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이더 리움 확장 현황

이더 리움 네트워크를 확장하기위한 과제와 솔루션에 대한 간결한 개요 .by ConsenSys 2018 년 4 월 24 일 게시일 2018 년 4 월 24 일

2017 년 엔터프라이즈 이더 리움의 탄생

이더 리움 개발자들은 네트워크 확장이 논의와 투자 가치가있는 주제라는 것을 오랫동안 알고있었습니다. 그러나 2017 년 말까지 CryptoKitties라는 탈 중앙화 애플리케이션 (dApp)이 트래픽을 너무 많이 끌어 들여 네트워크 속도를 늦추기 시작하기 전까지는이 문제가 개발자 커뮤니티에서 유출되지 않았습니다. 네트워크 대기 시간 외에도 가스 가격 (이더 리움 블록 체인의 계약 내에서 각 작업을 실행하는 데 필요한 수수료)은 사용자가 거래 검증을 위해 경쟁하면서 치솟았습니다..

이야기가 과도하게보고되고 소진되었지만 CryptoKitties 상황은 현재 상태의 이더 리움이 성공적인 dApp 출시에 수반되는 트래픽 양에 대비하지 못할 수 있음을 보여주었습니다. 느린 속도와 변동적인 사용 비용은 사람들을 플랫폼과 애플리케이션에서 멀어지게합니다. DApp 개발자는 최초로 널리 채택 된 애플리케이션을 출시하기 위해 요금을 부과하고 있으므로 이더 리움 개발자는 블록 체인 확장을 위해 계속 노력해야합니다..

“트릴 레마”

블록 체인 기술의 한 가지 이론은 네트워크가 보안, 탈 중앙화 및 확장 성 중 두 가지만 지원할 수 있다는 것입니다. 이“트릴 레마”(알려진대로)는 이더 리움 개발자들이 블록 체인의 핵심 원칙 (분권화 및 보안)을 유지하면서 광범위한 채택 및 구현을 위해 확장하려는 노력으로 인해 당면한 과제였습니다. 예를 들어, 확장 성을위한보다 즉각적인 수정 사항 중 일부는 보안 또는 분산화에 심각한 영향을 미칩니다.

  1. 사용 알트 코인 확장 성 문제에 대한 하나의 이론적 솔루션입니다. 옵션은 모든 트랜잭션이 발생하는 하나의 블록 체인 아이디어를 버리고 대신 여러 개의 알트 코인이 공존하는 모델을 채택하고 모두 별도의 블록 체인에서 작동합니다. 블록 체인 당 트래픽이 감소하면 이러한 블록 체인 집합이 확장 될 수 있습니다. 그러나 각 블록 체인에서 작동하는 노드가 적기 때문에 각 블록 체인은 공격 및 악의적 인 사용자에 더 취약합니다. 따라서 알트 코인을 사용하면 분산이 유지되고 확장 성이 향상되지만 보안에 심각한 영향을 미칩니다..
  2. 블록 크기 늘리기 확장 성 문제에 대한 또 다른 이론적 솔루션입니다. Ethereum 커뮤니티가 각 블록의 크기를 늘리기로 투표 한 경우 모든 노드는 여전히 모든 작업을 수행 할 수 있지만 동일한 시간에 더 많은 트랜잭션을 수행 할 수 있으므로 네트워크 속도가 빨라집니다. 그러나 블록 크기가 클수록 각 트랜잭션에는 더 많은 에너지가 필요하며 더 적은 수의 노드가 그 양의 에너지를 소비 할 수 있습니다. 그 결과 네트워크가 각 블록을 확인하는 데 필요한 엄청난 처리 능력을 갖춘 소수의 슈퍼 컴퓨터에 의해 유지되는 미래가 될 것입니다. 따라서 블록 크기가 증가하면 보안이 유지되고 확장 성이 향상되지만 네트워크가 분산되어있는 정도가 크게 감소합니다..

