Kaspa 분석: GHOSTDAG 프로토콜 기반의 POW 퍼블릭 블록체인

2023.07.31

Kaspa 분석: GHOSTDAG 프로토콜 기반의 POW 퍼블릭 블록체인

Kaspa는 공용 블록체인 상에서 스마트 계약, DeFi 및 레이어 2 애플리케이션을 구현하고 이에 상응하는 생태계를 구축하고자 한다.

2023.07.31 - 05:09:43

KaspaGHOSTDAGPOW

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

Kaspa는 공용 블록체인 상에서 스마트 계약, DeFi 및 레이어 2 애플리케이션을 구현하고 이에 상응하는 생태계를 구축하고자 한다.

작성자: duoduo, LD Capital

Kaspa는 GHOSTDAG 프로토콜을 기반으로 구축된 POW 퍼블릭 블록체인이다. 비트코인과 비교했을 때 Kaspa의 주요 차이점은 블록체인의 구조 모델에 있다. 비트코인은 단일 체인 구조를 사용하지만, GHOSTDAG는 유도 비순환 그래프(DAG) 구조를 사용하며 하나의 블록이 여러 개의 블록을 가리킬 수 있다.

토큰 KAS는 2021년 11월 상장되었으며, 총 공급량은 287억 개, 현재 유통량은 198억 개(유통 비율 69%), 시가총액은 7.5억 달러, FDV는 10.8억 달러이다. 토큰 상장 이후 지금까지 가격이 백 배 이상 상승했다.

일, 팀

Kaspa 팀은 어느 정도 명성이 있으며, 창시자인 요나탄 솜폴린스키(Yonatan Sompolinsky)는 현재 하버드 대학교 박사후 과정 연구원으로, 거래 정렬 및 MEV를 연구하고 있다. 그는 이미 2013년 박사 지도 교수와 함께 GHOST 프로토콜을 고안하였으며, 관련 논문은 이더리움 백서에서 인용되었다.

출처: Kaspa 공식 웹사이트

다음은 이더리움 백서에서 인용된 내용 일부이다:

출처:이더리움 백서

창시자를 제외하고도 핵심 개발자 5명이 있다. 마이클 서튼(Michael Sutton)은 병렬 알고리즘과 분산 시스템을 연구한다. 샤이 와이보르스키(Shai Wyborski)는 GHOSTDAG 논문의 공동 저자이며, 고전 암호학 및 양자 암호학을 연구한다. 마이크 자크(Mike Zak)와 오리 뉴먼(Ori Newman)은 분산 시스템 개발을 연구한다. 엘리차이 투르켈(Elichai Turkel)은 응용 암호학자이자 블록체인 고성능 개발자이다.

출처: Kaspa 공식 웹사이트

이, 기술 원리

현재 Kaspa의 기술 원리는 2021년 발표된 논문 《PHANTOM GHOSTDAG: A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》에서 설명된다.

비트코인은 본질적으로 공개적이고 익명적인 노드 네트워크로 구성되어 있으며, 공용 거래 장부를 공동으로 유지한다. 장부는 "가장 긴 체인" 원칙을 따르며, 정직한 블록들이 서로 연결되도록 하고 네트워크의 보안을 보호한다. 이러한 설계로 인해 네트워크 처리량이 의도적으로 제한되며, 프로토콜 확장성이 낮다. 현재 비트코인은 10분마다 한 개의 블록을 생성하며 초당 3~7건의 거래를 처리한다.

구조 모델: 유도 비순환 그래프(DAG)

Kaspa는 PHANTOM 프로토콜을 제안했는데, 이는 작업 증명(PoW) 기반의 무허가 원장 프로토콜로 중본 코노의 블록체인 개념을 유도 비순환 그래프(blockDAG)로 확장한 것이다. PHANTOM은 여러 이전 블록을 참조할 수 있으며 모든 블록과 거래에 대해 전체 순서를 제공하고 일관성 있는 승인된 거래 집합을 출력한다.

PHANTOM은 동시에 생성된 블록에 대한 허용 정도를 조절하는 매개변수 k를 포함한다. 이를 설정하여 더 높은 처리량에 적응할 수 있다. k=0일 경우 포크가 없으며, 즉 비트코인의 단일 체인, 가장 긴 체인 구조와 동일하다.

출처:《PHANTOM GHOSTDAG: A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

먼저 DAG 내 다양한 종류의 블록들을 이해하자. 아래 예시에서는 H 블록을 기준으로 한다:

past(H)={Genesis, C, D, E} — H 생성 전에 직접 또는 간접적으로 H를 가리키는 과거 블록들;
future(H)={J,K,M} — H 생성 후에 직접 또는 간접적으로 H를 가리키는 미래 블록들;
anticone(H)={B,F,I,L} — 과거(H)와 미래(H) 외의 블록들로, H와 직접적이거나 간접적인 관계가 없는 블록들;
tips(G)={J,L,M} — 잎 또는 단말 블록들로, 새 블록의 헤더에서 참조될 대상이다.

