Ark는 Burak이라는 젊은 터키 개발자가 처음 제안한 오프체인 거래 배치 메커니즘입니다. 현재 Ark Labs와 Second에서 각각 두 가지 구현이 진행 중이며, Burak은 이들 프로젝트에 참여하고 있지 않습니다.
Ark에 대한 원래 제안은 훨씬 더 복잡했으며, 현재 구축되고 있는 구현보다 프라이버시 중심의 디자인 목표가 포함되어 있었습니다. 또한, 원래는 CHECKTEMPLATEVERIFY (CTV)가 필요하다고 구상되었습니다.
이 프로토콜은 제대로 작동하기 위해 중앙 조정 서버에 의존하지만, 그럼에도 불구하고 라이트닝 네트워크와 동일한 기능과 보안 보장을 제공합니다. 사용자가 요구되는 시간 동안 온라인 상태를 유지하는 한 (짧은 시간 동안 운영자를 신뢰하기로 선택하지 않는 한) 모든 사용자는 언제든지 Ark 시스템에서 일방적으로 탈퇴하고 온체인에서 자신의 자금을 완전히 일방적으로 통제할 수 있습니다.
라이트닝과 달리, Ark는 사용자가 자금을 받기 위해 미리 할당된 유동성을 필요로 하지 않습니다. Ark 사용자는 지갑에 간단히 가입하고 전혀 유동성 미리 할당 없이 즉시 자금을 받을 수 있습니다.
Ark의 다양한 구성 요소를 살펴보겠습니다.
Ark 트리
Ark에서 보유하는 코인은 가상 UTXO(vUTXO)라고 불립니다. 이는 단순히 사용자가 온체인에 제출했을 때 실제 UTXO의 생성을 보장하는 사전 서명된 거래이며, 그 외에는 오프체인에서 보관됩니다.
모든 사용자의 vUTXO는 사전 서명된 거래의 트리, 즉 “배치” 안에 중첩되어 있습니다. Ark는 조정 서버 또는 Ark 서비스 제공자(ASP)가 배치를 생성하는 데 필요한 사용자 간의 조정을 촉진함으로써 작동합니다. 사용자가 자금을 받을 때, Ark에 가입할 때 또는 탈퇴할 때마다 새로운 배치를 생성하기 위해 거래와 관련된 거래 트리를 구성해야 합니다.
트리는 온체인에서 확인된 단일 루트 UTXO를 기반으로 구성되며, 이 루트는 트리 내 모든 vUTXO를 보유한 사용자와 ASP를 포함한 n-of-n 멀티시그로 잠금됩니다. 이후 점차 더 많은 UTXO로 분할되어 결국 각 사용자의 vUTXO에 도달합니다. 각 vUTXO는 사용자와 ASP가 보유한 2-of-2 멀티시그로 서명해야 하는 스크립트를 사용하여 보장됩니다. 또는 타임락 후 사용자만 서명할 수 있습니다.
트리가 분할될 때마다 vUTXO가 온체인에서 생성되지만, 실제로 vUTXO로 분할되지 않은 더 많은 내부 UTXO도 생성됩니다. 이러한 내부 UTXO는 ASP와 트리 아래에 있는 모든 사용자로 구성된 n-of-n 멀티시그로 잠겨 있습니다. 배치 생성 과정에서 사용자는 각자의 vUTXO에서 시작하여 트리의 루트까지 서명 과정을 거칩니다. 이는 루트가 각 사용자의 vUTXO에 대한 청구가 이루어지기 전에 서명되지 않도록 보장하여, 최악의 경우에도 항상 자금에 대한 일방적 접근을 보장합니다.
각 배치에는 만료 시간이 있으며 (다음 섹션에서 이해할 수 있습니다). 이 만료 지출 경로는 온체인에서 루트 UTXO와 모든 내부 UTXO에 대한 대체 지출 조건으로 존재하며, ASP가 모든 자금을 일방적으로 지출할 수 있도록 합니다.
거래, 사전 확인 및 커넥터 입력
Ark에서 거래를 수행할 때는 두 가지 가능한 메커니즘이 있으며, 각각 보안 모델 측면에서 고유한 비용과 의미가 있습니다. 아웃 오브 라운드 전송 또는 사전 확인된 거래와 인 라운드 전송 또는 실제로 확인된 거래가 있습니다.
아웃 오브 라운드 전송을 수행하는 것은 매우 간단한 과정입니다. 한 사용자(Alice)가 다른 사용자(Bob)에게 지불하고자 할 경우, ASP에 연락하여 vUTXO를 Bob에게 지출하는 거래에 공동 서명하도록 요청합니다. 그러면 Bob은 그 사전 서명된 거래와 함께 배치 루트로 돌아가는 모든 이전 거래를 받게 됩니다. 이제 Bob은 이 거래로 Ark에서 일방적으로 탈퇴할 수 있지만, ASP가 Alice와 공모하여 이 거래를 이중 지출하지 않도록 신뢰해야 합니다. 이러한 아웃 오브 라운드 거래는 최종 확인하기 전에 여러 번 연결될 수 있습니다.
