Grayscale: 채굴자에서 스테이커로 — 이더리움 보안성의 진화 과정
글: Zach Pandl, Michael Zhao
번역: Luffy, Foresight News
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퍼블릭 블록체인의 주요 특징 중 하나는 어떤 중심화된 기관에도 의존하지 않고 운영된다는 점이다. 이를 실현하기 위해 블록체인은 알고리즘과 경제적 인센티브를 결합한 메커니즘을 사용하는데, 이는 '합의 메커니즘(consensus mechanism)'이라고 불린다.
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비트코인 네트워크는 작업 증명(PoW) 합의 메커니즘을 통해 채굴자들에 의해 보호되며, 이더리움은 지분 증명(PoS) 합의 메커니즘을 통해 스테이커들에 의해 보호된다. PoW에서는 채굴자가 계산 능력을 통해 네트워크를 보호하는 반면, PoS는 스테이커가 토큰을 스테이킹함으로써 ‘참여’ 의지를 나타내야 한다.
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스테이커들은 블록체인을 유지함으로써 보상을 받는다. 따라서 자산을 스테이킹하고 거래를 검증하는 토큰 보유자는 수익을 얻을 수 있다. 그러나 토큰 가격 변동성에 비해 스테이킹 보상은 일반적으로 미미한 수준이다.
퍼블릭 블록체인은 어떠한 중심화된 기관도 없는 개방형 아키텍처 플랫폼 위에서 전례 없는 디지털 비즈니스 형태를 창출한다. 이사회 감독 하에 법률에 따라 운영되는 기업과 달리, 퍼블릭 블록체인은 암호학 기술과 경제적 인센티브로 보호되는 분산형 컴퓨터 네트워크다. 이러한 경제적 인센티브를 조율하고 네트워크를 정상적으로 운영하게 만드는 메커니즘은 블록체인 기술의 핵심 혁신이라 할 수 있다.
지분 증명(PoS)과 작업 증명(PoW)
블록체인은 동일한 정보를 네트워크 내 모든 노드에 저장한다. 네트워크에 저장된 정보에 대해 합의하려면 중심화된 권위 없이도 노드 간에 일치된 판단을 도출해야 한다. 그래서 각 퍼블릭 블록체인은 ‘합의 메커니즘’을 포함하고 있는데, 이는 경제적 인센티브 기반의 규범적 의사결정 알고리즘이며, 노드들이 합의를 이루도록 돕는다.
비트코인의 합의 메커니즘은 작업 증명(PoW)이라 불린다. PoW 하에서, 채굴자라 불리는 전문 서비스 제공자들이 복잡한 계산 문제를 해결하기 위해 경쟁하며, 문제를 해결한 채굴자는 블록체인을 업데이트할 권리와 토큰 보상을 받는다. 이러한 문제들은 무차별 대입(즉, 반복적인 추측) 방식으로 해결되므로 막대한 자원—초기 설비 투자와 지속적인 전력 비용—이 필요하다. 따라서 문제 해결은 다른 네트워크 참여자들에게 승리한 채굴자가 상당한 경제적 이해관계를 가지고 있음을 입증하며, 그를 신뢰하여 블록체인을 업데이트할 수 있게 된다. 채굴자는 이러한 서비스를 통해 토큰 보상을 받는다.
이더리움은 초기에 비트코인과 동일한 PoW 알고리즘을 사용했지만, 2022년 새로운 합의 메커니즘인 지분 증명(PoS)으로 전환했다. 이 방식 역시 경제적 인센티브에 의존하지만, 네트워크 참여자들이 에너지 집약적인 계산 문제를 푸는 대신 ETH 토큰을 ‘스테이킹’함으로써 자신의 경제적 이해관계를 표시한다. 스테이커는 거래 검증과 블록체인 업데이트를 책임진다. 이러한 임무를 올바르게 수행하는 자는 추가 토큰 보상을 받고, 블록체인의 이익에 반하는 행동을 하는 자는 처벌받으며, 스테이킹한 토큰이 ‘슬래싱(slashing)’된다. 스테이커의 경제적 이해관계가 블록체인의 건전한 운영과 맞물려 있기 때문에, 그들의 거래 검증 및 네트워크 업데이트 활동을 신뢰할 수 있는 것이다. 채굴과 달리 스테이킹은 소량의 전력만 소모하며, 일부 사람들은 이를 더 친환경적인 블록체인 합의 메커니즘이라고 본다.
