2019년 11월, Erlay 프로토콜의 공동 저자이자 Chaincode Labs의 비트코인 연구자인 글렙 나오멘코는 ACM 컨퍼런스 2019에서 발표하기 위해 런던에 왔습니다.
ACM 컨퍼런스는 컴퓨터 및 통신 보안에 관한 주요 컨퍼런스 중 하나입니다. 전 세계의 “보안 연구자, 실무자, 개발자 및 사용자”를 한자리에 모읍니다. 나오멘코의 등장은 암호화폐(또는 “블록체인”)에 국한되지 않은 더 넓은 주제에 초점을 맞춘 컨퍼런스에서 비트코인 연구가 다뤄진 드문 최근 사례였습니다.
나오멘코 자신이 말했듯이, 다른 연구 분야의 개인들이 비트코인 생태계를 검토하고 피드백을 제공하는 데 참여하는 것은 여러 가지 이점이 있습니다. 이러한 이점에는 기존 비트코인 연구를 강화하고, 새로운 인재를 유치하여 해결해야 할 다양한 도전과 현실 세계의 연구를 진전시키는 것이 포함됩니다. 나오멘코는 현재 및 미래의 대학원생들이 비트코인의 피어 투 피어 문제, 예를 들어 비트코인 네트워크에 대한 미래의 봇넷 공격에 집중하도록 장려하고자 합니다.
Erlay: 비트코인의 대역폭 요구 사항 줄이기
나오멘코는 자신의 연구를 “이 노드들이 소통하는 방식을 분석하고 보호하며 최적화하는 것”이라고 설명합니다. 그는 아마도 Erlay에 대한 연구로 가장 잘 알려져 있습니다. 아론 반 위르덤과 오마르 파리디는 이전에 비트코인 매거진에서 Erlay를 다룬 바 있습니다. 그들이 쓴 바와 같이, “Erlay는 대역폭 요구 사항을 줄이는 데 도움이 될 수 있는 새로운 제안입니다.” 이는 노드 간의 메시지 수와 일부 메시지의 크기를 줄이는 접근 방식을 설명합니다. Erlay는 대역폭 요구 사항을 약 40% 줄일 수 있습니다.
대역폭 요구 사항을 줄이는 것은 개인이 전체 노드를 실행하기 시작하는 장벽을 낮추는 데 중요할 뿐만 아니라, 기존 노드가 연결 수를 늘려서 이클립스 공격을 실행하기 어렵게 만듭니다.
달의 이클립스가 당신의 달을 보는 시야를 가리듯, 이클립스 공격은 네트워크의 나머지 블록과 거래를 보는 시야를 가립니다. 결과적으로 공격자는 네트워크의 나머지에서 보이지 않거나 가장 큰 작업 증명 체인에 포함되지 않은 거래 및/또는 블록을 제공할 수 있습니다. 노드의 연결 수가 증가함에 따라 공격자가 더 많은 노드를 제어해야 하므로 이 공격은 덜 실행 가능해집니다.
현재 대역폭 요구 사항은 연결 수에 따라 선형적으로 증가합니다. 그러나 Erlay를 사용하면 연결 수가 증가함에 따라 대역폭 요구 사항이 대략 일정하게 유지됩니다.
전체 노드를 실행해야 할 필요성이 최근 몇 년 동안 많은 주목을 받았지만(탈중앙화 및 신뢰 최소화와 같은 좋은 이유로), 연결된 비트코인 피어의 질과 양은 덜 주목받았습니다. 라이트닝 네트워크에서만큼 중요하지는 않지만, 공격자가 연결된 피어를 제어하거나 정직한 피어와의 연결을 끊는 데 성공하면 비트코인 네트워크에서도 이클립스 공격 및 네트워크 분할과 같은 특정 공격이 가능해집니다.
왜 더 많은 학자들이 비트코인을 연구하지 않을까?
