알고랜드(Algorand)는 블록체인의 트릴레마인 탈중앙화, 확장성, 보안의 3중 딜레마를 해결하기 위한 플랫폼을 위한 암호화폐입니다. 알고랜드는 무허가형 순수 지분증명(PoS) 합의 알고리즘을 통해 블록체인의 트릴레마를 해결할 수 있다고 밝혔습니다. 알고랜드의 창시자는 튜링상 수상자이자 영지식증명의 권위자인 실비오 미칼리(Silvio Micali) 미국 MIT 명예 교수입니다. 알고랜드에 대해 이더리움 창시자인 비탈릭 부테린은 블록체인 노드 참여자에게 인센티브를 제공하지 않는 알고랜드와 같은 방식의 시스템은 제대로 작동하지 않을 것이라고 비판했습니다.
알고랜드는 무허가형 분권화 퍼블릭 블록체인이며 사용자는 네트워크에 가입하고 프로토콜에 참여하기 위해 신뢰할 수 있는 기관의 승인이 필요하지 않습니다. 누구나 블록체인을 이용해 블록 생성에 참여할 수 있으며 데이터는 모두 공개되어 있으므로 참가자는 모든 블록을 읽을 수 있습니다. 그리고 모든 참가자는 미래 블록에서 거래를 작성할 수 있습니다. 또한 알고랜드 블록체인에는 단 한 가지 등급의 사용자만 존재합니다. 알고란드의 프로토콜은 순수지분증명에 근거하기 때문에, 어떤 사용자나 사용자 그룹도 프로토콜에서 특별한 역할을 하는 것으로 구별되지 않는 것 입니다. 모든 사용자는 그들의 이해관계에 비례하여 프로토콜에서 어떤 역할도 할 수 있습니다.
알고(algo)를 소유하고 있고 온라인 상태인 모든 사용자는 블록 제안 및 블록 투표 등 프로토콜의 모든 기능에 자동으로 참여할 수 있습니다. 그러나 프로토콜은 참가 비용이 최소화하도록 설계됩니다. 따라서 참여를 선택하는 사용자에게는 장벽이 존재하지 않습니다. 이렇게 해서 알고랜드의 블록체인에 고부가가치 거래를 실시하거나 고부가가치 자산을 게재하고자 하는 이용자는 소수의 이용자가 정직하게 남아 자신의 거래를 검열하지 않을 것이라고 신뢰할 필요가 없습니다.
암호화폐 및 블록체인 분야의 권위자이자 튜링(Turing) 상의 수상자 실비오 미칼리가 설립한 알고랜드(Algorand)는 분산화, 확장성 및 보안성 모두를 제공하는 플랫폼으로 블록체인 트릴레마의 해결을 목표로 하고 있습니다. 알고랜드는 새롭게 부상하는 탈중앙화 경제 시스템에서 기존 비즈니스 진입자 및 새로운 프로젝트 신규 진입자 모두가 운영할 수 있는 기반을 제공합니다. 그리고 알고랜드의 혁신적인 무허가형 순수지분증명 프로토콜은 전 세계 사용자들을 위한 시스템 구축에 요구되는 규모, 개방형 참여, 트랜잭션 완결성을 지원합니다.
실비오 미칼리(Silvio Micali)는 알고랜드의 창시자입니다. 그는 로마 대학교(University of Rome)에서 수학 라우레아 학위(Laurea)와 캘리포니아 주립 대학교 버클리 캠퍼스에서 컴퓨터 공학 박사 학위를 취득했습니다. 그는 1983년부터 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 전기 공학 및 컴퓨터과학 학부의 교수로 재직해 왔습니다. 그의 주 연구 분야는 암호학, 영증명지식, 의사 난수 생성, 보안 프로토콜 및 메커니즘 설계입니다. 2017년 그는 블록체인 플랫폼인 알고랜드(Algorand)를 설립하여 탈중앙적 경제를 위한 제품과 서비스를 구축했습니다. 알고랜드에서 그는 이론, 보안, 암호화 금융을 비롯한 모든 연구를 감독하고 있습니다. 또한 그는 튜링 상(컴퓨터 과학 분야), 괴델 상(이론 컴퓨터 과학 분야), RSA 상(암호학)을 수상한 바 있으며, 미국 국립 과학 아카데미, 미국 국립 공학 아카데미, 미국 예술 과학 아카데미, 린체이 학술원의 회원이기도 합니다.