시장 가치 기준으로 비트코인이 여전히 가장 큰 퍼블릭 블록체인이지만, PoS 네트워크는 점점 더 인기를 얻고 있다. 예를 들어, 당사의 통화 부문과 스마트 계약 플랫폼 부문에 속한 프로토콜의 절반 이상이 PoS 합의 메커니즘을 사용한다. 시장 가치 기준으로 PoS 기반 블록체인은 해당 암호화 자산 부문 전체 시가총액의 약 30%를 차지하며, 비트코인을 제외하면 전체의 90%를 차지한다(그림 1).
그림 1: 비트코인을 제외하면 PoS가 주류 합의 메커니즘
이더리움 거래와 스테이커의 역할
이더리움과 같은 PoS 블록체인에서 스테이커는 모든 거래가 네트워크 규칙을 준수하는지 검증하는 책임을 진다. 스테이커가 없다면 블록체인은 작동할 수 없다.
스테이커의 역할을 더 잘 이해하기 위해선 이더리움 거래의 메커니즘을 살펴볼 필요가 있다. 그림 2에 나온 바와 같이, 이더리움 거래는 약 8단계로 구분된다(그림 2). 거래는 사용자가 시작하며 일부 단계에는 다른 전문 서비스 제공자가 관여할 수 있지만, 대부분의 단계는 검증자 노드의 적극적인 참여가 필요하다. 모든 이더리움 거래(또는 상태 변경)가 검증자 노드의 조율 아래 이루어지므로, 사실상 스테이커가 블록체인을 운영한다고 볼 수 있다.
그림 2: 검증자 노드가 거래 처리를 담당
이러한 서비스 제공을 통해 스테이커는 사용자로부터 받는 수수료와 새로 발행되는 토큰으로부터 보상을 받는다. 이더리움에서는 수수료가 기본 수수료(base fee)와 우선 수수료(tip, 팁)로 나뉜다. 기본 수수료는 네트워크가 자동으로 소각하며, 이는 토큰 공급량을 줄여 모든 사용자에게 이익이 되도록 하는 목적을 가진다. 스테이커는 새로 발행되는 ETH 외에도 사용자가 거래 시 지불한 우선 수수료를 보상으로 받는다(그림 3).
그림 3: 이더리움 스테이킹 보상은 우선 수수료와 신규 발행에서 발생
스테이킹 보상과 수익
토큰 보상 덕분에 스테이커는 자산에서 잠재적 수익을 얻을 수 있다. 전통 시장에서 가장 유사한 비교 사례는 아마 농경지일 것이다. 땅 자체는 시장 가치를 가지며 시간이 지남에 따라 가격이 오르내릴 수 있지만, 작물을 재배함으로써 수익을 창출할 수도 있다. 마찬가지로 스테이킹 보상은 블록체인 검증 서비스에 대한 보수이며, 작물은 농경지 경작 서비스에 대한 보수로 볼 수 있다. 두 경우 모두 자산 소유자는 유용한 서비스를 제공하며 서비스 수익을 창출한다.
현재 이더리움 스테이커의 평균 수익률은 3.1%이다(그림 4). 데이터 제공업체 Allium의 계산에 따르면, 이더리움 스테이킹 공급이 증가함에 따라(스테이킹 공급이 감소할 때 이 프로토콜은 스테이킹 유인을 높이기 위해 더 높은 수익률을 제공함) 장기적으로 이더리움의 스테이킹 수익률은 하락 추세를 보이고 있다. 일일 스테이킹 보상의 변화는 또한 네트워크 혼잡도와 우선 수수료의 변화를 반영한다. 네트워크 트래픽이 많아지면 사용자들은 일반적으로 우선 순위 거래를 위해 더 높은 수수료를 지불한다.