블록 체인 개발의 주요 관심사는 보안과 탈 중앙화였습니다. 따라서 확장성에 대한 주요 장애는 모든 노드가 현재 모든 트랜잭션을 처리해야한다는 것입니다. 부인할 수 없을 정도로 안전하고 분산되어 있지만이 프로세스는 확장 가능한 성장을위한 여지를 많이 허용하지 않습니다. 따라서 문제는 보안 및 탈 중앙화를 손상시키지 않고 확장 할 수 있도록 Ethereum을 어떻게 엔지니어링 할 수 있는가입니다.?

확장 성 문제를 해결하기 위해 개발중인 4 가지 기본 프로토콜이 있습니다. Sharding, Plasma 및 Raiden은 이더 리움 확장을 돕기 위해 특별히 제안되었습니다. 네 번째 프로토콜 인 Casper는 범위가 훨씬 더 넓지 만 다른 많은 프로토콜보다 확장성에 영향을 미칩니다..

샤딩

샤딩은 원래 블록 체인에서 모든 거래를 유지하는 하나의 확장 방법이므로 “온 체인”솔루션이라고합니다. 샤딩은 모든 노드가 모든 트랜잭션을 처리해야하기 때문에 이더 리움의 모든 트랜잭션이 순차적이라는 문제를 해결합니다. 샤딩을 사용하면 작업이 서로 동시에 실행될 수 있으므로 전체 블록 체인이 처리 할 수있는 초당 트랜잭션 수가 증가합니다. 샤딩을 사용하면 이더 리움 네트워크가 여러 노드 그룹으로 나뉩니다. 이러한 각 그룹은 샤드이며 각 샤드는 해당 그룹 내에서 발생하는 모든 트랜잭션을 처리합니다. 이를 통해 모든 샤드가 각기 다른 트랜잭션을 동시에 처리 할 수 ​​있습니다.

각 샤드 내에서 “콜 레이터”라고하는 특정 노드는 정기적으로 “콜 레이션”또는 해당 샤드에 대한 정보 세트를 생성합니다. 각 데이터 정렬에는 다음 정보가 포함됩니다.

  1. 데이터 정렬을 가져온 샤드에 대한 정보.
  2. 트랜잭션이 적용되기 전 샤드 상태에 대한 정보.
  3. 거래가 적용된 후 샤드의 상태에 대한 정보.
  4. 데이터 정렬의 정보를 검증하는 데이터 정렬 기 중 ⅔의 디지털 서명

네트워크 전체에서 각 샤드의 데이터 정렬이 단일 블록으로 집계되어 이더 리움 블록 체인에 추가됩니다. 따라서 샤딩을 사용하면 이러한 노드 그룹이 트랜잭션을 처리하고 확인할 수 있으며 블록 체인에 추가되는 유일한 정보는 데이터 정렬에서 발견되는 희석 된 정보입니다. 예를 들어, 10 개의 샤드가 있고 각 샤드가 5 개의 트랜잭션을 처리하는 경우 다음 블록에는 블록 체인에 50 개의 트랜잭션 기록이 포함됩니다..

샤딩과 관련하여 두 가지 문제가 발생합니다. 첫째, 각 샤드는 네트워크 보안을 보장하기 위해 충분한 노드를 포함해야합니다. 샤드에 노드가 너무 적 으면 ⅔ 콜 레이터가 손상되어 악의적으로 행동 할 수 있습니다. 둘째, 하나가 아닌 두 개의 샤드 사이에서 발생하는 트랜잭션을 쉽게 처리 할 수있는 방법이 없습니다 (하나의 전체 블록 체인에 존재하지 않는 문제). 현재의 방법은 번거로운 일련의 영수증과 증명이 필요합니다..