알고랜드는 순수지분증명(PPoS) 알고리즘을 이용하여 블록체인의 트릴레마를 해결할 수 있다고 봅니다. 알고랜드 블록체인의 거래는 1000명의 위원들로 구성되어 있으며 위원들은 블록체인에 참여한 노드들 중에서 무작위로 선발되고 선발 확률은 자신이 보유한 토큰 개수에 비례해 높아집니다. 토큰 보유량은 저마다 다르기 때문에 크고 작은 노드가 있을 수는 있지만, 권력이 한 곳에 집중되는 것은 아닙니다. 검증 위원은 비밀리에 선발되며 선발된 노드가 누구인지는 노드가 블록을 생성하고 네트워크에 전파한 이후 공개됩니다. 공개된 직후에는 또 다시 새로운 위원회가 무작위로 선발됩니다. 그런 과정이 규칙적으로 이뤄지지만 선발은 무규칙적입니다. 즉, 블록 생성이 1000만분의 1초마다 이뤄지고 매번 1000명이 참여하는 위원회 구성이 바뀌기 때문에 공격당할 틈이 없다는 것 입니다. 또한 채굴에 따른 보상이 따로 없어 채굴에 필요한 자원이 들어가지 않도록 합니다. 채굴 수준은 간단한 덧셈 수준의 매우 쉬운 난도로 설정하며 1000명의 위원회를 통해 보안을 유지합니다.
위원회 구성원은 비밀리에 구성되며 암호학적으로 공정한 방법으로 추첨에 의해 선택됩니다. 그렇기 때문에 네트워크 사용자들이 네트워크를 통해 그들의 네트워크 위원회로 선정되었다는 정보와 블록에 대한 정보를 전파하는 순간까지 선정된 사용자만이 그 존재를 알고 있습니다. 선정이 끝나고 나서야 공격자는 위원회 구성원들이 누구인지 알게 될 것이지만 이미 위원회 구성은 또 바뀌어 공격 자체를 할 수 없게 됩니다. 즉, 알고랜드 접근 방식은 사전에 어떤 상대를 방해해야할 지 모르기 때문에 그리고 그를 찾아 공격할 때 쯤이면 공격할 이유가 없어지기 때문에 안전한 것 입니다. 만약 위원회가 1분이라도 구성을 유지한다면 DoS 공격에 취약해질 것 입니다. 또한 위원회가 훨씬 더 오랫동안 구성을 유지한다면 네트워크의 누군가가 불법적인 방식으로 이들을 공격하기 시작할 수 있습니다. 그러나 알고랜드의 경우 누구를 상대로 DoS 공격을 가해야 할지 모를 것이며 대상을 알게된 후에는 이미 늦은 경우입니다.
알고랜드의 기술은 체인이 분리가 일어나지 않는다는 특징을 갖고있는 데 그 이유는 단 하나의 블록만 위원회 투표의 필수 기준을 가질 수 있기 때문입니다. 알고랜드의 모든 거래는 곧 최종 거래이며 일단 블록이 생성되면 영원히 체인의 일부가 된다고 봐도 무방합니다. 만약 사용자의 지불 정보를 포함한 새로운 블록이 생성되었다면 지불이 되었다고 생각하고 물건을 보내도 안전하다는 것 입니다. 기존의 금융 시스템은 이미 리스크가 존재하기 때문에 '블록 분리'는 큰 위험으로 작용합니다. 알고랜드의 분리없는 체인 시스템은 절대적이진 않지만 실제로 알고랜드의 체인에서 분리가 일어날 수 있는 확률은 아주 드물다고 합니다.