비트코인 관련 연구 클러스터가 이러한 문제를 조사하고 있습니다. 여기에는 암호화폐 및 계약을 위한 이니셔티브(IC3), 히브리 대학교의 아비브 조하르 및 퍼듀 대학교의 아니켓 케이트가 포함됩니다. 그러나 비트코인의 미디어 주목, 대중 인식 및 시장 지배력을 고려할 때 그 수는 상대적으로 적습니다.
비트코인 생태계가 지금까지 더 많은 학문적 관심을 끌지 못한 이유는 여러 가지가 있을 수 있습니다. 비트코인은 느리게 움직이고 새로운 아이디어에 저항하는 불공정한 명성을 가지고 있습니다. 이는 확실히 검열 저항, 탈중앙화 및 정기적인 하드 포크 회피에 더 큰 비중을 두고 있는 다른 많은 암호화폐보다 보수적입니다.
다른 암호화폐가 검증되지 않은 새로운 암호학을 실험할 수 있는 반면, 많은 비트코인 코어 개발자들은 새로운 암호학이 광범위하게 연구되고 이상적으로 전투 테스트를 거친 후 비트코인에 고려될 책임을 느낍니다.
또한, 다른 프로젝트 및 프리마인에서 제공되는 자문 수수료나 페이스북과 같은 회사가 자사 암호화폐 관련 프로젝트를 위해 제공하는 관대한 급여를 통해 새로운 암호화폐를 구축하는 데 집중할 수 있는 막대한 재정적 유인이 있습니다. 반면, 비트코인에 기여하는 오픈 소스 기여자들은 더 제한된 자금 기회로 어려움을 겪는 경우가 많습니다.
게다가, 에너지 소비 문제를 해결하기 위해 작업 증명 대신 지분 증명과 같은 잠재적 대체 수단을 연구하는 학문 공동체의 상당한 하위 집합이 있습니다.
지분 증명의 매력
일부 연구자들이 이 아이디어를 계속 추구하는 데 해가 되는 것은 아니지만, 지분 증명이 새로운 아이디어가 아니라는 점을 기억할 가치가 있습니다. 실제로 사토시 나카모토가 2009년 비트코인 소프트웨어를 처음 출시했을 때, 지분 증명을 실행 가능하게 만드는 데 진전을 이루지 못했습니다. 또한, 11년 동안 수십억 달러가 걸린 실제 세계에서 작업 증명 시스템이 스트레스를 받는 것을 관찰한 것도 지분 증명 시스템의 실행 가능성이나 최적 설계에 대해 우리에게 아무것도 가르쳐주지 않았습니다.
사토시 수준의 기술적 돌파구를 추구하는 것은 매력적이고 자아를 부풀릴 수 있지만, 이러한 돌파구는 극히 드뭅니다. 정기적으로 발생할 것이라고 가정하는 것은 희망에 기반한 것이지 과학에 기반한 것이 아닙니다.
물론, 방대한 설계 공간을 고려할 때, 지분 증명 시스템이 결코 작동하지 않을 것이라고 수학적으로 증명하는 것은 매우 어렵습니다. 그럼에도 불구하고 블록스트림의 연구 책임자인 앤드류 풀스트라는 지분 증명에서 분산 합의가 불가능하다고 확신하고 있습니다. 2014년 그는 다음과 같이 썼습니다.
“문제는 궁극적으로 그렉 맥스웰이 비용 없는 시뮬레이션이라고 부르는 것과 앤드류 밀러가 아무것도 걸지 않는다고 부르는 것에 달려 있습니다. 서명자가 유효한 블록을 생성하는 것이 비용이 들지 않는다면, 그들은 자신의 이익을 위해 역사 방향을 조정하는 블록을 저렴하게 검색할 수 있습니다.”