정직한 블록과 악의적인 블록 식별

PHANTOM은 정직한 블록과 악의적인 블록을 식별하는 문제를 해결한다. 악의적인 공격의 특징은 악의적인 노드가 생성한 블록과 정직한 노드가 생성한 블록 사이의 연결성이 낮다는 점이며, 반대로 정직한 노드들 사이의 블록 연결성은 높다.

판단 기준은 앞서 언급한 파라미터 k 값이다. 특정 블록 X의 경우, anticone(X)이 정직한 블록들과 교차하는 수가 k 값을 초과하면 X 블록과 정직한 블록들의 연결성이 낮다고 판단되어 공격 블록으로 간주된다. 그렇지 않으면 X가 정직한 블록들과 높은 연결성을 가지며 정직한 블록으로 간주된다.

아래는 정직한 블록과 공격 블록을 판별하는 예시이다. 여기서 k 값은 3이며 검사 결과 파란색 부분이 정직한 블록, 빨간색 부분이 공격 블록이다.

출처:《PHANTOM GHOSTDAG: A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

선형 정렬

이중지불 문제를 해결하기 위해 프로젝트 팀은 GHOSTDAG 프로토콜을 도입하였다. 이 프로토콜은 각 블록의 연결성(과거 블록 집합의 요소 수)에 따라 점수를 부여하고, 총점이 가장 높은 블록들을 선택하여 메인 체인을 형성하며 초기 하위 집합을 만든다. 나머지 블록들은 메인 체인 순서에 따라 차례로 투표하게 되고, 전체 네트워크는 연결도가 높은 순에서 낮은 순으로 투표하게 된다.

아래 그림은 파라미터 k=3일 때 GHOSTDAG가 정렬을 수행하는 과정을 보여준다. 각 블록 X 옆의 작은 원은 해당 블록의 점수를 나타내며, 이는 과거 DAG에서 파란색 블록의 수를 의미한다.

단계 1, 가장 높은 점수를 가진 M 블록부터 시작하여 K, H, D, 제네시스 블록을依次 선택하고 파란색 배경, 검은색 테두리로 표시하여 초기 하위 집합을 형성한다. 블록 D를 방문하면 D의 과거 블록은 제네시스 블록뿐이다.

단계 2, 블록 H를 방문하면 H의 과거 블록은 C, D, E이며, 앞서 언급한 정직한 블록과 공격 블록 식별 방법을 적용해 C, D, E가 정직한 블록임을 확인하고 하위 집합에 추가하며 파란색 테두리로 표시한다.

단계 3, 블록 K를 방문하면 K의 과거 블록은 H, I이며, 모두 정직한 블록으로 판별되어 파란색 테두리로 표시한다.

단계 4, 블록 M을 방문하면 M의 과거 블록은 K, F이며, K는 정직한 블록이므로 하위 집합에 추가되고 파란색 테두리로 표시된다.

단계 5, 블록 V는 가상 블록이며, 그 과거 블록은 현재 전체 DAG와 같다.

출처:《PHANTOM GHOSTDAG: A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

이로써 Kaspa는 새로운 합의 아키텍처에 대한 설명을 마치고 실제 적용을 시작하였다. 공식 홈페이지에는 DAG의 시각화된 생산 과정이 표시되어 있다:

출처:Kaspa 공식 웹사이트

삼, 해시파워 현황

KAS 마이닝 알고리즘은 kHeavyHash이며 GPU 단독 채굴 또는 ETHW, ETC와의 듀얼 마이닝을 지원하고 일부 FPGA 및 ASIC 채굴기 사용도 가능하다.

공식 블록체인 탐색기 데이터에 따르면 Kaspa의 해시파워는 2.6~2.7 PH/s이다. Mining Pool 통계에 따르면 Kaspa의 해시파워 순위는 약 30위권으로 BCH, BSV, DASH보다는 낮고 DOGE, LTC보다는 높다.

Kaspa의 해시파워는 지속적으로 증가 추세에 있다. 2022년 10월, 2022년 12월, 2023년 2월, 2023년 7월에 각각 네 차례의 두드러진 해시파워 증가가 있었다. 올해 3월에는 채굴 효율을 높이기 위한 전용 채굴기가 출시되었다.

출처:miningpoolstats

해시파워 분포를 보면 집중도가 높지 않다. 최근 999개 블록 중 상위 5대 채굴풀의 생산 비중은 37.1%이며, 56.7% 이상의 블록은 미등록 주소에서 생성되었다.

출처:miningpoolstats

사, 토큰 경제 모델

토큰 배분

KAS는 2021년 11월 출시되었으며, 사전 채굴, 사전 판매, 토큰 배분 없이 진행되었다. 총 공급량은 287억 개, 현재 유통량은 198억 개(유통 비율 69%), 시가총액은 7.5억 달러, FDV는 10.8억 달러이다.