사용자가 암호 퍼즐을 푸는 비트코인과 같은 작업증명(PoW) 프로토콜을 사용하면 두 명의 사용자가 동시에 유효한 블록을 풀 수 있는 가능성이 있습니다. 두 노드가 동시에 유효한 블록을 얻으면 다른 사용자 그룹이 다음 블록에 대한 다른 후보를 볼 수 있기 때문에 블록체인 포크를 두 개로 나뉩니다. 포크는 한동안 지속될 수 있으며, 새로운 블록을 추가함으로써 그 가지가 길어질 수도 있습니다. 그러나 결국 한 가지를 제외한 모든 가지들은 죽게 되고, 죽은 가지에 있는 모든 블록들은 사라질 것 입니다. 마찬가지로 상대방은 네트워크를 분할할 수 있으며 다른 사용자 그룹이 블록체인에서 동일한 높이로 다른 블록을 수용하도록 할 수 있습니다. 결과적으로 모순되는 거래는 다른 사용자들에 의해 받아들여질 것이고 이로 인해 체인에 포크가 생기게 될 것 입니다. 이렇게 하면 상대방은 돈을 이중으로 쓸 수 있기 때문에 포크는 불확실성과 지연를 야기합니다. 이와 관련해 알고랜드 블록체인은 결코 포크를 하지 않습니다. 한 블록만 위원회 투표의 필수 임계값을 가질 수 있기 때문에 두 블록을 한 번에 체인에 추가할 수 없습니다. 따라서 모든 거래는 알고란드에서 최종적으로 시행됩니다. 그리고 알고랜드에서 네트워크 파티션이 발생할 경우 상대는 결코 두 명의 정직한 사용자들에게 같은 라운드에 대해 두 개의 다른 블록을 받아들이도록 할 수 없습니다.
VRF를 이용한 블록 인증에 참여할 사용자 선정은 사용자 간의 의사소통 없이 무작위로 비밀리에 이루어집니다. 이 절차를 실행하려면 사용자의 프라이버시 키가 필요하기 때문에, 그 사용자를 제외하고 선택 여부를 알 수 없습니다. 상대는 선택된 사용자가 합의 프로토콜에 참여하기 전까지는 누가 다음 블록에 관여할 지 알지 못합니다. 그리고 상대가 사용자를 선택했다는 것을 깨닫게 될 때, 공격으로부터 이익을 얻는 것은 너무 늦게 됩니다. 이미 사용자는 합의 프로토콜에서 그들의 책임을 이행이 끝난 상태기 때문입니다. 더욱이, 프로토콜의 각 단계에서 참가자의 고유한 하위 집합은 이전의 하위 집합과는 독립적으로 선택됩니다. 비트코인과 같은 작업증명(PoW) 프로토콜과는 달리, 알고랜드의 순수지분증명(PPoS) 프로토콜은 참가자들이 블록을 제안하거나 검증하기 위해 암호 퍼즐을 풀도록 요구하지 않습니다. 알고랜드 프로토콜에서는 단 한 명의 사용자가 직면하는 계산 비용은 서명 생성 및 검증과 간단한 카운팅 작업을 포함합니다. 비용은 각 블록에 대해 선택된 사용자 수에 따라 달라지는데, 이는 일정하며 전체 네트워크 크기에 영향을 받지 않습니다. 만약 계산이 사용자에게 병목현상이 된다면, 계산력을 증가시키면 성능이 직접적으로 향상될 것 입니다. 그 결과, 알고란드의 합의 프로토콜은 참가 사용자들에게 큰 비용을 들이지 않고 수백만 명의 사용자들로 확장하고 높은 거래율을 유지할 수 있습니다. 블록이 네트워크에 전파되는 동안 블록에 대한 합의는 병렬로 이루어지며, 일반적으로 몇 초 안에 이루어집니다.
