스테일 블록과 전파

호기심

1. 유효한 블록이 왜 때때로 버려지나요?
2. 네트워크 지연은 어떻게 소규모 채굴 사업자보다 대규모 사업자에게 유리하게 작용할까요?
3. 두 채굴자가 정확히 같은 높이에서 블록을 찾으면 어떻게 될까요?

탐구

1. 채굴자가 유효한 블록을 찾으면 보통 컴팩트 블록 형태로 피어에게 전달합니다. 대역폭 제한과 검증 지연 때문에 이 전파가 네트워크의 모든 노드에 도달하기까지는 시간이 걸립니다. 그동안 새로운 팁(tip)을 아직 받지 못한 다른 채굴자들은 경쟁 분기가 이미 발견되었다는 사실을 모른 채 이전 체인 상태 위에서 계속 채굴합니다.
2. 이렇게 뒤처진 채굴자 중 하나가 처음 전파된 블록을 받기 전에 같은 높이에서 자신의 유효한 블록을 찾으면 일시적인 포크가 발생합니다. 두 블록 모두 올바른 작업증명을 갖추고 있어 기술적으로는 유효합니다. 그러나 활성 정규 체인에는 하나만 들어갈 수 있습니다. 이후 어느 채굴자든 다음 블록을 찾으면 그중 하나에 연결되어 해당 분기를 연장하고, 나머지 블록은 스테일 블록이 됩니다.
3. 전파 지연은 이러한 충돌 확률을 직접적으로 높입니다. 전파가 느릴수록 스테일률이 올라가고, 원장 보안에 쓰여야 할 연산력이 내부 경쟁에 낭비됩니다. 이러한 역학은 규모가 작고 고립된 사업자보다 블록을 더 빨리 전파할 수 있는, 크고 연결성이 좋은 채굴자에게 유리하며, 단순한 해시파워가 아니라 인프라에 기반한 구조적 우위를 만들어 냅니다.
4. 스테일로 인한 손실을 줄이기 위해 일부 채굴자는 '검증 없는 채굴(validationless mining)'을 합니다. 이들은 들어오는 블록 헤더의 작업증명만 확인하고, 나중에 검증할 전체 거래 데이터를 내려받는 동안 곧바로 그 위에 블록을 쌓기 시작합니다. 이 지름길은 역효과를 낼 수 있습니다. 2015년 7월 소프트 포크가 활성화된 직후, 이 방식을 쓰던 채굴자들이 유효하지 않은 블록 위에 블록 다섯 개를 더 쌓았고, 결국 이 6블록짜리 포크는 폐기되어야 했습니다.
5. 컴팩트 블록(BIP152)과 FIBRE와 같은 전용 릴레이 네트워크는 짧은 트랜잭션 식별자와 피어가 가지고 있지 않은 트랜잭션만을 전송함으로써 전파 시간을 크게 단축시켰습니다. 이러한 최적화 덕분에 네트워크 전반의 스테일 비율이 감소하여, 대형 풀들이 지연 시간의 이점을 악용하기가 더 어려워집니다. 하지만 블록 크기, 검증 시간, 전파 속도 사이의 균형 문제는 여전히 합의 알고리즘 설계에서 중요한 제약 요소로 남아 있습니다.
6. 2013년 에얄과 시러가 설명한 이기적 채굴(selfish mining)은 상당한 해시파워를 가진 채굴자가 블록을 즉시 전파하지 않고 전략적으로 보류함으로써 이득을 얻을 수 있음을 보여 주었습니다. 자연적인 지연 때문에 1블록 리오그는 지금도 가끔 발생하지만, 대부분의 참여자에게는 지속적인 적대 행위의 경제적 비용이 잠재적 이득보다 크기 때문에 더 깊은 리오그는 드뭅니다.

핵심 사실

연습 아홉, 여섯, 셋, 하나

팩트 체크

날짜, 수치 및 주장은 아래에 명시된 출처들을 통해 확인되었습니다.

• BIP152: Compact Block Relay
• Eyal, I. & Sirer, E.G., 'Majority is not Enough: Bitcoin Mining is Vulnerable' (2013)
• Decker, S. & Wattenhofer, R., 'Information Propagation in the Bitcoin Network' (2013)