Ark 거래를 최종화하려면 사용자가 “배치 스왑”에 참여해야 합니다. 사용자는 단일 배치 내에서 신뢰할 수 없는 방식으로 전송을 확인할 수 없으며, 기존 배치의 vUTXO를 새로운 배치에서 생성된 신선한 vUTXO와 원자적으로 교환해야 합니다. 이는 ASP를 스왑의 촉진자로 사용하고 “커넥터 입력”이라고 불리는 것을 통해 이루어집니다.
사용자가 배치 스왑으로 Ark 거래를 최종화하려고 할 때, 그들은 vUTXO에 대한 통제를 ASP에 relinquish합니다. 이는 ASP가 단순히 이를 유지하고 새로운 배치에서 확인된 vUTXO를 제공하지 않도록 막는 것이 무엇인지 문제가 될 수 있습니다. 커넥터 입력입니다.
새로운 배치가 생성될 때, 거래에서 두 번째 출력이 생성되어 커넥터 UTXO로 구성된 새로운 트리를 온체인에서 인스턴스화합니다. Bob이 배치 스왑을 수행하기 위해 ASP에게 포기 거래에 서명할 때, 거래에는 새로운 배치에서 커넥터 UTXO 중 하나가 입력으로 포함됩니다.
이는 원자적 보장을 생성합니다. Bob의 확인된 vUTXO는 그의 포기 거래가 유효하기 위해 필요한 커넥터 입력이 생성된 동일한 거래의 배치에 포함됩니다. 만약 그 배치가 온체인에서 생성되지 않으면, 즉 Bob이 실제로 새로운 확인된 vUTXO를 받지 못하면, ASP를 위해 서명한 포기 거래는 절대 유효하지 않으며 온체인에서 확인될 수 없습니다.
유동성 역학 및 블록 공간
사용자 간의 전송을 촉진하기 위해 새로운 배치를 생성하는 데 필요한 모든 유동성은 ASP에 의해 제공됩니다. 그들은 사용자를 위해 새로운 배치를 생성할 수 있을 만큼 충분한 유동성을 보유해야 하며, 이전 배치가 만료될 때까지 ASP는 이전에 vUTXO를 생성하기 위해 잠금된 오래된 유동성을 회수할 수 있습니다.
이것은 Ark 프로토콜의 중심에 있는 유동성 역학의 핵심입니다. 한편으로는 유동성 제공자가 사용자를 평가하고 실제로 어떤 사용자가 대량의 지불을 받을 것인지 추측할 필요가 없기 때문에 막대한 효율성 이점을 제공하지만, 다른 한편으로는 ASP가 만료 시간을 설정한 만큼 계속해서 새로운 배치를 생성할 수 있는 충분한 유동성을 보유해야 하므로 효율성 손실이 발생합니다.
이것은 ASP가 보류 중인 거래를 최종화하기 위해 새로운 배치를 생성할 제안을 얼마나 자주 하는지에 따라 어느 정도 완화될 수 있습니다. ASP가 거래가 들어오는 실시간으로 새로운 배치를 생성하려고 시도하는 경우, 유동성 요구 사항은 엄청나게 높아질 것입니다. 그러나 ASP는 새로운 배치를 생성하는 빈도를 낮추고 유동성 요구 사항을 크게 줄일 수 있습니다.
이 역학은 블록 공간 사용에도 영향을 미칩니다. 라이트닝과 달리, 라이트닝은 완전히 오프체인에서 강력한 확인 보장을 제공할 수 있지만, Ark 거래가 신뢰할 수 없는 정도의 최종성을 가지려면 새로운 배치가 온체인에서 생성되어야 합니다. 이는 라이트닝과 달리 거래량이 온체인에서 반영되지 않는 것과는 달리, Ark 거래의 속도는 본질적으로 비례하는 블록 공간 사용을 요구하며, 비록 매우 압축되고 효율적인 방식으로 이루어집니다. 이는 주어진 시간 간격 동안 생성할 수 있는 Ark 배치의 이론적 상한선을 생성합니다 (비록 Ark 트리가 이 역학에 따라 작거나 클 수 있습니다).
마무리
Ark는 여러 면에서 라이트닝 네트워크와 거의 반대되는 거래를 제공합니다. 오프체인 거래에 대한 막대한 블록 공간 효율성 개선을 이루며, 라이트닝 네트워크의 유동성 할당 문제를 없애지만, 블록체인의 처리량 한계와 상관된 훨씬 더 밀접한 처리량 한계를 가지고 있습니다.
이러한 거의 반대되는 거래 역학은 라이트닝 네트워크에 매우 보완적인 시스템이 됩니다. 또한 서로 상호 운용할 수 있으며, 즉 vUTXO는 라이트닝 네트워크에 들어가거나 나가는 거래에서 원자적으로 교환될 수 있습니다.
궁극적으로 이것이 더 넓은 비트코인 생태계에 어떻게 적합할지는 아직 지켜봐야 하지만, 원래 의도한 것과는 다르더라도 분명히 가치 있는 프로토콜 스택이 될 것입니다.
