이더리움은 여전히 병렬 EVM을 위한 보완 계획을 작업 중이지만, 비트코인은 곧 자체 병렬 VM 레이어 2를 기대할 수 있습니다.
먼저 이더리움이 병렬 EVM을 달성할 수 없는 이유를 이해해 봅시다.
네트워크 일관성과 보안을 유지하기 위해 EVM은 설계에서 중요한 기능을 가지고 있습니다: 트랜잭션은 순차적으로 실행됩니다. 순차 실행은 트랜잭션과 스마트 계약이 결정론적 순서로 실행될 수 있도록 하여 블록체인의 상태를 관리하고 예측하기 쉽게 만듭니다. 이러한 설계 선택은 보안을 우선시하여 병렬 실행과 관련된 잠재적 복잡성과 취약성을 줄입니다. 그러나 트랜잭션 요청의 부하가 높을 경우, 이러한 순차 실행은 단일 차선 고속도로와 유사하게 네트워크 혼잡과 지연을 초래할 수 있습니다.
단순히 차선을 추가하는 것이 가능한가요? Near와 같은 샤딩 체인 등 기존의 병렬 VM 솔루션을 참조합니다. 이러한 체인은 더 많은 VM을 도입하여 블록체인을 확장하자는 제안을 했습니다. 본질적으로 하나의 스마트 계약의 작업량은 여전히 특정 VM에 존재합니다. 이 체인에서 모든 스마트 계약이 동일한 TPS를 소비한다면, 문제는 해결됩니다. 그러나 Aave 및 Uniswap 프로토콜과 같은 몇몇 계약이 블록 공간의 90% 이상을 소비한다면, 단일 샤드에서 계약이 실행되는 것은 체인 수준에서만 확장할 수 있으며 샤딩이 가져온 개선의 혜택을 누릴 수 없습니다. 차선을 전환할 수 없는 상태에서 차선을 추가하는 것은 VM의 병렬화에 대한 현재의 딜레마를 나타냅니다.
병렬 EVM은 데이터 레이어에서 데이터를 잘라내거나 캐싱하는 것을 포함합니다. 그러나 EVM의 프로그래밍 모델인 Solidity는 가장 인기 있는 스마트 계약 프로그래밍 언어로서 병렬 블록체인 아키텍처의 잠재력을 극대화할 수 없습니다. 이는 NVIDIA의 GPU에서 SQL로 프로그래밍하지 않는 것과 유사합니다. Solidity는 Relay Execution과 같은 병렬 아키텍처에 대한 표현이 부족하고 병렬 트랜잭션에 대한 정의된 최종 원자성이 없습니다.
블록체인 아키텍처에서 진정한 병렬성은 하나의 스마트 계약의 트랜잭션이 여러 VM에서 동시에 실행될 수 있는 결과를 달성해야 합니다. 블록체인 아키텍처에서 병렬 모델을 완전히 활용하기 위해서는 CUDA와 같은 프로그래밍 모델이 필요합니다.
BitReXe는 비트코인 생태계의 실제 애플리케이션을 위한 기본 인프라 지원을 제공하고 병렬 VM을 위한 독점 프로그래밍 모델인 PREDA를 도입한다고 언급합니다.
BitReXe가 비트코인에서 병렬 VM을 달성하는 방법
병렬 VM
다음 그림은 BitReXe와 병렬 VM을 촉진하는 다른 이니셔티브 간의 차이를 강조합니다. 그림의 가장 왼쪽 부분에서 이더리움은 모든 코드(스마트 계약)와 상태(데이터)가 각 블록체인 노드에 의해 이더리움 가상 머신(EVM)을 통해 복제되고 관리되는 단일 머신 상태 모델을 따릅니다. 현재의 프로젝트들은 그림의 중간 부분에 나타난 것처럼 병렬 EVM을 활용하여 단일 스마트 계약이 전용 VM(또는 합의를 유지하기 위해 지정된 샤드 내의 VM)에 배포됩니다. 스마트 계약과 관련된 모든 트랜잭션은 VM(또는 완전히 복제된 방식의 샤드의 VM)에 의해 처리됩니다.