토큰 발행

발행 계획에 따라 KAS는 매달 일정 방식으로 채굴량을 감소시켜 매년 생산량을 절반으로 줄인다. 아래는 발행 추이를 보여주는 그림으로 초기에는 높은 발행률을 보이며 초기 채굴자들이 많은 물량을 확보했다. 구체적인 발행 일정표는 공식 홈페이지에서 확인 가능하다 (https://kaspa.org/wp-content/uploads/2022/09/KASPA-EMISSION-SCHEDULE.pdf).

토큰 발행표를 바탕으로 2023년 7월부터 2024년 6월까지 KAS 토큰의 월별 발행량과 가치를 계산한 결과를 아래 표에 정리하였다. 가격을 0.037 달러로 가정할 경우, 2023년 7월 KAS는 1900만 달러 어치의 토큰을 발행하며 이후 점차 감소하다가 2024년 6월에는 약 1000만 달러 어치의 토큰을 발행할 예정이다.

출처:Kaspa 공식 웹사이트, LD Capital

f2pool 데이터에 따르면 Kaspa의 24시간 생산 가치는 현재 네 번째로, 비트코인, 도지코인, 라이트코인에 이어 ETC 및 BCH보다 높다.

출처:f2pool

보유 현황

1개 이상의 KAS를 보유한 주소는 총 26.7만 개이다. 토큰 집중도도 높은 편으로 상위 10개 주소가 전체의 17.299%를 보유하고 있으며 주로 거래소 지갑이다. 상위 100개 주소는 26.13%, 상위 1000개 주소는 61.35%를 보유하고 있다.

토큰 유동성 면에서는 최근 30일 동안 100~10K 토큰을 보유한 주소는 감소 추세(유출), 0~100 토큰 및 10K 이상 보유 주소는 유입 상태였다. 최근 7일간은 100~10K 토큰 보유 주소와 100M~1B 토큰 보유 'Humpback' 주소가 감소 추세(유출)였으며 나머지 주소는 유입 상태였다.

출처:kaspa 블록체인 탐색기

오, 현재 진척 상황 및 발전 계획

공식 홈페이지는 2023년 이후의 주요 진전사항과 향후 발전 계획을 공개했다.

완료됨

2023년 2월, 프로젝트 핵심 개발자인 마이클 서튼(Michael Sutton)이 DagKnight Consensus에 관한 논문을 발표했다. 이 합의 메커니즘은 GHOSTDAG의 진화 형태로, 더 빠른 거래 및 확인 시간을 이론적으로 가능하게 한다.

테스트 중

Rust 프로그래밍 언어로 코드 재작성:

현재 Kaspa는 GoLang으로 작성되어 있으나, 마이클 서튼이 Rust 언어로 코드를 재작성하고 있으며 이는 Kaspa의 성능과 거래 속도를 향상시킬 것으로 기대된다.

모바일 지갑 개발:

사용자들은 고성능 모바일 지갑에 대한 수요가 크며, 개발 기간은 약 3~4개월 소요 예정이다.

Ledger 하드웨어 지갑과의 통합:

사용자가 Ledger 하드웨어 지갑을 통해 KAS를 송수신할 수 있게 될 예정이다.

연구 및 개발 중

DagKnight Consensus 기반 합의 메커니즘 업그레이드:

초당 블록 생성 수 및 초당 거래 수를 추가로 향상시키는 것을 목표로 한다.

현재 Kaspa는 초당 1개의 블록을 생성하며, 목표는 초당 32개 블록 생성이다. 현재 테스트넷에서는 초당 10개의 블록 생성이 가능하다.

프로젝트 백서 발표:

Kaspa 기술과 관련된 몇몇 연구 논문은 존재하나, 공식 프로젝트 백서는 아직 발표되지 않았으며 현재 정리 중이다.

아카이브 노드 개선:

현재 Kaspa의 표준 노드는 3일 전의 거래까지만 접근 가능하며, 아카이브 노드 개선을 통해 더 많은 역사적 데이터를 조회할 수 있도록 할 계획이다.

향후 발전 계획

스마트 계약 구현 및 생태계 구축:

Kaspa는 자체 퍼블릭 체인 위에서 스마트 계약, DeFi, Layer 2 애플리케이션 등을 구현하고 생태계를 조성하고자 한다.

스마트 계약의 개발 및 배포는 향후 성장을 위한 가장 중요한 요소이다. 스마트 계약이 원활히 배포되고 일정 수준의 활성도를 갖춘 생태계가 조성된다면 Kaspa의 시가총액은 추가 상승 여력이 있다. 그러나 스마트 계약 배포가 원활하지 않거나 생태계가 성장하지 못한다면 향후 발전에 명백한 병목이 발생할 것이다.