알고랜드는 개별 사용자 계정의 안전을 보호하면서 합의 프로토콜 수준과 네트워크 수준 모두에서 공격에 대한 보안을 유지하고 있습니다. 먼저 합의 프로토콜에 참여하려면 사용자의 계정이 온라인 상태여야 합니다. 그러나 노출을 줄이기 위해 온라인 사용자들은 합의사항에 참여하기 위해 그들의 지출 키를 사용하지 않습니다. 대신, 사용자는 온라인에 접속하기 전에 비밀 참여 키를 생성하고 등록해야 합니다. 이 키를 사용하면 온라인 계정이 블록 제안 및 확인에 참여할 수 있다. 참가 키는 일정 횟수의 라운드 후에 만료되며, 그 후에 제거되고 새로운 참가 키를 생성하여 계속 참여해야 합니다. 더욱이, 사용자의 지출 키와 참가 키를 분리하고 비밀키를 콜드 스토리지에 오프라인으로 저장할 수 있습니다. 결과적으로 사용자의 참여 키가 손상되더라도 사용자의 지분은 안전합니다. 2019년 2월 13일 알고랜드는 고(Go) SDK를 출시했습니다. 고 SDK는 깃허브(GitHub)에서 사용할 수 있으며 고를 사용하여 알고랜드와 상호 작용할 수 있는 핵심 기능을 제공합니다. 고 SDK에는 일부 독립형 기능뿐만 아니라 앨고드(algod) 및 kmd 프로세스와 함께 작동하기 위한 다양한 고 패키지가 포함되어 있습니다. kmd 및 앨고드 프로세스는 노드 개요 설명서에 설명되어 있다. 고 SDK는 이 두 가지 프로세스를 위한 HTTP 클라이언트와 트랜잭션 생성 및 서명, 메시지 인코딩 및 프로토콜과의 상호 작용과 같은 것들을 위한 독립형 기능을 제공합니다. 깃허브 저장소의 리드미(README)은 고 SDK를 사용하여 지갑 만들기, 지갑 백업 및 복원, 계정 만들기, 거래 서명 및 제출, 블록체인 보기 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 전체 패키지 문서는 고독스(Godocs)에 제공됩니다.
2019년 3월 13일 알고랜드는 고(Go) SDK를 공개한 것에 이어 일반 브라우저를 위한 자바스크립트 SDK를 공개했습니다. 자바스크립트 SDK는 kmd 및 앨고드(algod) 프로세스에 대한 일련의 독립 기능 및 클라이언트 래퍼(Wrapper)를 제공합니다. 스탠드 단독 기능을 사용하면 트랜잭션 생성 및 서명, 계정 생성, 백업 기억 장치 가져오기 및 계정 복원과 같은 kmd 프로세스에 액세스하지 않고도 많은 kmd 기능을 수행할 수 있습니다. 이러한 기능은 빠른 통합 코드를 위한 것이며 개발자들이 알고랜드 네트워크와 상호작용하는데 필요한 공통 기능을 제공합니다. 클라이언트 래퍼는 kmd 및 algod 프로세스와 상호 작용하는 추가 기능을 제공한다. 또한 독립된 환경에서 계정 생성, 백업 및 저장, 거래생성 및 서명 기능을 지원합니다. 현재 자바스크립트 SDK는 알고랜드 테스트넷에서 사용할 수 있습니다. 2019년 5월 3일 알고랜드는 알고랜드 재단(Algorand Foundation)을 설립하고 핵심 임원진을 선임했다고 밝혔습니다. 재단 공식 홈페이지을 통해 알고랜드 토큰인 알고(Algo)의 토큰 분배 기준과 더치옥션 매커니즘이 공개됐습니다. 더치옥션은 매도자가 최고 호가로부터 점점 가격을 낮춰가다 매수 희망자가 나오면 매도하는 방식으로, 알고랜드는 앞으로 더치옥션 형식으로 토큰을 판매할 예정입니다. 재단 리서치 센터장에는 IBM 왓슨 리서치 센터장이었던 탈 라빈(Tal Rabin) 박사가 선임되었습니다. 라빈 박사는 포브스 선정 테크 산업 여성 50인에 선정되기도 했으며 미국 국립 예술 과학 아카데미 회원으로 암호학 이론 연구의 선두주자로 알려졌습니다. 알고랜드는 라빈 박사의 합류로 암호화 프로토콜을 더욱 효율적으로 설계할 수 있을 것이라며 공평한 글로벌 경제시스템을 구축한다는 알고랜드의 비전을 더 빠르게 실현할 것이라고 말했습니다. 알고랜드는 smart² contracts, 퀸텀 복원력(quantum-resiliency) 기술 등을 개발해나갈 계획입니다. 또한 추가로 이론 연구, 경제 연구, 보안 연구, 수학 연구, 시스템 연구 등 연구에 더욱 집중할 것 입니다. 그리고 독특하고 새로운 기술적 돌파구를 제공하고 진정으로 국경없는 경제를 가능하게 할 궁극적인 목표를 갖고 있습니다.