블록체인 확장성의 트릴레마는 무엇입니까?

블록체인 트릴레마: 분산형 시스템의 지속적인 도전

1. 블록체인 트릴레마는 분산형 네트워크에서 분산화, 보안 및 확장성이라는 세 가지 핵심 속성을 동시에 달성하는 것이 어렵다는 것을 의미합니다. 대부분의 블록체인 시스템은 세 번째를 희생하면서 이 중 두 개만 최적화할 수 있습니다. 예를 들어 Bitcoin은 분산화와 보안을 우선시하지만 트랜잭션 처리량이 낮아 확장성이 떨어집니다.

2. 분산화는 단일 개체가 네트워크를 제어하지 않도록 보장하여 신뢰도와 검열 저항을 유지합니다. 보안은 이중 지출이나 51% 인수와 같은 공격으로부터 네트워크를 보호합니다. 확장성을 통해 네트워크는 대량의 트랜잭션을 빠르고 저렴하게 처리할 수 있습니다. 세 가지 모두의 균형을 맞추는 것이 널리 채택되기 위한 주요 장애물로 남아 있습니다.

3. 블록체인 애플리케이션에 대한 수요가 증가함에 따라 Ethereum과 같은 네트워크는 사용량이 가장 많은 동안 정체를 경험했으며 이로 인해 가스 요금이 높아지고 확인 시간이 느려졌습니다. 이는 강력한 보안과 분산화에도 불구하고 확장성의 한계를 드러냅니다. 확장을 시도하는 솔루션은 더 적은 수의 검증자 또는 복잡한 계층화 메커니즘에 의존하는 등의 절충안을 도입하는 경우가 많습니다.

4. 트릴레마 해결을 목표로 하는 프로젝트는 다양한 건축 혁신을 탐구합니다. 일부는 네트워크를 더 작은 체인으로 분할하여 트랜잭션을 병렬로 처리하는 샤딩을 채택합니다. 다른 사람들은 상태 채널이나 롤업과 같은 오프체인 솔루션을 구현하여 결과를 안전하게 고정하는 동시에 메인 체인에서 계산을 이동합니다.

5. 전체 노드 접근성 유지와 처리량 증가 사이의 긴장은 근본적인 설계 충돌을 야기합니다. 전체 노드는 분산화에 필수적이지만 초당 수천 건의 트랜잭션을 처리해야 하므로 하드웨어 요구 사항으로 인해 일반 사용자가 제외될 수 있습니다. 이는 프로토콜 개발에 대한 트릴레마의 지배력을 강화합니다.

레이어 2 확장 및 그 장단점

1. 레이어 2 프로토콜은 기존 블록체인 위에서 작동하여 기본 레이어를 변경하지 않고 확장성을 향상시킵니다. 예를 들어 트랜잭션을 일괄 처리하고 메인 체인에 증거를 제출하는 Ethereum의 Optimistic Rollups 및 zk-Rollups가 있습니다.

2. 이러한 솔루션은 온체인 데이터 사용량을 최소화하여 비용을 크게 절감하고 속도를 높입니다. 그러나 소수의 시퀀서나 운영자에 의존하는 경우가 많아 신중하게 설계하지 않으면 분산화가 약화될 가능성이 있습니다.

3. 보안을 보장하기 위한 도전 기간으로 인해 낙관적 롤업의 철회 지연은 보안 메커니즘이 사용자 경험에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 강조합니다. 사기 방지는 악의적인 활동을 방어하지만 사용성에 영향을 미치는 지연 시간을 발생시킵니다.

4. zk-Rollups는 영지식 증명을 통해 더 빠른 최종성과 강력한 암호화 보장을 제공하지만 이러한 증명을 생성하려면 상당한 계산 리소스가 필요하므로 증명 생성의 중앙 집중화에 대한 우려가 제기됩니다. 이는 기술 발전이 어떻게 트릴레마를 자동으로 해결하지 못하는지를 보여줍니다.

5. 더 많은 기능이 오프체인으로 이동함에 따라 크로스 레이어 통신 복잡성이 증가합니다. 계층 간의 안전하고 신뢰할 수 없는 상호 작용을 보장하려면 강력한 인센티브 구조와 감사 메커니즘이 필요하며 운영 오버헤드가 추가됩니다.

대체 합의 모델 및 네트워크 설계

1. 지분 증명(PoS) 네트워크는 작업 증명에 비해 에너지 소비를 줄이고 더 빠른 블록 최종성을 가능하게 하여 확장성을 향상시키려고 합니다. Ethereum의 PoS로의 전환은 부분적으로 확장성 목표에 의해 동기가 부여되었습니다.

2. 그러나 PoS 시스템은 대규모 이해관계자나 기관 검증자에게 스테이킹이 집중되면 중앙화 위험이 있습니다. 높은 최소 지분 및 인프라 요구 사항은 참여를 제한하여 분산화를 약화시킬 수 있습니다.

3. Hedera Hashgraph 및 IOTA와 같은 프로젝트에서 사용되는 DAG(방향성 비순환 그래프)는 기존 블록 구조를 우회하여 병렬 트랜잭션 처리를 허용합니다. 이러한 모델은 더 높은 처리량을 주장하지만 합의된 공정성과 공격 탄력성에 대한 정밀 조사에 직면해 있습니다.

p>4. 일부 최신 블록체인은 성능을 위해 무허가 노드 운영을 희생하고 폐쇄된 검증자 세트를 선택합니다. 이는 확장성과 일관성을 향상시키지만 많은 암호화폐 커뮤니티의 핵심인 공개 참여 정신과 모순됩니다.

5. 사이드체인, 브리지, 모듈식 아키텍처 등 여러 기술을 결합한 하이브리드 접근 방식이 등장하고 있습니다. 이러한 설계는 실행, 정산 및 데이터 가용성을 별도의 계층으로 분리하여 각 구성 요소 내에서 전문적인 최적화를 허용합니다.

자주 묻는 질문

블록체인 확장성 문제의 원인은 무엇입니까? 블록체인이 증가하는 거래량을 효율적으로 처리할 수 없을 때 확장성 문제가 발생합니다. 블록 크기 제한, 블록 시간 간격 및 합의 메커니즘은 초당 처리할 수 있는 트랜잭션 수를 제한하여 네트워크 정체를 초래합니다.

롤업은 어떻게 확장성을 향상합니까? 롤업은 메인 체인에서 여러 트랜잭션을 묶고 압축된 데이터를 다시 게시합니다. 이는 기본 네트워크의 부하를 줄여 수수료를 낮추고 처리량을 높이는 동시에 기본 계층의 보안을 상속합니다.

블록체인이 완전히 분산되고 안전하며 확장 가능할까요? 세 가지 차원 모두에서 완벽한 균형을 이루는 알려진 블록체인은 없습니다. 현재 시스템은 속도를 위해 검증자 수를 제한하거나 성능에 대한 검증 엄격성을 줄이거나 보안과 개방성을 유지하기 위해 더 높은 비용을 수용하는 등 절충안을 내놓고 있습니다.

보안에 분산화가 중요한 이유는 무엇입니까? 분산화는 단일 실패 지점을 방지하고 공동 공격이나 거버넌스 조작을 방지합니다. 널리 분산된 노드 네트워크는 악의적인 행위자가 기록을 변경하거나 거래를 검열하는 것을 더 어렵게 만들어 시스템에 대한 장기적인 신뢰를 강화합니다.