비트코인 사용자 자카모 주코의 “비트코인 발견하기: 동굴인에서 라이트닝 네트워크까지의 간략한 개요” 시리즈의 일곱 번째이자 마지막 편입니다.
“비트코인 발견하기” 시리즈를 마무리하며, 디지털 서명과 코인조인 패러다임을 활용하여 고유한 연대기, 채굴 수수료 및 오프체인 거래 개념을 탐구할 것입니다.
유일성 증명: 타임체인
우리는 드디어 계획 ₿ 탐구의 끝에 도달했습니다. 다시 “언제?”라는 질문으로 돌아갑니다.
이 질문은 중요합니다. 왜냐하면 이 질문은 소위 “블록체인 기술”의 도입을 정당화하기 때문입니다. 이 표현은 원래의 의미에서 고유한 연대기 문제에 대한 답변을 표시하는 것이었습니다. (이와 관련하여 사토시 자신이 이 구조를 “타임체인”이라고 불렀다는 점이 흥미롭습니다. 이 용어는 우리가 여기서 사용할 용어이기도 합니다… 미안해요, 피터!).
어떤 문제를 해결하는지 이해해 보겠습니다. 당신은 발행과 소유가 모두 분산된 디지털 현금 시스템을 설계했습니다. 퍼즐과 서명을 영리하게 조합하여 활용했습니다.
하지만 사용자가 동일한 UTXO를 이중 지출하는 것을 어떻게 방지합니까? 만약 부정직한 사용자 캐롤이 다니엘이 제어하는 주소로 사트를 전송한 후, 그 사트를 자신이 제어하는 주소로 다시 전송하는 다른 거래에 서명한다면, 네트워크는 어떤 거래를 집행할까요? 두 거래 모두 서명 및 스크립트 체인 관점에서 “유효”하며, 모두 유효한 초기 발행을 가리키고, 올바른 PoW 난이도를 가지고 있습니다.
그리고 “채굴자”들이 올바른 타임스탬프에 대해 거짓말을 하여 난이도 조정 알고리즘을 속여 발행 속도를 증가시키는 것을 어떻게 방지합니까? 만약 채굴자 미니가 낮은 난이도로 수백 개의 PoW 퍼즐을 해결하는 데 성공했지만, 그 해결책이 서로 10분 간격으로만 나타나는 위조된 타임스탬프를 포함한다면, 일반 사용자는 어떻게 그러한 부정직한 행동을 발견하고 증명할 수 있을까요?
이전의 e-gold 실험에서는 신뢰할 수 있는 타임스탬프 서버가 두 가지 문제를 간단히 해결했습니다. 하지만 이제 중앙 서버가 없으므로 누가 사건의 고유한 연대기를 정의합니까?
네트워크가 어떤 식으로든 “투표”할 수 있다면, “민주적” 합의에 도달할 수 있을 것입니다. 그러나 고정된 수의 알려진 행위자(종종 “연합”이라고 불림)가 있는 시스템에서는 투표 과정이 가능하지만, 동적이고 알려지지 않은 익명의 행위자 집합 내에서는 작동할 수 없습니다. “노드 수”를 투표권의 대리로 사용할 수는 없습니다. 모든 사용자가 “시빌 공격”으로 알려진 방식으로 수백만 개의 다른 노드인 척할 수 있기 때문입니다. 모든 노드가 하나의 일관되고 불변의 역사에 대한 합의를 찾고 유지하도록 밀어붙일 수 있는 다른 “시빌 저항” 방식이 필요합니다.
불행히도, 수학에 기반한 결정론적이고 최종적인 해결책은 이론적으로 불가능합니다. 하지만 경제학에 기반한 통계적이고 점근적인 해결책은 실제로 가능하며, 당신은 그것을 찾을 만큼 똑똑합니다. 이 아이디어는 이렇습니다: 채굴자들이 PoW 퍼즐을 해결하려고 할 때마다, 그들은 현재의 거래 타임라인에 대한 압축된 스냅샷을 메시지에 포함해야 합니다!
그들의 발행 메시지뿐만 아니라, 그들은 해시 함수에 더 복잡한 “블록” 정보를 통과시켜야 합니다. 각 블록은 (해당 발행 메시지, 타임스탬프 및 올바른 난이도로 퍼즐을 해결하는 데 필요한 난수와 함께) 이전 블록의 해결책(약 10분 전에 다른 채굴자에 의해 발견된)과 다른 사용자들이 최근에 만든 거래 목록을 포함해야 합니다.
