블록 체인의 "랜덤 번호"는 합의 메커니즘에 어떻게 적용됩니까?

무작위성은 Blockchain Consensus 메커니즘에서 POS 및 POW와 같은 조작을 방지하고 공정성을 보장하며 종종 암호화 해시 함수 및 VRF를 사용하여 생성됩니다.

2025/04/04 17:42

블록 체인 합의에서 무작위성의 역할

블록 체인 기술은 네트워크의 무결성과 보안을 보장하기 위해 합의 메커니즘에 크게 의존합니다. 이러한 메커니즘은 새로운 트랜잭션 블록이 블록 체인에 추가되는 방법을 결정하고, 이러한 메커니즘의 중요한 요소는 랜덤 숫자의 생성입니다. 이 무작위성은 참여 노드 간의 조작을 방지하고 공정성을 보장하는 데 필수적입니다. 그것 없이는 악의적 인 배우는 잠재적으로 블록 체인의 상태에 과도한 영향을 줄 수 있습니다.

다른 합의 메커니즘과 임의성 사용

몇 가지 합의 메커니즘은 다른 방식으로 무작위성을 활용합니다. 눈에 띄는 예를 살펴 보겠습니다.

스테이크 증명 (POS) : POS에서 유효성 검사기는 암호 화폐의 양에 비례하여 선택됩니다. 그러나 스테이크가 가장 많을 때 유효성 검사기를 선택하면 잠재적 인 조작의 문이 열립니다. 따라서 많은 POS 시스템은 무작위성을 통합하여 유효성 검사기를 선택합니다. 이 무작위성은 단일의 강력한 엔티티가 검증 프로세스를 지배하는 것을 방지하는 데 도움이됩니다. 무작위성을 도입하는 특정 방법은 크립토 그래피 해시 함수와 블록 타임 스탬프를 포함하는 경우가 많습니다.

• 일반적인 접근법은 검증 가능한 랜덤 함수 (VRF)를 사용하여 검증기의 스테이크 및 기타 요인에 따라 임의의 숫자를 생성하는 것입니다.
• 다른 방법은 현재 블록 해시와 유효성있는 지분의 조합을 사용하여 선택 확률을 결정하는 것이 포함될 수 있습니다.

WORK (Work-of-Work) : 선택 과정에서 임의의 숫자 생성을 명시 적으로 사용하지는 않지만 POW는 마이닝 프로세스 자체를 통해 임의성에 의존합니다. 어려움 조정 메커니즘은 유효한 블록을 찾는 평균 시간이 비교적 일정하게 유지되도록합니다. '무작위성'은 난이도 대상을 충족시키는 해시를 찾는 예측할 수없는 특성에서 비롯됩니다. 이 고유의 무작위성은 조작을 방지하고 블록 창조의 공정성을 보장하는 데 중요합니다. 그러나,이 무작위성은 POS 메커니즘보다 덜 통제되고 검증 가능합니다.

랜덤 비콘 : 일부 블록 체인 프로젝트는 전용 '랜덤 비콘'을 사용하여 합의 메커니즘을 포함한 다양한 응용 분야에 임의성을 제공합니다. 이 비콘은 암호화 기술을 사용하여 예측할 수없고 검증 가능한 랜덤 숫자를 생성합니다. 목표는 단일 엔티티의 조작에 저항하는 신뢰할 수있는 무작위성 소스를 만드는 것입니다. 이 접근법은 보안과 공정성이 가장 중요한 시스템에서 특히 중요합니다. 강력한 임의의 비콘은 단일 엔터티가 많은 노드를 제어하는 ​​Sybil 공격과 같은 공격에 저항하도록 설계되었습니다.

• 종종 임의의 비콘은 여러 소스의 입력을 결합하여 보안과 무작위성을 향상시킵니다.
• 임의의 비콘의 출력은 유효성 검사기 선택 또는 트랜잭션 순서와 같은 합의 메커니즘의 다양한 측면에서 사용될 수 있습니다.

무작위성 구현에 어려움

블록 체인과 같은 분산 시스템에서 진정한 임의의 숫자 생성을 구현하는 것은 중요한 과제를 제시합니다. 주요 관심사는 생성 된 숫자가 모든 참가자가 무작위로 검증 할 수 있도록하는 것입니다. 손상된 무작위 번호 생성기는 합의 메커니즘을 손상시킬 수 있습니다.

