마이닝(Mining)은 작업 증명(Proof of Work, PoW) 블록체인 보안에 있어 필수적 과정으로, 참여자는 특정 장비를 통한 해시 연산을 통해 중앙 권위 없이 블록체인 데이터를 검증하고 네트워크를 보호할 수 있습니다.
2009년 비트코인이 처음 출시되었을 당시 일반적인 컴퓨터 한 대로 누구나 다른 마이너(Miner)와 경쟁하며, 다음 블록에 유효한 해시를 추측할 수 있었습니다. 이는 마이닝 난이도가 낮았기 때문에 가능한 일이었습니다. 네트워크상의 해시 레이트는 높지 않았고, 블록체인에 새로운 블록을 추가하기 위해 특별한 하드웨어 역시 필요하지 않았습니다. 초당 더 많은 해시를 연산할 수 있는 컴퓨터가 더 많은 블록을 찾을 수 있는 것은 합리적이었으나 동시에 이는 생태계의 중대하고 심각한 변화를 초래하기 시작했습니다. 해시파워 우위를 점하기 위해 일종의 비용 경쟁을 시작한 것입니다.
이를 위해 마이너들은 여러 종류의 하드웨어(CPU, GPU, FPGA )를 사용하다 ASICs(주문형 반도체, Application-Specific Integrated Circuits)에 정착하게 되었습니다. 이름에서 알 수 있듯, ASICs는 오직 해시를 연산하는 단일한 업무를 수행합니다. 이는 해당 목적을 위해 특별히 고안되었고 높은 성능과 함께 이후 비트코인 마이닝에 다른 종류의 하드웨어를 사용하는 일은 더욱 드물어졌습니다.
마이닝 풀이란?
안타깝게도 상당 수의 고성능 ASICs 하드웨어와 이를 운영하기 위한 전력 등에 많은 자금을 투자했다 하더라도, 실제로 블록을 마이닝할 확률은 몹시 희박합니다. 조금이라도 블록 보상을 받을 수 있을지 확신할 수 없는 환경 속에서 지속적인 보상 가능성을 높여주는 방식이 바로 마이닝 풀 구조라 할 수 있습니다.
예를 들어, 열 명의 참가자가 전체 마이닝 해시 파워의 0.1%씩을 보유하고 있다고 가정한다면, 이는 평균적으로 천 개의 블록마다 한 개의 블록을 찾을 수 있음을 의미합니다. 하루당 144 블록이 마이닝 된다는 추정을 감안한다면 결국 일주일에 하나 정도의 블록을 찾게 된다는 의미라고 할 수 있습니다. 만약 자금 운용과 하드웨어, 전력에 투자 금액에 따라 이러한 단독 마이닝은 실현 가능한 전략일 수 있으나, 이익을 낼만큼 충분한 수익이 나지 않을 경우 과연 어떤 다른 옵션이 있을까요?
바로 열 명의 해시파워를 합치는 방법으로, 참여자 모두가 해싱 파워를 결합할 경우 네트워크 해시 레이트의 1%를 보유하게 됩니다. 이는 백 개의 블록마다 평균적으로 하나의 블록을 발견한다는 것을 의미하며, 하루에 하나에서 두 개 정도의 블록을 발견할 수 있게 됩니다. 이후, 참여한 마이너들간 보상을 나눠 가질 수 있습니다. 이처럼 마이닝 풀은 참여자들에게 보다 안정적인 수익을 보장하기 때문에 폭넓게 활용되고 있습니다.
마이닝 방식
여러 마이닝 방식 중 가장 기본적인 방식은 한가지 코인만 마이닝하는 것으로, 특정 코인의 마이닝을 위해 하드웨어를 최적화한 경우라면 해당 방식이 유용할 수 있습니다.
또다른 대표적 방식으로는 멀티풀 마이닝(Multipool mining)이 있습니다. 멀티풀 마이닝은 암호화폐의 현재 가격이나 채굴 난이도 등의 변화를 감안하여 매번 가장 수익성이 높은 암호화폐로 바꿔가며 마이닝하는 방식입니다. 가능한 모든 채굴 가능한 코인을 위한 각기 다른 지갑의 필요성을 피하기 위해 멀티풀은 채굴된 코인을 주류시장에 인정받는 코인으로 자동 교환할 수 있습니다. 이 방법을 이용하게 되면 가장 수익성이 높은 코인들을 마이닝한 다음 의도한 코인을 위해 판매하게 됩니다. 이를 경우 얻고자 하는 코인을 직접 채굴하는 것보다 더 많이 받을 수 있게 됩니다. 또한, 얻고자하는 코인에 대한 수요를 증가시킴으로써 해당 코인의 가치를 상승시키거나 안정화시키는 효과도 있습니다. 대표적인 멀티풀 마이닝으로는 이더마인(Ethermine), 마이닝풀허브(Miningpoolhub) 등이 있습니다.
마이닝 풀의 작동
일반적으로 마이닝 풀에는 마이너들을 모으고 조직화하는 조정자가 존재합니다. 이들은 마이너들이 서로 다른 논스(nonce) 값을 사용하여, 동일한 블록을 생성하는데 해시 파워를 낭비하지 않도록 합니다. 조정자들은 보상을 나눠 참여자들에게 분배하는 역할을 합니다. 한편 각 마이너의 작업량을 계산하고 이를 따라 보상하는 다양한 방법이 존재하며 가장 대표적인 방식은 PPS(Pay Per Share)와 PPLNS(Pay Per Last N Share) 두가지 정도입니다.
