전력망이나 월드 와이드 웹과 같은 탈중앙화 시스템은 통신 병목 현상을 해결함으로써 확장되었습니다. 탈중앙화 설계의 승리인 블록체인도 같은 패턴을 따라야 하지만, 초기 기술적 제약으로 인해 많은 사람들이 탈중앙화를 비효율성과 느린 성능으로 간주하게 되었습니다.
이더리움이 오는 7월 10주년을 맞이하면서, 이더리움은 개발자 놀이터에서 온체인 금융의 중추로 자리 잡았습니다. 블랙록과 프랭클린 템플턴 같은 기관들이 토큰화된 펀드를 출시하고 은행들이 스테이블코인을 출시함에 따라, 이제 이더리움이 과중한 작업 부하와 밀리초 단위의 응답 시간이 중요한 글로벌 수요를 충족할 만큼 확장 가능한지 여부가 관건입니다.
이러한 모든 진화에도 불구하고, 블록체인은 탈중앙화, 확장성, 그리고 보안 사이에서 균형을 맞춰야 한다는 가정이 여전히 남아 있습니다. 이 "블록체인 트릴레마(Trilemma)"는 이더리움의 제네시스 블록 (Genesis Block) 이후 프로토콜 설계에 영향을 미쳤습니다.
삼난제는 물리 법칙이 아니라 우리가 마침내 해결하는 방법을 배우고 있는 설계 문제입니다.
확장 가능한 블록체인의 지형
이더리움 공동 창립자 비탈릭 부테린은 블록체인 성능의 세 가지 속성을 제시했습니다 . 탈중앙화(다수의 자율 노드), 보안(악의적인 행위에 대한 복원력), 그리고 확장성(트랜잭션 속도)입니다. 그는 "블록체인 트릴레마(Trilemma))"를 제시하며, 두 가지를 강화하면 세 번째, 특히 확장성이 약화된다고 주장했습니다.
이러한 프레임이 이더리움의 방향을 형성했습니다. 이더리움 생태계는 탈중앙화와 보안을 우선시하며 수천 개의 노드에 걸쳐 견고성과 내결함성을 구축했습니다. 하지만 블록 전파, 합의, 그리고 완결성 지연으로 인해 성능이 저하되었습니다.
확장하는 동시에 분산화를 유지하기 위해 이더리움의 일부 프로토콜은 검증자 참여 또는 샤드 네트워크 책임을 줄입니다. 낙관적 롤업, 오프체인 실행을 전환 하고 사기 증명에 의존하여 무결성을 유지합니다. 레이어 2 설계는 수천 개의 거래를 메인 체인에 커밋된 단일 거래로 압축하여 확장성 압력을 줄이는 것을 목표로 하지만 신뢰할 수 있는 노드에 대한 종속성을 도입합니다.
재정적 위험이 커짐에 따라 보안은 여전히 최우선 과제입니다. 실패는 다운타임, 담합, 또는 메시지 전파 오류로 인해 발생하며, 합의 가 중단되거나 이중 지불이 발생합니다. 그러나 대부분의 확장성은 프로토콜 수준의 보장보다는 최선 노력(best-effort)에 의존합니다. 검증자는 컴퓨팅 파워를 향상시키거나 빠른 네트워크에 의존하려는 인센티브를 받지만, 거래 완료에 대한 보장은 부족합니다.
이는 이더리움과 업계에 중요한 질문을 제기합니다. 모든 거래가 부하 상황에서도 완료될 것이라고 확신할 수 있을까요? 확률론적 접근 방식이 글로벌 규모의 애플리케이션을 지원하기에 충분할까요?
이더리움이 20년을 맞이하면서, 블록체인을 기반으로 서비스를 제공하는 개발자, 기관 및 수십억 명의 최종 사용자에게 이러한 질문에 대한 답은 매우 중요해질 것입니다.
제한이 아닌 강점으로서의 분산화
이더리움의 느린 UX는 탈중앙화가 원인이 아니라 네트워크 조정 때문이었습니다. 적절한 엔지니어링을 통해 탈중앙화는 성능 향상과 확장의 촉매제가 될 수 있습니다.
중앙 집중식 지휘 센터가 완전히 분산된 지휘 센터보다 성능이 뛰어나다는 것은 직관적으로 느껴집니다. 네트워크를 감독하는 전지전능한 통제자가 있다면 얼마나 더 좋을까요? 바로 이 부분에서 우리는 가정의 신비를 풀어내고자 합니다.
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이러한 믿음은 수십 년 전 MIT의 메다드 교수 연구실 에서 분산 통신 시스템을 증명 가능한 최적 상태로 만드는 것을 목표로 시작되었습니다. 오늘날, 랜덤 선형 네트워크 코딩 (RLNC)을 통해 그 비전이 마침내 대규모로 구현될 수 있게 되었습니다.
기술적인 측면에서 살펴보겠습니다.