이전에 포함된 거래가 있는 블록은 유효하지 않은 것으로 간주됩니다. 이전 블록과 현저히 호환되지 않는 타임스탬프를 가진 블록도 폐기됩니다.
이 트릭을 사용하면 모든 행위자가 동일한 연대기의 일관된 버전으로 수렴하도록 유도됩니다. 미니는 이전에 확인된 거래를 모순(이중 지출)하는 유효한 거래를 포함할 수 있지만, 그러면 다른 노드가 그러한 블록을 거부하고, 그녀는 새로운 발행의 가치를 잃게 되며, 아무것도 아닌 시간과 에너지를 낭비하게 됩니다.
채굴자들은 퍼즐을 해결하기 위해 돈을 쓰므로, 그들이 관련 보상을 누리기를 원한다는 것은 꽤 안전한 가정입니다. 따라서 그들은 적어도 시스템 내의 재정적 인센티브를 따르는 시나리오에서 거부되지 않는 블록을 생성합니다.
채굴 수수료
이 해결책은 훌륭하지만, 여전히 채굴자들이 다른 사람의 거래를 포함하도록 유도하는 인센티브가 부족합니다. 그들은 스크립트와 서명을 검증하는 데 필요한 컴퓨팅 파워를 절약하기로 선택할 수 있으며, 오히려 비어 있는 블록에 자신의 유효한 발행만 포함할 수 있습니다. 또한, 통제된 공급 패러다임으로 인해 그러한 발행에서 허용되는 사트의 감소는 블록을 해결할 인센티브를 줄여, 마지막 시대의 끝에 가서는 완전히 취소될 것입니다.
이 문제를 해결하기 위해 “채굴 수수료”를 도입합니다: 사용자가 거래에 첨부하여 채굴자들이 이를 포함하도록 유도할 수 있는 작은 “추가”입니다.
작동 방식은 다음과 같습니다: 시스템은 채굴자들이 보상 거래에 새로 “주조된” 사트의 발행과 함께 블록에 포함된 모든 유효한 거래의 생성된 UTXO와 소비된 UTXO 간의 차이를 포함할 수 있도록 허용합니다. 수수료는 거래된 금액에 의존하지 않고, 거래 크기(스크립트 복잡성, 서명 수 등)와 블록 내에서의 원하는 우선 순위에만 의존합니다.
확장성(및 어둠) 문제
거래가 블록에 포함되기 위해 필요한 최소 채굴 수수료는 “블록 공간”의 수요와 공급에 따라 변동합니다. 공급 측면에서, 타임체인에 추가할 수 있는 거래 수는 최대 블록 크기(각 블록당 4메가바이트 미만)와 최대 블록 속도(약 10분마다 1개)로 제한됩니다. 수요 측면에서, 각 사용자는 서로 다른 제약과 선호를 가지고 있습니다(어떤 사용자는 더 적게 지불하기 위해 더 오래 기다릴 수 있고, 어떤 사용자는 더 적게 기다리기 위해 더 많이 지불할 수 있으며, 어떤 사용자는 우수한 동적 수수료 추정 기능을 가진 지갑을 사용하고, 어떤 사용자는 사용하지 않습니다). 일반적으로 블록 공간에 대한 수요가 증가하면 채굴 수수료도 증가합니다. 이는 시스템의 확장성을 명확히 제한합니다(특히 채굴 수수료가 전송된 가치의 양과 독립적이므로, 실제로는 분할 가능성을 줄인다고 할 수 있습니다).
더욱이, 일반적으로 타임체인을 사용하면 네트워크의 모든 노드가 모든 것을 영원히 추적해야 합니다: 모든 온체인 거래는 시스템을 사용할 모든 행위자가 전체 역사에 걸쳐 다운로드하고 검증해야 합니다. 이러한 시스템은 명백히 확장 가능하지 않습니다. 또한 모든 거래의 복사본을 영원히 보관해야 하므로, 모든 종류의 법의학적 분석 및 익명성 해제 시도를 가능하게 하여 어둠이 부족합니다.
