이더리움 검증 비용이 높은 이유와 노드가 계산적으로 요구사항이 많은 이유에 대해 알아보고자 하는 분들을 위한 논문입니다. SSF부터 검증 요구사항까지, 이 논문은 이더리움 프로토콜에 내재된 트레이드오프의 숨겨진 세계를 밝히고자 합니다.

ethereum.org와 Hacken.io에 감사드립니다. SSF 역학과 Proto-Danksharding 연구에 대한 통찰력을 주셔서 감사합니다. Chainspace.co에도 대중들에게 반반 보관 저장소를 제공하는 귀중한 사명에 감사드립니다.

개요:

이더리움은 복잡한 시스템입니다. 거의 모든 프로토콜 선택이 하위 연쇄 효과를 가지고 있습니다. 검증 요구사항(VR) 및 보안 규모부터 TTF 트레이드오프까지, 크기에 관계없이 모든 EIP 또는 네트워크 변경은 네트워크의 거의 모든 부분에 영향을 미칩니다. 이 논문에서는 특정 잘 알려진 네트워크 목표의 숨겨진 영향을 다루는 몇 가지 섹션을 소개합니다.

이더리움 프로토콜에 구현된 모든 메커니즘에는 하위 효과가 있습니다. 예를 들어, EIP-4844 Proto-Danksharding 구현 이후 Base 롤업의 tx 볼륨이 약 200% 증가했습니다. 이 단순성을 즐기세요. 이것이 이 논문에서 가장 단순한 예입니다. 예측 가능한 효과에서 벗어나면, 핵심 프로토콜 메커니즘조차도 다른 프로토콜 기능에 방사형 효과를 가지고 있다는 것이 분명합니다. 이의 한 예가 검증 비용입니다.

이 섹션은 이러한 개념을 소개하는 것뿐이므로 자세한 내용을 보려면 계속 읽어야 합니다. 요약하면, 검증 비용을 높이면 검증 책임이 집중되고, 악의적인 활동이 억제되며, 계산 오버헤드가 감소하고, 무수한 다른 이더리움 구성 요소에 영향을 미칩니다. 이러한 효과 중 일부는 객관적으로 좋고, 일부는 나쁘며, 일부는 회색 영역입니다. 이 논문에서는 이러한 역학을 몇 가지 핵심 이더리움 구성 요소 간에 개략적으로 설명합니다. 관심이 있으신가요? 좋습니다.

계산 오버헤드 및 TTF

SSF(Single Slot Finality)는 최근 연구 분야에서 다소 무시되어 왔습니다. ePBS, Verkle 구현 및 수많은 다른 프로토콜 연구 프로젝트에 의해 가려졌습니다. SSF는 영향 연구 단계를 놓쳤고, 거의 맹목적으로 미래 프로토콜 목표로 받아들여졌습니다. SSF 자체가 네트워크 개선이 되어야 하지만, 그에 도달하는 많은 경로가 네트워크 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. TTF 문제를 해결하는 것은 가능성이 낮지만, 완결성 시간을 더 빠르게 또는 더 느리게 하기 위해 허용된 TTF를 변경할 수 있습니다. "왜 pTTF를 늘리는가?"라고 물으실 수 있겠네요. 그럼 먼저 pTTF를 줄이는 영향부터 살펴보죠.

이해를 돕기 위해, TTF는 이더리움 네트워크가 거래를 최소 33%의 총 네트워크 ETH로 지원하는 데 걸리는 시간입니다. 이 과정에는 검증자가 따라야 하는 체크포인트에 대한 초과 다수 정당화가 필요합니다. 이를 통해 해당 블록 내의 거래가 합의되고 합법적이라는 불가역적 보증이 제공됩니다. 이 완결성은 L2-메인넷 브리지와 같은 많은 디앱에 필요합니다. 허용된 TTF는 체크포인트 번들링, 블록 생성 및 증명 프로세스를 단순화하며, 프로토콜에서 시간 제한을 강제하는 경우 이 완결성에 필요한 총 시간을 나타냅니다.

모든 프로토콜, 네트워킹, 계산 비효율성 및 병목 현상이 최소화된다고 가정하면, 허용된 TTF를 변경하면 평균 검증자 계산 오버헤드에 선형적인 영향을 미칠 것으로 대략 추정할 수 있습니다. 이는 매우 거친 이상적인 상황이지만 TTF 변경 시 예상되는 네트워크 영향에 대한 기준을 제공합니다. pTTF를 늘리거나 전체 완결성 프로세스를 늦추면 계산 요구사항이 감소할 것으로 예상되며, 앞서 언급한 상황에서는 선형적으로 감소할 것입니다. 반면에 pTTF를 줄이거나 완결성 프로세스를 강제로 가속화하면 계산 오버헤드가 증가할 것으로 예상됩니다. 이러한 관계를 나타내는 기본적이고 이상적인 방정식은 다음과 같습니다:

계산 오버헤드 변화:

CO_{new}=CO_{old}×\frac{TTF_{new}}{TTF_{old}}

(TTF 변화 비율이 계산 오버헤드 변화에 비례적으로 영향을 미침)

계산 오버헤드에 미치는 영향:

\textbf{Percent Impact On CO}=\frac{CO_{old}}{CO_{new}-CO_{old}}×100

(기본 변화율 공식)

&&

\textbf{Percent Impact on CO}=\frac{TTF_{new}}{TTF_{old}-1}×100

(TTF 변화 비율에서 도출된 계산 오버헤드 영향 비율)

다시 말해, 이 방정식은 pTTF가 변경/적용된 경우 실제 네트워크 영향을 나타내지 않지만 계산 요구사항에 대한 최소 예상 영향을 제공합니다.

