이 글은 비트코인 분야의 자가 교육을 받은 교육자이자 기술 중심의 비트코인 팟캐스트 진행자인 신오비의 의견 기고입니다.
라이트닝 프로토콜은 여러 결제 채널에서 결제를 원자적으로 업데이트하여 모든 것이 함께 확인되거나 실패하도록 작동합니다. 즉, 여러 홉을 통해 결제를 라우팅합니다. 라우팅 기반 시스템의 필수적인 부분은 라우팅 테이블로, 이는 A 지점에서 B 지점으로 경로를 실제로 구성하는 데 필요한 모든 정보를 모은 것입니다. 이 정보 없이는 어디로든 라우팅할 수 없습니다. 라이트닝은 분명히 라우팅 테이블이 필요하며, 이는 BOLT 7에서 지정된 가십 프로토콜이 수행하는 작업입니다. 이는 결제를 라우팅하기 위해 네트워크에서 사용할 수 있는 채널의 기록을 전파하고 유지하는 것입니다.
이 가십 프로토콜은 전체 라이트닝 프로토콜 스택의 확장성 문제 중 하나입니다. 현재 매우 기본적이며 비트코인 네트워크에서 거래가 전파되는 방식과 매우 유사하게 작동합니다. 네트워크의 노드는 가십 메시지를 수신하고, 유효성 규칙에 따라 메시지를 검증한 후, 이를 모든 동료에게 전달하여 네트워크 전반에 걸쳐 추가적으로 전파합니다. 이는 유효한 메시지가 결국 전체 네트워크에 전파될 것이라고 가정하는 단순한 플러드 필 프로토콜입니다.
이로 인해 대량의 처리 자원과 대역폭을 소모하게 되는 서비스 거부 공격(스팸)에 대한 우려가 있습니다. 주요 비트코인 네트워크의 경우, 노드는 유효하지 않은 거래를 중계하지 않으므로, 노드의 대역폭과 계산 자원을 소모하는 무언가를 방송하려면 실제로 비트코인이 있어야 거래를 생성할 수 있습니다. 라이트닝 가십 프로토콜의 경우, 채널에 대한 가십 메시지를 중계하기 위해 유효한 UTXO를 제어하고 있음을 증명해야 합니다. 이는 주요 비트코인 네트워크에서와 동일한 스팸 보호 기능을 수행합니다. 비트코인을 실제로 제어하지 않고는 네트워크에 메시지를 스팸할 수 없습니다.
이제 가십 프로토콜의 실제 구조로 넘어가겠습니다. 이는 프로토콜에 대한 포괄적인 분석이 아니라, 제안된 변경 사항을 살펴보고 제안과 현재 프로토콜 간의 트레이드오프를 평가하기 위한 충분히 깊은 시선입니다. 현재 가십 프로토콜에는 세 가지 주요 메시지가 있습니다. 채널_발표 메시지, 노드_발표 메시지 및 채널_업데이트 메시지입니다. 또한 announcement_signatures 메시지가 있지만, 이는 직접 채널 피어와 함께 메시지를 서명하는 데만 사용되며, 전체 네트워크에 널리 방송되지 않습니다. 데이터 요청 메시지는 이 글의 요점과 관련이 없으므로 다루지 않겠습니다.
채널_발표 메시지는 네트워크에 채널을 발표하고 공개적으로 노드를 발표하기 위해 필요한 첫 번째 것입니다. 이는 협력적으로 구성되며 두 채널 파트너가 만들고 방송해야 합니다. 이 메시지는 채널에 대한 자금 거래가 채널 멀티시그 주소로 지불된다는 증거를 포함하고, 그런 다음 두 참가자의 라이트닝 노드 신원 키로 메시지에 대한 서명을 포함합니다. 이는 어떤 멀티시그 키가 어떤 노드에 의해 소유되는지를 선언하고, 채널에 자금을 지원하는 온체인 UTXO의 각 멀티시그 키로부터 서명을 포함합니다. 이는 채널에 관련된 두 노드가 온체인 멀티시그를 제어하고 있음을 증명하며, 그들의 라이트닝 노드 신원 키가 그것과 연관되어 있음을 증명합니다.
다음은 노드_발표 메시지입니다. 노드가 유효한 채널에 대한 채널_발표 메시지를 이전에 전송하지 않고 이 메시지를 중계하려고 하면 무시되고 중계되지 않습니다. 노드는 첫 번째 공개 채널을 열고 나서 스스로 이 메시지를 중계하여 다른 노드가 그들과 연결할 수 있도록 합니다. 이 메시지는 메시지에 대한 노드 신원 키의 서명, 향후 버전 업데이트를 위한 일부 기능 비트, 채널을 열기 위해 도달할 수 있는 네트워크 주소, 별칭(닉네임) 및 몇 가지 다른 정보를 포함합니다.
