Ethash 알고리즘이란 무엇인가? 이더리움의 PoW 백본에 대한 심층 분석

HuangSenyan 작성

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Ethash 알고리즘은 이더리움 블록체인을 비롯한 여러 암호화폐의 핵심 특징이었습니다. 작업증명(PoW) 해싱 알고리즘인 Ethash는 이더리움 2.0을 통해 지분증명(PoS)으로 전환되기 전에 이더리움 네트워크의 보안과 탈중앙화를 확립하는 데 기여했습니다.

이 글에서는 Ethash의 아키텍처, 역사, 채굴 프로세스, ASIC에 대한 저항성, 그리고 여전히 Ethash에 의존하고 있는 암호화폐의 미래 전망에 대해 살펴보겠습니다.

1. 에타쉬의 기원과 목적

Ethash는 비트코인이 사용하는 SHA-256과 같은 초기 PoW 알고리즘의 한계를 해결하기 위해 이더리움과 함께 도입되었습니다. 비트코인 채굴 환경은 강력한 ASIC에 의해 장악되었고, 일반 사용자는 소외되었습니다. Ethash는 이러한 균형을 회복하고자 했습니다.

Dagger-Hashimoto 프로토타입에서 파생된 Ethash는 두 가지 핵심 목표를 결합합니다.

메모리 견고성 : 순수한 처리 능력만이 아니라 메모리 액세스 속도에 따라 채굴을 결정합니다.
ASIC 저항 : 애플리케이션별 하드웨어의 지배를 억제하고 분산화를 유지하기 위해 GPU 기반 채굴을 장려합니다.

이러한 원칙을 바탕으로 이더리움 개발자들은 더 많은 개인이 블록 생성과 거래 검증에 참여할 수 있도록 공평한 경쟁 환경을 조성하고자 했습니다.

2. 핵심 구성 요소 및 워크플로

Ethash의 워크플로는 다양한 요소를 통합하여 보안성과 컴퓨팅 요구 사항을 모두 충족합니다.

a. Keccak-256 해싱

Ethash는 SHA-3의 전신인 Keccak-256 해싱 함수를 사용합니다. 이 함수는 입력값을 처리하고 압축하여 각 입력값이 고유하고 검증 가능한 출력을 생성하도록 보장합니다.

b. DAG 생성

Ethash는 채굴자가 방향성 비순환 그래프(DAG)를 생성하도록 요구합니다. DAG는 3만 블록(약 5일)마다 변경되는 방대한 데이터 세트입니다. 이 DAG의 크기는 시간이 지남에 따라 꾸준히 증가하며, 채굴을 위해 메모리에 저장되어야 합니다.

2025년 기준으로 DAG 파일 크기가 5GB를 넘어서면서 Ethash 채굴에는 고 VRAM GPU가 필수적이 되었습니다.

c. 해시와 Nonce, 헤더 혼합

블록을 채굴하기 위해 채굴자는 다음을 결합합니다.

DAG
블록 헤더
Nonce(난수)

이러한 해시는 네트워크의 현재 난이도 목표보다 낮은 결과가 발견될 때까지 반복적으로 해시됩니다.

d. 검증 및 블록 전파

유효한 해시가 발견되면 네트워크에 브로드캐스트됩니다. 전체 노드는 DAG를 사용하여 결과를 검증하고, 유효하면 채굴자는 블록 보상을 받습니다.

3. Ethash를 이용한 채굴

ASIC 채굴 방식으로 빠르게 전환된 비트코인과 달리, 이더리움은 수년간 일반 소비자용 하드웨어로 채굴이 가능했습니다. 채굴 장비에 대한 세부 정보는 다음과 같습니다.

a. GPU 마이닝

가장 일반적이고 접근하기 쉬운 방법
AMD 및 NVIDIA GPU는 경쟁력 있는 해시레이트를 제공합니다(예: RX 580, RTX 3080)
PhoenixMiner 및 TeamRedMiner와 같은 채굴 소프트웨어가 널리 사용됩니다.

b. ASIC 채굴

Bitmain Antminer E9 및 Innosilicon A10 Pro와 같은 ASIC은 Ethash용으로 존재합니다.
더 높은 효율성을 제공하지만 비용이 많이 들고 분산화가 감소합니다.

c. FPGA 마이닝

필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이는 사용자 정의 및 에너지 효율성을 제공합니다.
사용자 친화성이 낮고 기술적 설정이 필요합니다.

d. 채굴 풀

대부분의 채굴자는 Ethermine이나 F2Pool과 같은 채굴 풀에 가입하여 컴퓨팅 파워를 결합하고 안정적인 보상을 얻습니다. 풀 채굴은 단독 채굴보다 예측 가능성이 높습니다.

4. Ethash의 주요 장점

Ethash는 네트워크 무결성을 유지하는 데 효과적인 알고리즘으로 입증되었습니다. Ethash의 장점은 다음과 같습니다.