이러한 관계를 통해 pTTF를 줄이고 완결성 프로세스를 가속화하면 많은 이점이 있지만, 계산 요구사항에 미치는 영향으로 인해 검증자 수가 줄어들고 개인이 검증하기 점점 어려워질 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 검증 요구사항을 높이면 소규모 가정용 검증자가 기피되고 더 큰 계산 센터에 더 많은 공간이 제공되어 네트워킹 요구사항이 감소하고 CO가 감소하여 다시 검증자를 유치할 수 있습니다. 이러한 상호작용을 고려할 때 검증자 수 영향은 여전히 눈에 띄겠지만 치명적이지는 않을 것입니다.

이 부분을 요약하면, TTF를 더 빨리 요구하면 계산 오버헤드가 증가하고 PoS의 주요 이점 중 하나를 잃을 수 있다는 것이 분명합니다. 이더리움 재단에 따르면 PoS는 PoW에 비해 에너지 요구사항을 99% 이상 줄이지만, 이는 가변적이며 "무력"으로 TTF 편의성을 요구하면 이 주요 PoS 이점이 상쇄될 수 있습니다. 이 논문을 계속 진행하면서 나타나는 몇 가지 패턴이 있지만, 지금 밝힐 수 있는 한 가지는 PoS와 PoW가 생각보다 스펙트럼에 있다는 것입니다. 두 Sybil 저항 메커니즘 모두 이점을 제공하지만 편의성이 증가하면 둘 다 왜곡됩니다. 이 경우 TTF가 감소(presumably enforced pTTF를 통해)하고 편의성으로 이동하면 합의 정체성의 일부를 잃게 되어 심각한 검증 집중 또는 더 큰 환경적 영향이 발생할 수 있습니다.

검증 비용 및 보안

검증 비용(계산적 또는 재정적)의 세계를 들여다보면 검증 비용과 보안 간의 또 다른 트레이드오프를 발견할 수 있습니다. 전통적인 의미에서 검증 비용은 블록 조립에 참여하기 위해 사용자가 요구하는 큰 예치금입니다. 이 예치금은 처벌 위협을 통해 바람직한 행동을 유도하고 검증자 변동성을 줄입니다. BTC와 ETH 간의 검증 요구사항 차이는 억제 방법에 있습니다. BTC의 경우 진입 비용이 계산 비용뿐이지만(확률 억제 이끌어냄) ETH 검증 요구사항은 재정적입니다(가격 억제 이끌어냄). 이 두 가지 억제 방법 모두 악의적인 행위자가 체인 불안정화 공격을 시작하기에는 비용이 너무 많이 든다는 것을 의미합니다. 검증 요구사항을 높이면 악의적인 행위자를 더 잘 저지할 수 있고 체인 무결성을 더 잘 보장할 수 있습니다. 그러나 이 검증 요구사항을 높이는 것이 항상 체인에 도움이 되는 것은 아닙니다. 예를 들어 검증 권한 및 집중도를 생각해 보세요.

검증 권한 및 집중화

검증 비용이 증가함에 따라 점점 더 적은 사람들이 검증 프로세스에 참여할 수 있게 되고, 남아있는 검증자들에게 네트워크 활동에 대한 더 많은 책임이 주어집니다. 검증 요구사항이 증가함에 따라 검증이 집중되고 네트워크 조작이 가능해집니다. '좋은 것도 과하면 나쁘다'라는 말이 여기에 적용됩니다. 검증 요구사항이 높지 않으면 악의적인 행위자들이 더 많은 기회를 가지지만, 검증 권한이 너무 높으면 검증 책임이 집중되고 네트워크 주권이 훼손됩니다. 이러한 분산 원장의 주요 핵심은 커뮤니티가 네트워크 전반의 의사결정과 블록 조립에 참여할 수 있는 능력입니다. 현재 비트코인은 커뮤니티 검증 기여에 대한 진입장벽이 낮은 반면, 이더리움은 더 공평한 검증 선정을 제공할 수 있습니다. 요약하면, 검증 비용은 양쪽 끝에서 네트워크 보안에 영향을 미치는데, 한 쪽 끝에서는 커뮤니티 검증을 가능하게 하지만 악의적인 활동의 비용을 낮추고, 다른 쪽 끝에서는 검증이 집중되어 네트워크 주권이 훼손됩니다. 마지막으로 언급할 점은 검증 권한이 낮아지면 더 많은 사람들이 네트워크 검증에 참여하게 되어 계산 오버헤드가 높아진다는 것입니다. 이 메커니즘은 앞서 언급한 메커니즘들과 상호작용하며 서로에 기반한 상호작용의 웹을 만들어냅니다:

CR=계산 요구사항, VR=검증 요구사항, CO=계산 오버헤드

종합:

전반적으로 이 기사는 단일 상호작용을 나열하는 것뿐만 아니라, 개발자와 사용자 모두에게 이더리움 핵심 프로토콜에 대한 모든 개발이 수많은 지속적인 영향을 미칠 것이라는 점을 상기시키고자 했습니다. 계산 오버헤드에서 검증 집중화에 이르기까지, 이 상호작용의 웹은 이더리움 핵심 프로토콜의 복잡성에 대한 증거이자, 프로토콜 결정이 가볍게 다뤄져서는 안 된다는 점을 상기시켜 줍니다.