혈장

플라즈마는 기본 이더 리움 블록 체인이 아닌 “오프 체인”트랜잭션을 처리하는 또 다른 확장 방법입니다. 플라즈마는 많은 블록 체인 ( “하위 체인”이라고 함)이 원래 블록 체인 ( “루트 체인”이라고 함)에서 유래 할 수 있도록합니다. 따라서 각 하위 체인은 루트 체인의 기본 보안에 의존하면서 자체 트랜잭션 기록을 처리하고 유지할 수 있습니다. Plasma를 사용하면 루트 체인은 모든 하위 체인에서 발생하는 계산의 글로벌 집행자입니다. 그러나 루트 체인은 자식 체인 중 하나에서 분쟁이 발생하는 경우에만 계산하면됩니다. 이 방법을 사용하면 속도와 효율성을 최적화하기 위해 하위 체인의 전체 네트워크가 블록 체인의 모든 트랜잭션을 분할 할 수 있습니다. 자식 체인의 노드가 원하는 경우 종료 트랜잭션을 제출하고 트랜잭션 기록을 루트 체인으로 내보낼 수 있습니다..

이 방법에는 하나의 특별한 장점이 있습니다. 각 플라즈마 체인은 자체 품질과 표준 세트를 가질 수 있습니다. 즉, 서로 다른 자식 체인이 다양한 요구 사항 (예 : 개인 정보 보호)이있는 트랜잭션을 지원할 수 있지만 모두 동일한 보안 생태계 내에서 계속 발생합니다..

라이덴

Raiden은 노드가 모든 트랜잭션을 확인하기 위해 루트 체인을 요구하지 않고도 노드간에 레코드를 유지할 수 있도록하는 또 다른 오프 체인 확장 솔루션입니다. 두 노드는 사용자 간의 양방향 채널 인 “상태 채널”을 열 수 있습니다. “메시지”— 트랜잭션 형태 — 두 노드간에 발생하며 불변성을 보장하기 위해 각 당사자가 서명합니다. Raiden은 자주 예상되는 결제에 특히 유용합니다. 즉, 회사에 서비스 대가로 주당 10 달러를 지불한다는 것을 알고있는 사용자 또는 지역 식료품 점에서 정기적으로 돈을 지출 할 것을 알고있는 사용자입니다. 각 블록이 아닌이 두 노드간에 트랜잭션을 기록하고 확인하면 루트 체인에 엄청난 양의 트래픽이 없습니다. 언제든지 상태 채널의 참가자는 거래를 종료하도록 선택할 수 있으며 모든 거래의 최종 결과는 루트 블록 체인으로 내보내지고 다음 블록에 포함됩니다. 즉, 1 년 동안 주당 $ 10 서비스에 가입 한 후 사용자는 52 개의 별도 $ 10 트랜잭션 대신 $ 520 트랜잭션 하나를 블록에서 확인할 수 있습니다..

Raiden 솔루션에는 하나의 주요 경고와 하나의 주요 이점이 있습니다. 주의 할 점은 노드가“이웃”과만 통신 할 수 있다는 것입니다. 즉, 노드 A와 노드 B가 상태 채널이 열려 있고 노드 B와 노드 C가 명령문 채널이 열려 있으면 노드 A가 노드 C로 직접 자금을 보낼 수 없습니다. 그러나 거래는 도난 당하거나 잠길 수없는 방식으로 채널을 통해 전달 될 수 있습니다. 노드 A는 노드 B가 자금을 훔칠 수없는 방식으로 노드 B를 중개자로 사용하여 노드 C로 트랜잭션을 보낼 수 있습니다. 주요 이점으로 Raiden은 각 거래에 대한 가스 가격을 대폭 낮 춥니 다. 노드간에 오프 체인으로 발생하는 트랜잭션은 루트 체인에서 발생하는 트랜잭션보다 처리하는 데 더 적은 가스가 필요합니다..

캐스퍼

Casper는 Ethereum의 현재 작업 증명 (PoW) 모델이 지분 증명 (PoS)으로 변경되는 프로토콜입니다. PoW를 통해 채굴자는 현재 암호화 방정식을 풀고 블록을 채굴하기 위해 에너지를 소비해야합니다. 방정식을 풀면 보상을 받지만 그 과정에는 엄청난 에너지가 필요합니다 (계속해서 더 많이 필요함). 이는 비용이 많이 들고 에너지 비효율적이며 현재 PoW 모델을 유지하는 데 연간 12 억 달러의 비용이 듭니다..