중앙집중화에 대한 저항성 : 메모리 집약적 DAG는 대규모 ASIC 개발을 어렵게 만듭니다.
데이터 무결성 : Keccak-256을 사용하면 안전한 거래 검증이 보장됩니다.
전환 속의 지속 가능성 : Ethash는 Ethereum이 PoW에서 작동하면서 점진적으로 PoS로 전환할 수 있도록 했습니다.

5. 단점과 과제

Ethash는 장점이 많지만 한계가 없는 것은 아닙니다.

DAG 증가 : 새로운 DAG 크기로 인해 VRAM 제약으로 인해 많은 기존 GPU를 사용할 수 없게 되었습니다.
ASIC의 등장 : 시간이 지나면서 ASIC 채굴자들이 Ethash 공간에 진입하면서 원래의 ASIC 반대 목적이 부분적으로 무너졌습니다.
에너지 사용 : 모든 PoW 시스템과 마찬가지로 Ethash는 상당한 에너지를 필요로 하며, 이는 Ethereum의 PoS 전환 이전에 환경 문제를 제기했습니다.

6. Ethash를 사용하는 암호화폐

이더리움은 이제 PoS로 전환했지만 Ethash는 다른 네트워크에서도 여전히 관련성이 있습니다.

이더리움 클래식(ETC) : 이더리움 포크 이후 PoW 및 Ethash로 계속 진행
Expanse(EXP) : 분산형 애플리케이션을 지원하는 이더리움 포크
메타버스(ETP) : 블록체인과 디지털 신원 및 자산을 결합
Musicoin(MUSIC) : Ethash를 사용하여 분산형 스트리밍 플랫폼을 통해 음악가에게 보상을 제공합니다.
Ellaism(ELLA) : 사전 채굴이 필요 없는 완전 오픈 소스 스마트 계약 플랫폼

Ethash 지원 하드웨어에 투자한 채굴자들은 Ethereum이 합병된 이후 이러한 네트워크로 전환했습니다.

7. 지분증명(Ethereum 2.0)으로의 전환

2022년 9월, 이더리움은 The Merge 를 통해 오랫동안 기다려온 PoW에서 PoS로의 전환을 완료했으며, 이로써 이더리움 메인넷에서 Ethash 채굴이 사실상 종료되었습니다.

PoS에서는 검증자가 자신이 스테이킹한 ETH 양에 따라 블록을 생성하도록 선택되어 전력 사용량을 줄이고 채굴 보상을 없앱니다. 이러한 전환은 블록체인 합의 메커니즘에 있어 역사적인 전환을 의미합니다.

일부 채굴 순수주의자들 사이에서는 논란이 있지만, 이러한 움직임은 이더리움의 환경적 측면과 확장성 측면에서 큰 성과를 거둔 것으로 환영받았습니다.

8. ASIC 저항: 여전히 관련성이 있을까?

Ethash가 처음 출시되었을 당시에는 높은 메모리 대역폭의 필요성으로 인해 ASIC 개발을 성공적으로 저지했습니다. 그러나 업계가 발전함에 따라 제조업체들은 Ethash 전용 ASIC을 개발함으로써 이 문제를 극복했습니다.

이러한 기계는 GPU보다 성능이 뛰어나지만, Ethash는 SHA-256에 비해 훨씬 더 많은 메모리를 필요로 하기 때문에 ASIC은 틈새시장을 공략하고 가격이 비쌉니다. 더욱이, 이더리움 클래식과 같은 많은 네트워크는 탈중앙화를 지속적으로 강조하고 있어 GPU 채굴이 활성화될 수 있도록 하고 있습니다.

9. Ethash의 미래 전망

이더리움의 주력 알고리즘으로서 Ethash의 시대는 끝났지만, 다른 네트워크에서는 여전히 실행 가능하고 안전한 선택입니다. 투명성과 접근성을 중시하는 개발자와 커뮤니티는 여전히 Ethash에 의존하고 있습니다.

기존 GPU 채굴자 기반을 유치하기 위해 이더리움 클래식 포크나 Ethash를 활용한 새로운 토큰이 등장할 가능성도 있습니다. 업계가 지분증명(PoS) 및 하이브리드 합의 모델로 전환되는 추세에도 불구하고, Ethash의 유산은 이러한 생태계를 통해 계속 이어질 것입니다.

결론

Ethash는 이더리움의 첫 시대를 정의하는 데 기여했습니다. 혁신, 보안, 그리고 접근성의 균형을 이전에는 거의 없었던 방식으로 이루어냈습니다. ASIC 중앙 집중화를 지연시키고, GPU 채굴자에게 권한을 부여하며, 세계 최대 규모의 탈중앙화 네트워크 중 하나의 무결성을 유지하는 데 성공했습니다.

이더리움은 이제 발전해 나갔지만, Ethash는 다른 블록체인에서 계속 살아남고 있으며 암호화폐 합의의 발전에 있어서 중요한 이정표로 자리 잡고 있습니다.