그림 4: 이더리움 스테이커의 현재 연간 수익률은 약 3%
스테이킹을 하고 검증 서비스를 제공하는 이더리움 보유자에게 스테이킹 보상은 수익원으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 2023년 초 이후 ETH 현물 가격은 173% 상승했다. 이 기간 동안 우리는 스테이킹 보상이 연간 약 4.5%였다고 추정한다. 따라서 이더리움 스테이커의 총 수익률(가격 수익과 스테이킹 수익 포함)은 192%에 달한다(그림 5). 다만 이는 스테이커가 임무를 정확히 수행하여(즉 모든 보상을 받고 슬래싱되지 않으며) 제3자 수수료를 전혀 지불하지 않았다는 가정 하에 성립한다.
그림 5: 스테이킹 보상은 자산 소득으로 간주 가능
다른 자산들과 비교했을 때 스테이킹 보상은 토큰 보유자의 수익을 증가시킬 수 있지만, 변동성에 비해 스테이킹 수익률은 여전히 낮은 편이다. 즉, 투자자들은 주요 리스크와 잠재적 수익의 원천으로서 토큰 가격 자체를 고려해야 하며, 스테이킹 보상은 부차적 요소다. 예를 들어, 그림 6은 다양한 통화 시장의 '양도매매(arbitrage trade)'와 특정 주가 지수의 배당 수익률과 비교한, 이더리움의 변동성 대비 스테이킹 수익률을 보여준다. 이더리움의 가격 변동성에 비해 스테이킹 수익률은 낮으며, 미국 주가 지수의 배당 수익률과 유사하다. 이러한 유형의 투자는 일반적으로 수익보다는 가격 상승을 통한 잠재적 자본 이득을 목표로 한다.
그림 6: 기타 변동성 자산과 비교한 이더리움의 낮은 스테이킹 수익률
다양한 PoS 블록체인 간 스테이킹 수익률은 크게 다를 수 있다. 예를 들어, 몇몇 소규모 네트워크(시가총액 기준)는 10%-20%의 명목 스테이킹 수익률을 제공한다(그림 7). 하지만 기억해야 할 것은, 스테이킹 보상은 일반적으로 거래 수수료와 신규 토큰 발행의 조합으로 조달된다는 점이다. 많은 경우, 높은 스테이킹 수익률은 토큰 공급의 인플레이션이 높을 때 가능하며, 이는 가격 수익에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 투자자들은 실제(인플레이션 조정 후) 스테이킹 수익률도 고려해야 한다(채권 시장이나 통화 시장에서 분석가들이 일반적으로 실질 금리를 고려하는 것처럼). 이더리움의 공급 증가는 거의 제로에 가까우므로 명목 및 실질 스테이킹 수익률은 모두 약 3%로 거의 동일하다. 반면 Filecoin(FIL)은 23%의 명목 스테이킹 수익률을 제공하지만, 유통 공급량이 향후 1년 내 20% 증가할 것으로 예상되어 실질 스테이킹 수익률은 3%에 불과하다(그림 7).
그림 7: 높은 명목 수익률은 일반적으로 높은 인플레이션과 함께 함
결론
합의 메커니즘은 블록체인에 있어 전통 기업의 법과 재산권만큼이나 필수적이다. 암호화 산업이 발전함에 따라 Grayscale Research는 PoS 합의와 스테이킹이 생태계에서 점점 더 중요한 부분이 될 것으로 예상한다. 암호화 자산의 가격 변동성에 비해 스테이킹 수익률은 일반적으로 낮지만, 장기적으로 보면 추가 수익원이 될 수 있으므로 많은 토큰 보유자들이 검증자가 되어 이러한 보상을 얻으려 한다.
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