작업 증명 시스템이 더 이상 학자와 연구자들에게 흥미로운 연구 영역을 제공하지 않는 것은 아닙니다. 나오멘코 자신이 언급했듯이, “우리는 여전히 작업 증명에 대해 배우고 있습니다… 나는 작업 증명이 간단하다고 생각하지만, 우리는 그것을 완전히 이해하지 못하고 있습니다.”
런던 비트코인 개발자들
런던에 있는 동안 나오멘코는 런던 비트코인 개발자 모임에서도 발표했습니다. (그의 발표 비디오는 여기에서 볼 수 있으며, 대본은 여기에서 확인할 수 있습니다.) 나오멘코의 발표를 준비하기 위해 런던 비트코인 개발자 모임은 일주일 전 Erlay 연구 논문과 비트코인 및 라이트닝의 피어 투 피어 네트워크에 대한 소크라틱 세미나를 개최했습니다.
이로 인해 나오멘코의 발표 중에 전체 노드 수를 정확하게 측정하는 방법론이 조작되지 않도록 하는 문제와 알트코인 네트워크의 피어 투 피어 취약성에 대한 흥미로운 논의가 이루어졌습니다. 그는 분산 합의 네트워크에서 사용하기 위해 IPFS의 libp2p 라이브러리에 대해 “프랑켄슈타인의 괴물”이라고 표현하며 비트코인의 피어 투 피어 프로토콜의 더 큰 단순성과 비교하여 비판적이었습니다.
그는 또한 이더리움의 일부 해결되지 않은 피어 투 피어 취약성에 대해 인상적이지 않다고 느끼며, 이더리움 커뮤니티가 피어 투 피어 익스플로잇을 해결하는 데 해가 되는 지분 증명 및 제로 지식 증명 연구에 지나치게 집중하고 있다고 생각합니다.
라이트닝 네트워크에 대해 나오멘코는 현재 관련 공격을 광범위하게 연구하고 라이트닝 프로토콜 개발자와 상담하며 이에 대한 논문을 발표하는 것이 너무 빠른 변화의 속도라고 느끼고 있습니다. 흥미롭게도 나오멘코는 라이트닝 네트워크에서 Erlay의 응용 가능성이 있다고 믿고 있어 “이 공간을 주목하라”는 경우가 될 수 있습니다.
기타 비트코인 연구
비트코인과 라이트닝의 피어 투 피어 레이어가 앞으로 몇 달과 몇 년 동안 번창할 연구 영역이 될 것이라는 것은 분명합니다. 나오멘코는 Erlay에 대한 연구 외에도 비트코인 코어 GitHub 리포지토리에서 여러 개의 오픈 풀 리퀘스트를 보유하고 있습니다.
비트코인 코어 코드베이스의 지갑과 같은 다른 구성 요소에 영향을 미치는 PR과 달리, 나오멘코의 PR은 매우 적은 코드 줄에 영향을 미치며 C++ 언어에 덜 익숙한 사람들에게는 검토하고 이해하기가 더 쉬울 수 있습니다. Dandelion과 같은 다른 피어 투 피어 연구 프로젝트도 있으며, 이는 피어 투 피어 레이어에 개인 정보 개선을 가져오는 데 중점을 두고 있으며 Erlay와 호환됩니다.
비트코인 코어 기여자인 아미티 우타르와르는 개인 정보 개선을 위해 거래 재전송 로직을 개선하는 작업을 하고 있습니다. 그녀는 2019년 11월 비트코인 코어 PR 리뷰 클럽 세션을 개최하여 비트코인 코어 리포지토리에서 그녀가 열었던 풀 리퀘스트(#16698)에 대해 논의했습니다.
비트코인의 피어 투 피어 레이어에 대해 더 알고 싶으신 분들은 나오멘코가 2020년 2월 Advancing Bitcoin 컨퍼런스에서 발표하기 위해 런던으로 돌아올 예정입니다. Erlay에 대해 BIP 번호(BIP 330)가 할당되었으며 나오멘코는 현재 생산 준비가 완료된 구현 작업을 하고 있습니다.
