체인피드 요약:
Alpenglow는 Solana 합의 스택을 대폭 개편한 버전입니다. Solana의 핵심 기능인 지속적인 파이프라인 처리와 부하 분산 전파는 그대로 유지하면서, 기존의 TowerBFT, PoH, Turbine 조합을 최신 데이터 플레인(Rotor)과 인증서 중심의 합의 플레인(Votor)으로 대체했습니다.
기사 출처:
https://x.com/toghrulmaharram/status/2003139755136139671
기사 작성자:
토그룰 마하라모프
관점:
토그룰 마하라모프: 합의 프로토콜은 상태 머신 복제(SMR)의 기반이며, SMR의 핵심 목표는 분산 노드 간에 순서가 지정되고 고유한 로그에 대한 합의를 도출하는 것입니다. 허가 없는 블록체인에서 이 프로세스는 비잔틴 장애를 허용할 뿐만 아니라 매우 높은 성능 요구 사항도 충족해야 합니다. 실제로 시스템 병목 현상은 실행 능력보다는 결정 지연 시간과 블록 전파 효율성에 있는 경우가 많습니다. 솔라나의 현재 합의 스택은 TowerBFT, PoH(Proof of History), 그리고 Turbine으로 구성되어 있습니다. 전체적인 설계 목표는 연속적인 파이프라인 구현을 통해 처리량을 극대화하고 부하 분산 전파 메커니즘을 통해 확장성을 보장하는 것입니다. 그러나 이러한 설계에는 상당한 비용이 수반됩니다. TowerBFT는 응답성이 낮은 비잔틴 장애 허용 프로토콜이며, 결정적 최종성은 깊이 규칙에 의존합니다. 즉, 블록은 31개의 연속적으로 확정된 블록으로 확장된 후에야 최종적인 것으로 간주됩니다. 블록 생성 시간이 400ms인 경우, 이는 정상적인 조건에서 약 13.2초의 결정 지연 시간을 의미합니다. 한편, TowerBFT는 단일 블록 수준이 아니라 포크 트리를 중심으로 한 투표 방식을 통해 작동합니다. 검증자들은 투표 타워와 락업 기간 통해 특정 포크 에 대한 참여도를 높이는데, 이는 엔지니어링 및 형식적 증명 측면에서 매우 복잡합니다. 부분적으로 동기적인 모델에서, 고전적인 비잔틴 장애 허용 합의 방식에서 정상적인 의사 결정 지연 시간의 최적 하한은 안전 한계 n = 3f + 1 내에서 3라운드의 통신이며, 이는 극복 불가능한 것으로 입증되었습니다. 지연 시간을 줄이기 위해 학계에서는 일부 장애 허용성을 희생하는 대신 네트워크 상태가 좋고 공격자가 약할 경우 2라운드 또는 심지어 1라운드 내에 의사 결정을 달성하는 고속 경로 합의 프로토콜을 제안했습니다. FaB Paxos, Parametrized FaB Paxos, SBFT와 같은 프로토콜은 모두 다양한 장애 모델에서 지연 시간과 견고성의 균형을 맞추기 위해 고속 경로와 저속 경로를 결합합니다. 알펜글로우(Alpenglow)는 솔라나(Solana)의 연속 파이프라인 및 부하 분산 전파의 장점을 유지하면서 결정 지연 시간을 크게 줄이고 제어 평면을 단순화하는 것을 목표로 하는 합의 프로토콜입니다. 핵심 특징은 사후 전환 방식이 아닌, 빠른 경로와 느린 경로를 동시에 운영하는 것입니다. 이 프로토콜의 보안 한계는 n ≥ 3f + 2p + 1이며, 여기서 p는 빠른 경로에서 허용되는 비잔틴 노드의 수를 나타내고, f는 전체 시스템의 비잔틴 노드 허용치를 나타냅니다. 빠른 경로 조건이 충족되면 한 번의 투표로 블록을 결정할 수 있지만, 그렇지 않은 경우 두 번의 느린 경로 투표를 통해 보안과 활성을 보장합니다. 네트워크 안정성과 노드의 정상적인 동작을 가정할 때, 알펜글로우의 결정 지연 시간은 블록 전파 시간 δ와 투표 지연 시간에 의해 결정되며, 이론적으로 100~150밀리초까지 단축될 수 있습니다. 이는 10초가 넘는 타워BFT(TowerBFT)의 지연 시간보다 거의 두 자릿수 낮은 수치입니다. 이 프로토콜은 빠른 경로와 느린 경로 인증서를 병렬로 축적하여 "낙관적 응답성"을 달성하고, 조건이 먼저 충족되면 즉시 종료됩니다. 양호한 네트워크 환경에서는 결정 시간이 고정된 타임아웃이 아닌 실제 메시지 지연 시간에만 의존합니다. 알펜글로우는 Votor 합의 엔진과 Rotor 블록 전파 메커니즘이라는 두 가지 핵심 구성 요소로 이루어져 있습니다. Votor는 블록 잠금 및 최종성 결정을 담당하는 TowerBFT와 PoH를 대체합니다. 솔라나의 기존 설계와 달리 Votor에서는 투표가 더 이상 온체인에 트랜잭션으로 기록되지 않습니다. 대신, 서명된 메시지로 검증자들에게 브로드캐스트되고 BLS를 통해 압축된 인증서로 집계됩니다. 인증서만 저장하면 됩니다. 이러한 변화는 온체인 오버헤드를 크게 줄이고 쿼럼 검증을 간소화합니다. Votor는 빠른 경로, 느린 경로 및 예외적인 경우를 포괄하기 위해 회계 투표, 최종화 투표, 건너뛰기 투표 및 그 대체 형태를 포함한 다양한 투표 및 인증서 유형을 정의합니다. 일반적인 상황에서, 블록이 첫 번째 투표 라운드에서 3f + p + 1의 지지를 얻으면 빠른 확정 인증서를 직접 생성할 수 있습니다. 그렇지 않은 경우, 두 라운드 각각에서 2f + p + 1의 지지를 얻으면 느린 경로를 통해 확정될 수 있습니다. 블록이 제시간에 전파되거나 합의에 도달하지 못하면, 프로토콜은 스킵 메커니즘을 통해 윈도우 레벨에서 수렴하여 시스템이 계속 진행되도록 합니다. 로터는 터빈의 진화된 버전입니다. 로터는 단일 홉 릴레이 모델을 채택합니다. 리더는 인코딩된 조각을 릴레이 노드에 배포하고, 릴레이 노드는 이를 전체 네트워크에 브로드캐스트합니다. 조각은 리드-솔로몬 인코딩과 머클 증명을 사용하여 검증자가 부분 데이터만 수신하여 블록을 재구성할 수 있도록 합니다. 릴레이 책임은 스테이킹 가중치에 따라 할당되며, 스테이킹 가중치가 높은 노드가 더 많은 트래픽을 처리합니다. 시뮬레이션 결과에 따르면, 적절한 중복률을 적용하면 로터의 전파 지연은 이론적 하한 δ에 근접합니다. 윈도우형 리더와 빠른 핸드오버 메커니즘을 결합한 Alpenglow는 높은 처리량을 유지하면서 더 빠르고, 더 결정적이며, 더 공식적으로 검증 가능한 합의 프로세스를 구현합니다.
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