마지막으로 채널_업데이트 메시지입니다. 이 메시지는 단일 노드에 의해 단독으로 생성되고 방송됩니다. 이는 채널이 라우팅할 최소 및 최대 값 해시 타임락 계약(HTLCs), 해당 채널을 통해 라우팅하는 데 부과할 수수료(기본 수수료 및 비율 수수료), 이전 홉과의 타임락 차이에 필요한 길이를 포함합니다. 이는 온체인에서 거래가 정산되는 것을 찾고 필요한 경우 올바른 결과를 시행할 시간을 갖기 위해 필요합니다. 모든 다른 메시지처럼 서명됩니다.
현재 프로토콜은 결제를 라우팅할 수 있는 채널을 찾는 데 필요한 모든 정보를 제공하고, 각 채널이 부과할 수수료에 대한 정보를 광고하며, 온체인에서 자금을 보유하는 키로부터 서명을 요구하여 존재하지 않는 채널의 무의미한 광고로 라이트닝 네트워크가 하루 종일 스팸을 받지 않도록 방지하는 서비스 거부 보호 메커니즘을 제공합니다.
하지만 한 가지 주요 문제가 있습니다: 완전한 개인 정보 보호의 부족입니다. 네트워크에서 사람들이 결제를 라우팅할 수 있도록 채널을 광고하려면 해당 채널에 자금을 지원하는 정확한 UTXO를 공개하고 이를 라이트닝 노드의 신원 키와 연결해야 합니다. 그렇다면 이를 해결하기 위해 무엇을 할 수 있을까요?
블록스트림의 러스티 러셀은 2022년 2월 가십 프로토콜의 업데이트된 버전을 제안했습니다. 이는 핵심 프로토콜을 세 개의 메시지에서 두 개로 줄이고 그 결과 개인 정보 보호 속성을 크게 향상시킬 것입니다.
효과적으로 발생할 일은 채널_발표 메시지를 완전히 제거하고 프로토콜을 노드_발표_v2 및 채널_업데이트_v2 메시지로 남기는 것입니다. 채널과 관련된 각 개별 UTXO를 공개하고 채널_발표가 먼저 필요하지 않도록, 노드_발표_v2를 처음에 수행하고 채널에 자금을 지원하는 데 실제로 사용되지 않는 UTXO에 대한 제어를 증명할 수 있습니다. 노드 운영자는 그런 다음 실제 채널 UTXO를 공개하지 않고도 그 금액의 배수를 반영하는 채널을 광고할 수 있습니다(예를 들어, 1 BTC의 제어를 증명하면 이제 10 BTC의 라우팅 용량을 광고할 수 있음).
이는 각 채널이 특정 온체인 UTXO에 묶이지 않도록 하여 네트워크의 개인 정보 보호를 대폭 개선할 것입니다. 체인 분석 회사는 더 이상 모든 공개 노드 운영자의 자금을 채널 간에 쉽게 추적할 수 없습니다. 채널_업데이트_v2 메시지는 채널_발표 및 채널_업데이트의 역할을 대신하여 프로토콜에서 동일한 일반 목적을 수행할 것입니다.
장기적으로 볼 때, 플러드 필 전파를 기반으로 한 가십 프로토콜의 아이디어는 아마도 확장 가능하지 않을 것입니다. 플러드 필은 정보를 전파하는 데 가장 비효율적인 네트워크 설계 중 하나이며, 이는 장기적으로 최적화되고 다른 방향으로 전환되어야 할 문제입니다. 이는 글로벌 규모의 결제 네트워크에 진정으로 확장 가능하게 만들기 위해서는 피할 수 없는 문제입니다. 하지만 현재 가십 프로토콜의 가장 큰 단점 중 하나는 라우팅 노드 운영자의 개인 정보 보호가 침해된 것입니다. 채널 UTXO를 공개적으로 오염시키지 않고는 라우팅 노드가 될 수 없습니다.
라이트닝 네트워크가 결제의 확장성 외에 추가할 수 있는 가장 큰 잠재적 유틸리티 중 하나가 결제의 개인 정보 보호라면, 프로토콜 스택이 이러한 개인 정보 보호 약속을 이행하는 데 부족한 점을 해결해야 하지 않을까요? 저는 그래야 한다고 생각하며, 시작할 수 있는 큰 방법 중 하나는 네트워크에서 결제를 촉진하는 역할을 실제로 수행하는 노드 운영자의 개인 정보를 개선하는 것입니다.
이 글은 신오비의 게스트 포스트입니다. 표현된 의견은 전적으로 그들의 것이며
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