PoS에서 “검증 자”는 채굴자를 대체하고 블록 체인에서 블록을 “검증”합니다 (내 대신). 특정 블록에 에너지를 소비하는 대신 검증 인은 특정 블록에 자금을 스테이 킹합니다. 가장 많은 자금을 보유한 블록이 검증되고 블록 체인에 추가됩니다. 기본적으로 검증 인은 다음 블록이 추가 될 때까지 계약에서 자금을 잠가 특정 블록이 체인에 추가 될 것이라고 “베팅”합니다. 올바른 블록에 베팅을하면 보상을받습니다. 부정확하거나 손상된 정보가있는 블록의 유효성을 검사하여 악의적으로 행동하면 자금을 잃게됩니다..

개념적으로 이러한 변화는 악의적 인 공격으로부터 블록 체인을 보호해야합니다. PoW를 사용하면 블록 체인에 대한 공격이 실패하면 공격자의 시간과 힘이 소모됩니다. PoS를 사용하면 블록 체인에 대한 공격이 실패하면 잘못된 블록에 스테이 킹 된 모든 자금을 즉시 잃어 버리기 때문에 사용자에게 직접 비용이 발생합니다..

Casper의 최종 롤아웃은 Casper FFG 및 Casper CBC의 두 가지 프로토콜 반복에 선행됩니다. 이러한 반복은 네트워크에서 PoS를 테스트하고 완전히 전환하기 전에 잠재적 인 문제를 식별하기 위해 이더 리움에 배포됩니다..

캐스퍼 FFG

Casper FFG (Friendly Finality Gadget)는 이더 리움의 다음 하드 포크 인 콘스탄티노플 동안 출시 된 Casper의 첫 번째 버전이 될 것입니다. Casper FFG에서 블록은 여전히 ​​PoW로 채굴됩니다. 그러나 50 개 블록마다 검증자가 PoS 메커니즘을 테스트합니다. 이 “체크 포인트”는 PoS 프로토콜을 사용하여 최종성을 평가하고 확인합니다. 최종성은 작업이 완전하고 완전히 변경 불가능 함을 의미합니다. FFG에서 검증자는 체인의 이전 50 개 블록을 완료하기 위해 자금을 스테이 킹합니다..

캐스퍼 CBC

Casper CBC (Correct-by-Construction)는 Casper의 두 번째 반복입니다. 일반적으로 프로토콜은 공식적으로 지정된 후 주어진 모든 속성을 충족하는 것으로 입증됩니다. CBC를 사용하면 PoS 프로토콜이 부분적으로 만 지정된 다음, 따라야 할 속성을 충족하기 위해 추가로 미세 조정됩니다. 본질적으로 프로토콜은 처음부터 완전히 정의되는 대신 적극적이고 지속적으로 파생됩니다. 이것은 프로토콜의 예외, 결함 및 향후 실패를 일으킬 수있는 “이상적인 적”으로 알려진 증명의 구현을 통해 달성됩니다..

최종 캐스퍼 프로토콜은 FFG와 CBC의 학습을 통해 배포 될 것입니다. 프로토콜은 에너지 및 보안 개선 사항을 포함하여 확장 성보다 범위가 훨씬 더 넓습니다. 그러나 블록을 체인에 추가하는 데 필요한 노드 당 에너지가 적다는 것은 네트워크가 현재 확장 성 어려움을 개선 할 것임을 의미합니다. Casper는 확장 문제를 해결하기 위해 특별히 개발되지는 않았지만 더 높은 트래픽을 처리 할 수있는 네트워크의 능력에 확실히 긍정적 인 영향을 미칠 것입니다..

길을 찾고

위의 네 가지 제안은 상호 배타적이지 않습니다. 시간이 지남에 따라 이더 리움 네트워크가 확장되는 데 도움이되도록 모든 제안이 어느 정도 구현 될 수 있습니다. 스케일링은 2018 년 이더 리움 개발자들에게 가장 중요 할 것입니다. 점점 더 인기있는 dapp이 개발되고 출시됨에 따라, 우리는 이더 리움의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 사용 가능한 확장 옵션의 지속적인 미세 조정을 보게 될 것입니다..

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