• 편견 : 잘 설계된 알고리즘조차도 미묘한 편견을 나타낼 수 있으며, 이는 악의적 인 행위자가 악용 할 수 있습니다. 이 위험을 완화하려면 신중한 분석 및 테스트가 필수적입니다.
• 예측 가능성 : 공격자가 생성 된 랜덤 숫자를 예측할 수 있다면 합의 메커니즘을 자신의 이점으로 조작 할 수 있습니다. 암호화 기술은 그러한 예측 가능성을 방지하는 데 중요합니다.
• 검증 가능성 : 모든 참가자는 생성 된 숫자가 실제로 무작위이며 변조되지 않았 음을 확인할 수 있어야합니다. 투명성 및 암호화 증명은이 검증 가능성을 달성하는 데 중요합니다.

암호화 해시 기능의 중요성

암호화 해시 함수는 블록 체인 컨센서스 메커니즘에 대한 랜덤 숫자를 생성하는 데 중요한 역할을합니다. 이러한 기능은 모든 크기의 입력을 취하고 고정 크기의 출력을 생성하며, 이는 사실상 리버스 엔지니어가 불가능합니다. 입력이 아닌 경우에도 출력이 무작위로 나타납니다. 이 속성은 생성 된 숫자의 예측 불가능 성을 보장하는 데 필수적입니다. 일반적으로 사용되는 해시 함수의 예로는 SHA-256 및 SHA-3이 있습니다.

검증 가능한 랜덤 함수 (VRFS)

VRFS는 임의성과 검증 가능성을 모두 제공하는 특수한 유형의 암호화 기능입니다. 그들은 단일 엔티티가 임의의 숫자를 생성 할 수있게하고, 다른 사람들은 숫자가 조작없이 올바르게 생성되었음을 확인할 수있게합니다. 이 속성은 참가자가 선택 과정의 무작위성을 신뢰 해야하는 합의 메커니즘에 특히 유용합니다.

무작위성 불량의 보안 영향

결함이 있거나 예측 가능한 임의 번호 생성기를 사용하면 블록 체인에 심각한 보안 영향을 미칠 수 있습니다. 악의적 인 행위자가 다음을 수행 할 수 있습니다.

• 제어 블록 생성 : 임의의 숫자를 예측함으로써 공격자는 블록 체인에 새로운 블록을 추가하는 것을 불균형 적으로 제어 할 수 있습니다.
• 거래 주문 조작 : 거래 주문이 예측 가능한 임의 번호 생성기의 영향을받는 경우, 공격자는 다른 사람보다 거래를 우선시 할 수 있습니다.
• 서비스 거부 공격 : 임의의 숫자 생성 프로세스를 방해함으로써 공격자는 잠재적으로 전체 블록 체인 네트워크를 중단 할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q : 비 랜덤 컨센서스 메커니즘의 결과는 무엇입니까?

A : 비 랜덤 컨센서스 메커니즘은 중앙 집중화로 이어질 수 있으며, 여기서 몇몇 강력한 엔티티가 네트워크를 제어합니다. 이것은 블록 체인이 달성하고자하는 분산 및 보안의 핵심 원칙을 약화시킨다. 또한 조작 및 검열의 위험을 증가시킵니다.

Q : 분산 환경에서 무작위성은 어떻게 보장됩니까?

A : VRFS와 같은 암호화 기술과 여러 소스 (예 : 블록 해시, 타임 스탬프 및 유효성 검사기 스테이크)의 입력을 결합하여 예측을 매우 어렵게 만듭니다. 목표는 단일 엔티티가 결과에 영향을 줄 수없는 시스템을 만드는 것입니다.

Q : 양자 컴퓨팅은 블록 체인 합의에 사용 된 무작위성을 위협 할 수 있습니까?

A : 예, 미래의 양자 컴퓨터는 현재 임의의 숫자를 생성하는 데 사용되는 일부 암호화 알고리즘을 잠재적으로 파괴 할 수 있습니다. 이 잠재적 위협을 해결하기 위해 양자 내성 암호화 기술에 대한 연구가 진행 중입니다. 쿼터 암호화로의 전환은 블록 체인 컨센서스 메커니즘의 보안을 유지하는 데 중요합니다.

Q : 모든 블록 체인 합의 메커니즘은 임의의 숫자 생성에 동일하게 의존합니까?

A : 아니요, 무작위 숫자 생성에 대한 의존 정도는 합의 메커니즘에 따라 다릅니다. POS 메커니즘은 일반적으로 POW 메커니즘보다 유효성이있는 임의성에 더 크게 의존하며, 이는 광산 공정의 고유 한 무작위성에 의존합니다. 그러나 POW 메커니즘조차도 난이도 조정과 같은 측면에서 무작위성으로부터 혜택을받습니다.