Verkle 트리란 무엇이며 Merkle 트리와 어떻게 비교됩니까?

블록체인 시스템의 Verkle Tree 이해

1. Verkle 트리는 대규모 데이터 세트를 효율적으로 저장하고 검증하기 위해 블록체인 프로토콜에서 사용되는 데이터 구조입니다. 각 노드에 대한 암호화 해싱에 의존하는 기존 Merkle 트리와 달리 Verkle 트리는 향상된 효율성으로 유사한 목표를 달성하기 위해 벡터 약속을 사용합니다. 이는 확장성에 초점을 맞춘 블록체인에 특히 매력적입니다.

2. Verkle 트리의 주요 장점은 증명 크기를 크게 줄일 수 있다는 것입니다. 라이트 클라이언트 및 롤업에 상태 증명이 중요한 Ethereum의 맥락에서 증명이 작을수록 대역폭 소비가 적고 확인 시간이 빨라집니다. 네트워크 규모와 거래량이 증가함에 따라 이러한 이점은 점점 더 중요해지고 있습니다.

3. Merkle 트리처럼 모든 수준에서 형제 해시를 요구하는 대신 Verkle 트리는 트리 내에 키-값 쌍이 포함되어 있는지 확인하는 단일 증명을 허용합니다. 이는 여러 값을 압축된 암호화 문으로 묶는 다항식 약속이나 내부 곱 인수를 사용하여 가능해집니다.

4. 고급 암호화 기술이 포함되어 있어 표준 Merkle 구조에 비해 구현 복잡성이 더 높습니다. 페어링 기반 암호화 또는 타원 곡선 작업이 필요한 경우가 많으며 이를 위해서는 보다 정교한 도구 및 감사 프로세스가 필요합니다. 그럼에도 불구하고 지속적인 연구에서는 기존 시스템과의 통합을 단순화하기 위해 계속 노력하고 있습니다.

Verkle 트리와 Merkle 트리의 주요 차이점

1. 머클 트리는 잎의 수에 따라 크기가 대수적으로 증가하는 증명을 생성합니다. 백만 개의 항목이 있는 트리의 경우 증명에는 20개의 해시 값이 포함될 수 있습니다. 대조적으로, Verkle 트리 증명은 트리 크기에 관계없이 거의 일정하게 유지되며 일반적으로 몇 가지 요소와 단일 암호화 약속으로 구성됩니다.

2. 머클 트리에서 검증하려면 잎에서 뿌리까지의 경로를 따라 모든 중간 해시를 다시 계산해야 합니다. 각 단계는 이전 단계에 의존하므로 순차적이지만 계산적으로는 가볍습니다. Verkle 검증에는 특정 지점에서 약속을 평가하는 작업이 포함되며, 이는 더 복잡한 수학이 필요함에도 불구하고 더 빠를 수 있습니다.

3. Verkle 트리는 증명 생성 중에 중간 해시를 저장할 필요가 없으므로 증명을 제공하는 노드의 저장 오버헤드를 대폭 줄입니다. 이는 많은 참가자가 전체 데이터베이스를 유지하지 않고 상태 데이터를 제공해야 하는 분산형 네트워크에서 특히 유용합니다.

4. Merkle 트리는 대부분의 블록체인 플랫폼에서 널리 지원되고 이해되지만, Verkle 트리는 아직 표준화가 진행 중인 새로운 혁신을 나타냅니다. Ethereum의 무국적 클라이언트 이니셔티브와 같은 프로젝트는 더 광범위한 구현을 추진하고 있지만 지금까지 채택은 제한되어 있습니다.

암호화폐 네트워크의 성능 영향

1. 더 작은 증명으로 인한 대역폭 절감은 새 노드를 동기화하고 라이트 클라이언트와 상호 작용하는 데 드는 비용을 직접적으로 절감합니다. 인터넷 액세스가 제한된 지역에서는 이러한 개선을 통해 최소한의 인프라로 참여를 가능하게 함으로써 포용성을 높일 수 있습니다.

2. 검증자가 증명 데이터를 처리하는 데 소요되는 시간이 줄어들면 거래 검증 속도가 향상됩니다. 개별 암호화 작업은 더 오랜 시간이 걸릴 수 있지만, 데이터 이동이 전반적으로 줄어들면 특히 네트워크 부하가 높은 경우 순 성능이 향상되는 경우가 많습니다.

3. 검증인은 더 이상 전체 상태를 로컬에 저장할 필요가 없기 때문에 상태 비저장 합의 모델은 Verkle 트리의 이점을 크게 누릴 수 있습니다. 대신, 최소한의 로컬 데이터와 외부 증명을 사용하여 블록을 검증하여 하드웨어 요구 사항을 줄이고 분산화 잠재력을 높일 수 있습니다.

4. Merkle 구조를 Verkle 구조로 업그레이드하려면 신중한 조정이 필요합니다. 전환 메커니즘은 네트워크를 새로운 형식으로 점진적으로 전환하면서 이전 버전과의 호환성을 보장해야 합니다. 이러한 전환에는 선례가 있습니다. 이더리움이 PoW에서 PoS로 전환한 것은 적절한 계획을 통해 주요 아키텍처 변화가 가능함을 보여줍니다.

자주 묻는 질문

Verkle 트리는 어떤 암호화 기본 요소에 의존합니까?

Verkle 트리는 종종 쌍을 이루는 타원 곡선을 사용하여 구성되는 벡터 약속에 의존합니다. 이를 통해 증명자는 값 목록을 확인하고 나중에 전체 집합을 공개하지 않고도 개별 항목을 증명할 수 있습니다. 일반적인 계획에는 KZG(Kate-Zaverucha-Goldberg) 약속 또는 이중선형 맵을 기반으로 한 내부 제품 인수가 포함됩니다.

Verkle 트리가 기존 블록체인의 Merkle 트리를 대체할 수 있나요?

예, 하지만 마이그레이션에는 프로토콜 수준의 변경과 이해관계자 간의 폭넓은 합의가 필요합니다. 기존 Merkle 기반 시스템은 새로운 증명 형식과 검증 논리를 지원하기 위해 업그레이드가 필요합니다. 임시 솔루션에는 전환 단계 동안 이중 트리 아키텍처가 포함될 수 있습니다.

Verkle 나무는 양자 저항성이 있습니까?

페어링 기반 암호화를 사용하는 현재 구현은 양자 저항성으로 간주되지 않습니다. 많은 고급 암호화 도구와 마찬가지로 양자 알고리즘에 취약한 수학적 문제에 의존합니다. 벡터 약속에 대한 포스트 양자 대안은 활발한 연구 분야이지만 아직 생산에 사용할 만큼 충분히 성숙되지는 않았습니다.

Verkle 트리는 스마트 계약 실행에 어떤 영향을 미치나요?

스마트 계약 자체는 Verkle 트리와 직접 상호 작용하지 않습니다. 그러나 더 빠른 상태 조회 및 스토리지 액세스에 대한 가스 비용 절감과 같은 기본 플랫폼의 효율성 향상은 간접적으로 계약 성능을 향상시킬 수 있습니다. 개발자는 네트워크 수준 최적화가 적용됨에 따라 더 낮은 수수료와 더 빠른 최종성을 경험할 수 있습니다.