블록체인은 네트워크 전파 지연을 어떻게 처리합니까?

블록체인 시스템의 네트워크 전파 이해

1. 블록체인 네트워크는 노드가 다양한 지리적 위치에 분산되어 있는 분산형 아키텍처를 기반으로 합니다. 새로운 트랜잭션이나 블록이 생성되면 참여하는 모든 노드에 이를 브로드캐스트해야 합니다. 물리적 거리와 인터넷 인프라 차이로 인해 데이터가 한 노드에서 다른 노드로 이동할 때 전파 지연이 발생합니다.

2. 이러한 지연을 완화하기 위해 대부분의 블록체인 프로토콜은 플러딩 알고리즘을 사용합니다. 이 방법에서는 새 블록을 수신한 각 노드가 이를 연결된 피어에게 즉시 전달합니다. 이는 파급 효과를 만들어 일부 경로에 지연 시간이 발생하더라도 네트워크 전체에 정보를 빠르게 전파합니다.

3. P2P(Peer-to-Peer) 연결 구조가 중요한 역할을 합니다. 노드는 일반적으로 여러 피어와의 연결을 유지하여 중복성을 높이고 단일 통신 경로에 대한 종속성을 줄입니다. 이 다중 경로 배포는 느리거나 응답하지 않는 노드의 영향을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

4. 일부 블록체인은 고대역폭 서버를 사용하여 블록을 보다 효율적으로 전송하는 Bitcoin의 FIBER(Fast Internet Bitcoin 릴레이 엔진) 과 같은 릴레이 네트워크를 구현합니다. 이러한 전문 시스템은 블록 데이터를 압축하고 최적화된 라우팅을 활용하여 전파 시간을 대폭 단축합니다.

5. 또한 컴팩트 블록 릴레이와 같은 기술을 통해 노드는 처음에 거래 요약만 보내고 필요한 경우에만 누락된 세부 정보를 요청할 수 있습니다. 이렇게 하면 네트워크 트래픽이 많은 기간 동안 대역폭 사용량이 줄어들고 동기화가 가속화됩니다.

합의 메커니즘에 대한 전파 지연의 영향

1. 작업 증명(PoW) 블록체인에서는 두 명의 채굴자가 거의 동시에 퍼즐을 풀 때 전파 지연으로 인해 임시 포크가 발생할 수 있습니다. 네트워크는 결국 가장 긴 체인으로 수렴되지만 단기 복제로 인해 고아 블록이 증가하고 채굴 효율성이 감소합니다.

2. 더 빠른 전파는 블록 경쟁의 창을 최소화하여 더 나은 연결성을 가진 노드에 이점을 제공합니다. 주요 네트워크 허브에 대한 지연 시간이 짧은 지역에 위치한 채굴자는 업데이트를 더 빨리 받을 수 있어 메인 체인 확장 가능성에 영향을 미칠 수 있습니다.

3. 지분 증명(PoS) 시스템은 각 블록 간격에 대해 검증자를 미리 선택하여 이 문제를 다르게 해결합니다. 다음 유효성 검사기가 미리 알려져 있으므로 프로토콜은 메시지 라우팅을 최적화하여 무작위 전파 경로로 인한 불확실성을 줄일 수 있습니다.

4. Ethereum 2.0과 같은 프로토콜은 서브넷 기반 통신을 사용하며 메시지는 위원회 구성원 간의 전용 채널을 통해 배포됩니다. 이러한 목표 접근 방식은 불필요한 방송을 제한하고 중요한 합의 그룹 내에서 전달 속도를 향상시킵니다.

5. 지연 허용 알고리즘은 비동기 조건을 고려하여 설계되었습니다. 일부 메시지가 늦게 도착하더라도 프로토콜에 의해 설정된 사전 정의된 타이밍 임계값 내에 있는 경우 합의에 도달할 수 있도록 보장합니다.

주요 블록체인 전반의 최적화 기술

1. Bitcoin는 BIP 152를 채택하여 전체 트랜잭션 데이터 대신 짧은 식별자를 전송하여 페이로드 크기를 줄이는 컴팩트 블록을 가능하게 합니다. 특정 트랜잭션이 없는 노드만 별도로 요청하여 전체 흐름을 간소화합니다.

2. 이더리움은 효율적인 메시지 처리를 위해 RLPx 암호화 및 재귀 분해 기능을 갖춘 devp2p 네트워크 스택을 활용합니다. 블록 전파는 최신 상태 데이터를 우선시하는 가십 프로토콜과 빠른 동기화 모드의 조합을 통해 이점을 얻습니다.

3. 솔라나는 블록을 더 작은 조각으로 나누고 계층적 트리 구조를 통해 배포하는 터빈이라는 고유한 메커니즘을 구현합니다. 이를 통해 병렬 처리가 가능하고 글로벌 노드 전체의 전송 시간이 크게 단축됩니다.

4. Cardano는 RINA(Recursive InterNetwork Architecture) 원칙을 사용하여 계층화된 네트워크 영역을 생성합니다. 계층별로 통신을 구성함으로써 각 수준에서 데이터가 확산되는 범위와 범위를 제어하여 속도와 보안을 모두 향상시킵니다.

5. Polkadot은 파라체인이 중앙 체인에 증거를 제출하는 릴레이 체인 모델을 사용합니다. 데이터 전파는 관련 정보를 효율적으로 사전 처리하고 전달하는 공유 검증 및 대조 노드를 통해 최적화됩니다.

자주 묻는 질문

블록체인 네트워크에서 전파 지연의 원인은 무엇입니까? 전파 지연은 노드 간의 물리적 거리, 인터넷 연결 품질, 메시지 크기 및 데이터가 모든 참가자에게 도달하는 데 필요한 홉 수로 인해 발생합니다. 혼잡한 네트워크나 비효율적인 라우팅은 이러한 영향을 증폭시킵니다.

고아 블록은 전파 시간과 어떤 관련이 있습니까? 두 개의 유효한 블록이 거의 동시에 채굴되면 전파 지연으로 인해 네트워크 전체에서 즉각적인 인식이 불가능해집니다. 결과적으로 일부 채굴자들은 다른 버전을 기반으로 구축하여 임시 포크를 발생시킵니다. 먼저 확장된 버전은 메인 체인의 일부가 됩니다. 다른 하나는 고아 블록이 됩니다.

전파 속도가 빨라지면 트랜잭션 최종성이 향상될 수 있습니까? 예. 전파 시간이 단축되어 확인된 블록에 트랜잭션을 더 빠르게 검증하고 포함할 수 있습니다. PoW와 PoS 시스템 모두에서 신속한 전파는 정식 체인에 대한 더 빠른 합의를 지원하여 최종화에 이르는 경로를 가속화합니다.

전파 속도를 최적화하는 데 장단점이 있습니까? 공격적인 최적화는 메시지 양이 많아 서비스 거부 공격에 대한 취약성을 증가시킬 수 있습니다. 압축 및 중계 네트워크는 자원이 풍부한 기관만이 고속 노드를 운영할 수 있는 경우 중앙화 위험을 초래할 수도 있습니다.