페이-퍼-셰어(PPS) 마이닝 풀
페이-퍼-셰어(Pay-Per-Share, PPS)는 가장 잘 알려진 방법 중 하나로, 해당 시스템에서는 기여하는 각 지분, 즉 “셰어(share)”에 따라 고정된 양을 지급받습니다. 셰어는 각 마이너의 작업을 추적하는데 사용되는 하나의 해시로, 셰어 하나에 지급되는 양은 아주 적지만 시간이 지나며 늘어납니다. 다만 유념할 점은, 셰어가 네트워크 내에서 유효한 해시는 아니며, 단지 마이닝 풀에서 정한 일련의 조건을 만족하는 것입니다.
PPS에서는 풀이 하나의 블록을 찾아냈는지 여부와 무관하게 보상을 받습니다. 풀 운영자는 이러한 리스크를 감수하기 때문에 사용자나 최종 블록 보상에 상당한 수수료를 부과할 수도 있습니다.페이-퍼-셰어(Pay-Per-Share, PPS)는 가장 잘 알려진 방법 중 하나로, 해당 시스템에서는 기여하는 각 지분, 즉 “셰어(share)”에 따라 고정된 양을 지급받습니다. 셰어는 각 마이너의 작업을 추적하는데 사용되는 하나의 해시로, 셰어 하나에 지급되는 양은 아주 적지만 시간이 지나며 늘어납니다. 다만 유념할 점은, 셰어가 네트워크 내에서 유효한 해시는 아니며, 단지 마이닝 풀에서 정한 일련의 조건을 만족하는 것입니다.
PPS에서는 풀이 하나의 블록을 찾아냈는지 여부와 무관하게 보상을 받습니다. 풀 운영자는 이러한 리스크를 감수하기 때문에 사용자나 최종 블록 보상에 상당한 수수료를 부과할 수도 있습니다.
페이-퍼-라스트-N-셰어(PPLNS) 마이닝 풀
잘 알려진 또 다른 방법으로는페이-퍼-라스트-N-셰어(Pay-Per-Last-N-Shares, PPLNS)가 있습니다. PPS와 달리 PPNLS는 풀에서 하나의 블록을 성공적으로 마이닝 할 때만 마이너에게 보상을 지급합니다. 풀이 블록을 발견하면, 최종적으로 제시된 셰어의 양 N을 계산하며 (N은 풀에 따라 다름) 보상 지급을 위해 제시한 셰어를 N으로 나눈 다음, 해당 결과에 블록 보상을 곱합니다(운영자 몫을 제외하고).
예를 들어 트랜잭션 수수료가 없다는 가정하에, 현재 블록 보상이 12.5 BTC이고 운영자의 수수료는 20%이며, 마이너가 받을 수 있는 보상은 10 BTC라고 해보겠습니다. N이 1,000,000이었고, 여러분이 50,000 셰어를 제공했다면 가능한 보상의 5%, 즉 0.5 BTC를 받게 됩니다.
마이닝 풀에서 주의해야 할 점
비트코인이 강력한 이유는 블록체인을 통제하는 단일 주체가 없기 때문이지만, 만약 누군가 해싱 파워의 대다수를 차지하게 되는 경우 역시 고민해볼 필요가 있습니다.
만약 단일 주체가 네트워크 해시 파워의 51%를 차지하게 되면, 51% 공격을 감행할 수 있으며 이를 통해 트랜잭션을 검열하고 이를 오래된 것과 뒤바꿀 수 있기 때문에생태계에 심각한 타격을 초래할 수 있습니다. 그럼 과연 마이닝 풀은 51% 공격의 위험을 증가시킬 수 있는지에 대한 답은 그럴 수 있으나, 그렇지는 않다는 것입니다.
위에서 보듯 이론적으로는 점유율이 높은 상위 몇 개의 풀이 결탁할 경우 네트워크 장악이 가능하나 이는 전혀 합리적이지 않은 결정입니다. 이들이 어렵게 공격을 성공시키더라도 그러한 행동은 시스템을 위협하기 때문에 비트코인 가격의 급락을 초래할 것이고, 그들이 획득한 모든 코인들은 그 가치를 잃게 될 것이기 때문입니다.
뿐만 아니라, 풀은 마이닝 장비를 필수적으로 보유하지 않아도 됩니다. 참여자들은 조정자의 서버에 마이닝 장비를 연결시키지만, 다른 풀로 자유롭게 이동할 수 있습니다. 때문에 참여자와 풀 운영자는 생태계를 탈중앙화 상태로 유지해야 가장 큰 이익을 얻을 수 있습니다. 결국, 마이닝을 통한 수익이 발생해야만 이익을 볼 수 있는 것입니다. 우려할만한 크기 수준으로 풀이 성장하는 경우가 있기도 했습니다만, 일반적으로 해당 풀(그리고 마이너들)은 해시 레이트를 감소시키는 조치를 취합니다.