BitReXe의 통합 병렬화 모델은 그림의 가장 오른쪽 부분에 나타나듯이 모든 스마트 계약이 네트워크의 모든 VM에 배포됩니다. 스마트 계약의 상태는 서로 겹치지 않도록 다양한 VM 인스턴스에 분할 및 배포됩니다. 따라서 스마트 계약의 트랜잭션은 VM 간에 독립적이고 병렬적으로 처리되도록 세분화되고 분배됩니다. 이상적인 경우, 이 접근 방식은 VM의 수가 증가함에 따라 전체 트랜잭션 처리량과 상태 용량의 선형 확장을 촉진합니다.
주요 도전 과제는 실행 논리(코드)와 계약 상태(데이터) 간의 종속성을 효율적으로 관리하면서 독립적인 VM 실행을 가능하게 하고 동기화를 피하는 것입니다. 트랜잭션의 포괄적인 실행 논리는 상태 분할 후 서로 다른 VM에 존재하는 계약 상태의 여러 세그먼트에 접근해야 할 수 있습니다.
PREDA
우리는 샤딩 블록체인, 패러체인 시스템 및 레이어-2 블록체인에서 스마트 계약을 확장하기 위해 설계된 혁신적인 프로그래밍 모델인 병렬 릴레이 실행 분산 아키텍처(PREDA)를 소개합니다. PREDA는 병렬 아키텍처를 지원합니다: 이더리움의 Solidity가 단일 코어 CPU에서 프로그래밍하는 것에 비유된다면, BitReXe의 PREDA 병렬 아키텍처는 NVIDIA의 GPU를 위한 CUDA와 유사합니다.
PREDA 모델은 두 가지 주요 구성 요소를 도입합니다: (1) “프로그래머블 계약 범위”, 프로그래머가 애플리케이션의 데이터 접근 패턴에 따라 계약 상태 분할을 정의할 수 있도록 하여 데이터 접근 범위를 좁히고 데이터 종속성을 최소화합니다; (2) “비동기 기능 릴레이”, 프로그래머가 여러 실행 엔진(VM) 간의 유연한 실행을 위해 암묵적 데이터 종속성을 가진 트랜잭션 논리를 표현할 수 있도록 합니다. 확장된 Solidity 언어로 구현된 PREDA는 프로그래머블 계약 범위 및 비동기 기능 릴레이에 대한 추가 구문을 포함합니다.
그림은 단순화된 ERC20 계약의 PREDA 버전을 보여줍니다. “@address” 키워드는 사용자의 잔액 범위를 정의하며, 이는 Solidity의 맵 정의와 동등하지만 주소별로 분할할 수 있는 세분화된 상태를 지정합니다. 런타임에서 주소별로 분할된 상태는 BitReXe 체인의 VM 세트에 의해 관리됩니다. 서로 다른 상태는 서로 다른 VM 세트에 의해 유지되지 않습니다. “@address” 범위 내의 전송 함수는 지불자(즉, 전송 트랜잭션을 시작하는 사용자 주소)에 의해 호출되어 수취인에게 입금을 위한 “릴레이”를 시작합니다. 이 릴레이는 수취인의 주소 상태를 호스팅하는 VM에 의해 실행되어 수취인의 잔액에 자금을 추가합니다.