확장성을 해결하려면 먼저 지연 시간이 발생하는 지점을 이해해야 합니다. 블록체인 시스템에서 각 노드는 초기 상태부터 동일한 상태 변화 순서를 관찰하기 위해 동일한 작업을 동일한 순서로 관찰해야 합니다. 이를 위해서는 모든 노드가 제안된 단일 값에 동의하는 합의 과정이 필요합니다.
이더리움이나 솔라나(Solana) 같은 블록체인은 리더 기반 합의 사용하는데, 노드들이 합의에 도달해야 하는 미리 정해진 시간 슬롯을 사용합니다. 이를 "D"라고 부르겠습니다. D를 너무 크게 선택하면 완결성 떨어지고, 너무 작게 선택하면 합의 실패합니다. 이는 성능 저하를 초래합니다.
이더리움의 합의 알고리즘에서 각 노드는 가십(Gossip) 전파를 통한 일련의 메시지 교환을 통해 자신의 로컬 값을 다른 노드에게 전달하려고 시도합니다. 하지만 네트워크 혼잡, 병목 현상, 버퍼 오버플로우와 같은 네트워크 장애로 인해 일부 메시지는 손실되거나 지연될 수 있으며, 일부는 중복될 수 있습니다.
이러한 사고는 정보 전파 시간을 증가시키고, 따라서 합의 도달하는 과정에서 필연적으로 큰 D 슬롯이 발생하며, 특히 대규모 네트워크에서는 더욱 그렇습니다. 많은 블록체인은 확장성을 위해 탈중앙화를 제한합니다.
이러한 블록체인은 각 합의 라운드마다 지분의 3분의 2와 같은 특정 참여자 스레스홀드(Threshold) 의 증명을 요구합니다. 확장성을 확보하려면 메시지 전달의 효율성을 개선해야 합니다.
RLNC(Random Network Linear Coding)를 통해 프로토콜의 확장성을 향상시키고, 현재 구현에서 발생하는 제약을 직접 해결하는 것을 목표로 합니다.
확장을 위한 분산화: RLNC의 힘
랜덤 선형 네트워크 코딩( RLNC )은 기존 네트워크 코드와 다릅니다. 상태 정보를 저장하지 않고, 대수적이며, 완전히 분산되어 있습니다. 트래픽을 세세하게 관리하는 대신, 모든 노드가 코딩된 메시지를 독립적으로 혼합하여 마치 중앙 컨트롤러가 네트워크를 조율하는 것처럼 최적의 결과를 달성합니다. 어떤 중앙 집중식 스케줄러도 이 방식보다 성능이 뛰어나지 않다는 것이 수학적으로 증명되었습니다. 이는 시스템 설계에서 흔하지 않은 방식이며, 바로 이 점이 이 접근 방식을 강력하게 만드는 것입니다.
RLNC 지원 노드는 원시 메시지를 전달하는 대신, 유한체에 대한 대수 방정식을 사용하여 메시지 데이터를 코딩된 요소로 분할하고 전송합니다. RLNC를 통해 노드는 이러한 코딩된 조각의 일부만 사용하여 원본 메시지를 복구할 수 있으므로 모든 메시지가 도착할 필요가 없습니다.
또한 각 노드가 수신한 데이터를 새롭고 고유한 선형 조합으로 즉시 혼합할 수 있도록 하여 중복을 방지합니다. 이를 통해 모든 교환이 더욱 유익하고 네트워크 지연이나 손실에 대한 복원력이 향상됩니다.
Kiln, P2P.org, Everstake 등 이더리움 검증인들이 OptimumP2P를 통해 RLNC를 테스트하고 있는 지금, 이러한 변화는 더 이상 가설이 아닙니다. 이미 진행 중입니다.
다음으로, RLNC 기반 아키텍처와 퍼블릭-서브 프로토콜이 다른 기존 블록체인에 연결되어 더 높은 처리량과 더 낮은 지연 시간으로 확장하는 데 도움이 될 것입니다.
새로운 산업 벤치마크에 대한 요청
이더리움이 두 번째 10년을 맞아 글로벌 금융의 기반이 되려면, 낡은 가정을 뛰어넘어야 합니다. 이더리움의 미래는 타협이 아닌, 입증 가능한 성능에 의해 결정될 것입니다. 트릴레마는 자연의 법칙이 아니라, 오래된 설계의 한계이며, 이제 우리는 극복할 수 있는 힘을 가지고 있습니다.
실제 적용 요구를 충족하려면 확장성을 최우선 원칙으로 설계하고, 타협이 아닌 입증 가능한 성능 보장을 바탕으로 하는 시스템이 필요합니다. RLNC는 이러한 미래를 위한 길을 제시합니다. 분산 환경에서 수학적으로 기반한 처리량 보장을 통해, RLNC는 더욱 뛰어난 성능과 응답성을 갖춘 이더리움을 위한 유망한 기반을 제공합니다.
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