도록 돕는 것입니다. 그러나 프로세스와 참여자 측면에서 몇 가지 차이점이 있습니다:
- 지분증명은 계산 능력의 중요성을 스테이킹된 ETH로 대체합니다.
- 지분증명은 채굴자를 검증자로 대체합니다. 검증자는 자신의 ETH를 스테이킹하여 새 블록을 생성할 수 있는 능력을 활성화합니다.
- 최종성은 더 명확해졌습니다: 특정 체크포인트에서 2/3의 검증자가 블록 상태에 동의하면 최종으로 간주됩니다.
- 검증자는 전액을 걸어야 하므로, 나중에 결탁하려고 하면 전액을 잃게 됩니다. 검증자는 전체 스테이크를 걸어야 하며, 만약 나중에 공모를 시도한다면 전체 스테이크를 잃게 됩니다.