PREDA에서는 스마트 계약이 정의된 변수와 함수로 여러 범위를 가질 수 있습니다. 범위 내에서 임의의 유형의 여러 함수와 변수를 정의할 수 있으며, 컨테이너를 포함할 수 있습니다. 조건부 또는 무조건적으로 여러 릴레이를 단일 함수 호출에서 시작할 수 있어 재귀적 시작이 가능하며 트랜잭션 실행 흐름을 서로 다른 VM 인스턴스 간에 여러 번 이동할 수 있습니다. 이 릴레이 실행 접근 방식은 트랜잭션을 여러 마이크로 트랜잭션으로 분해하여 단일 가상 머신에서의 상태 접근을 제한하고 경쟁 조건을 피합니다. PREDA 전송 스마트 계약에서는 트랜잭션을 “인출” 마이크로 트랜잭션과 “입금” 마이크로 트랜잭션으로 분해하여 이 두 유형의 마이크로 트랜잭션을 병렬로 실행할 수 있게 합니다. 단, 이들의 대상(이 경우 주소)이 서로 다른 가상 머신에 매핑되어 있어야 합니다.
BitReXe는 가상 머신을 여러 합의 그룹으로 조직하여 각 그룹이 독립적으로 합의 프로토콜(구현에서 PoW 기반)을 실행하여 실행된 트랜잭션에 대한 합의에 도달합니다. 그룹 간 합의는 비동기 기능 릴레이의 정확성과 일관성을 유지하기 위해 구현됩니다. 이는 BitReXe에서 릴레이 트랜잭션으로 구현됩니다.
비트코인 레이어 2
비트코인 레이어에서 자산 발행 패러다임인 인스크립션은 비트코인의 취약점을 지속적으로 이용하고 있다고 루크는 말합니다. 돈은 결코 잠들지 않으며, 인스크립션도 결코 사라지지 않을 것입니다. 비트코인은 이러한 압력을 해소하고 장부 크기가 너무 빠르게 증가하는 것을 방지할 수 있는 진정으로 확장 가능한 레이어 2가 절실히 필요합니다. 이러한 목표는 EVM+브리지 솔루션으로는 달성하기 매우 어려울 것입니다.
BitReXe는 비트코인을 확장하기 위해 병렬 VM과 PREDA를 제안합니다. 동시에 비트코인의 보안에 적응합니다. BTC를 가스 요금으로 사용하고 비트코인의 보안을 공유하며 두 체인 간의 신뢰 없는 자산 정산을 제공합니다.
BitReXe는 비트코인 네트워크의 해싱 컴퓨팅 파워를 재사용하여 온체인 블록, 고아 블록 및 조기 블록을 작업 증명으로 활용하여 비트코인 프로토콜을 수정하지 않고 레이어-2 네트워크에서 유효한 블록을 생성합니다. 병합 채굴자는 rxBTC를 보상으로 받으며, 이는 BitReXe 네트워크에서 1:1로 고정된 비트코인입니다. 사용자는 거래, 스마트 계약 상호작용 및 기타 온체인 활동을 위해 rxBTC로 가스 요금을 지불합니다. PREDA 및 BitReXe의 개발 팀인 Fullnodes lab은 비트코인과 BitReXe 간의 신뢰 없는 자산 정산 브리지 솔루션을 도입할 예정이며, 여기서 rxbtc 페그 아웃은 동시에 누군가의 BTC 페그 인이 됩니다. 공식 페그 아웃 주소는 더 이상 필요하지 않으며, 따라서 신뢰 가정이 제거됩니다.
비트코인 생태계에 대한 우리의 높은 기대는 이더리움이 해결하지 못한 문제를 해결할 수 있는 능력에서 비롯됩니다.
@Bit_ReXe는 이 문제가 EVM의 병렬 메커니즘 부족에서 비롯되어 블록체인 삼중고를 초래하며 비트코인 레이어 2에서 이를 직접 해결하는 것을 목표로 한다고 믿습니다.
이 문제가 비트코인에서 해결될 수 있다면, TVL 벤치마킹 또는 비트코인 레이어 2에서 이더리움을 세 배 이상 초과하는 것은 근본적인 돌파구를 제시할 것입니다.
이 글은 BitPNova의 게스트 포스트입니다. 표현된 의견은 전적으로 그들의 것이며 BTC Inc 또는 Bitcoin Magazine의 의견을 반드시 반영하지는 않습니다.