일부 사용자에게 상황을 더 좋게 보이게 할 수 있지만, 더 “특권”을 가진 사용자 계층을 만드는 대가가 따릅니다. 예를 들어, 블록의 크기와 빈도를 증가시키면 블록 공간 공급이 증가하고 가격이 하락합니다. 그러나 노드를 운영하는 비용은 거래와 블록의 유효성을 독립적으로 검증할 수 있는 능력과 함께 공급보다 훨씬 빠르게 증가하여 전체 시스템의 토폴로지를 중앙 집중화합니다. 물론, 새로운 전문 노드 계층이 하위 비검증 사용자에게 유효한 거래에 대한 보장을 제공하는 일종의 “서명된 메시지” 역할을 할 수 있습니다. 결국, 동전 주조는 귀금속 동전을 검증하는 비싼 작업을 몇몇 신뢰할 수 있는 전문 기관에 위임하기 위해 도입되었습니다. 그러나 동전 주조와 마찬가지로 이 전략(“SPV”로 알려짐)은 강한 중앙 집중화를 의미하며, 말로리와 같은 정치적 간섭 또는 검열의 위험이 따릅니다.
새로운 패러다임: “오프체인”
탈중앙화를 희생하지 않고 글로벌 합의 시스템의 근본적인 확장성 한계를 완화하는 스마트한 방법이 있습니다. 우리는 이를 “오프체인 패러다임”이라고 부를 것입니다.
아이디어는 간단합니다: 모든 거래를 블록에 기록하는 것을 엄격히 필요한 경우까지 미루고, 대부분의 트래픽을 공공 타임체인(비싼 글로벌 합의가 있는)에서 제외하고, 갈등 해결 및 주기적 정산을 위해서만 사용합니다.
이 진화는 사람들이 관습법 시스템에서 법원과 계약을 사용하는 방식과 유사합니다: 법원은 공개적으로 구속력 있는 선례를 만들 수 있으며, 일종의 “법적 글로벌 합의”에 도달할 수 있지만, 비교적 느리고 비쌉니다. 따라서 대부분의 거래 당사자는 일반적으로 갈등이 발생하거나 주기적 정산이 필요할 때만 법원에 확인 및 집행을 요청하며, 개인 양방향 계약에 서명합니다.
고급 스마트 계약을 사용하여 이러한 “구제”를 신뢰 최소화할 수 있습니다: 실제 법적 시스템과 달리, 분산된 타임체인은 인간의 편견과 부패를 피할 수 있으며, 주로 암호화와 코드에 의존합니다. 가상화와 관련하여 논의된 신용 증명서와 달리, 오프체인 거래는 “가상”이 아닙니다. 그들은 실제 유효한 거래로, 관련 당사자의 정직성과 관계없이 시스템에 의해 집행될 높은 확률을 가지고 있습니다.
이러한 패러다임은 시스템의 어둠을 크게 개선할 수 있다는 것을 곧 깨닫게 됩니다. 모든 노드가 모든 거래를 영원히 기록하는 대신, 대부분의 거래는 관련 당사자 간에 비공식적으로 교환되어 악의적인 도청자의 법의학적 분석을 더 어렵고 비용이 많이 들며 덜 완전하고 덜 신뢰할 수 있게 만듭니다.
이러한 전략의 주요 구현은 사전 자금이 지원된 양방향 “지불 채널”의 2차 네트워크로, 신뢰 최소화 및 원자적 방식으로 여러 홉을 통해 거래를 라우팅할 수 있습니다. 사용자는 이를 매우 시적인 이름으로 부릅니다: “라이트닝 네트워크” (약어는 종종 당신의 시스템의 전체 프로토콜 스위트의 레이블에 포함되며, “LNP/BP”라고 불리며 역사적인 “TCP/IP”와 유사합니다).
하지만 같은 패러다임의 다른 소규모 사례도 있습니다. 예를 들어, 실제 스크립트를 타임체인에 필요할 때까지 보관하는 여러 기술이 있습니다. (사람들은 이러한 기술을 “탭루트”, “그래프트루트”, “g*루트”, “스크립트 없는 스크립트” 등과 같은 이상한 이름으로 부릅니다.)
이러한 최종 기술 조각의 도입으로, 사용자들은 실제로 시스템을 사용하기 위해 필요한 모든 것을 갖추게 되었습니다. 돈의 가장 중요한 기능을 되찾기 위해서입니다. 감사합니다, “사토시”!
당신은 초기 동굴인 혁신 이후로 먼 길을 왔습니다. 이제, 오직 미래만이 이 당신의 계획 ₿이 성공할지를 알려줄 수 있습니다. 달로 가자.
마지막으로, 이 시리즈의 표지 아트에 대한 닉키 디치코에게 감사드리며, CryptoScamHub의 밈 아트 기여에도 감사드립니다!
