블록 체인은 확장 성을 어떻게 처리합니까?

블록 체인 확장 성 문제 이해

블록 체인 확장 성은 속도, 비용 또는 보안을 손상시키지 않고도 증가하는 트랜잭션의 양을 처리하는 네트워크의 능력을 나타냅니다. 더 많은 사용자가 블록 체인 네트워크에 가입함에 따라 트랜잭션 수가 증가하여 혼잡으로 이어집니다. 이 혼잡으로 인해 거래 수수료가 증가 하고 확인 시간이 길어질 수 있습니다. 예를 들어, 수요가 많은 기간 동안 Bitcoin 네트워크는 몇 시간의 거래 지연을 경험했으며 수수료는 급격히 상승했습니다. 마찬가지로, 이더 리움 네트워크는 인기있는 NFT 마이닝 행사에서 혼잡에 직면했습니다. 핵심 문제는 블록 체인의 분산 특성에 있습니다. 모든 노드는 모든 트랜잭션을 검증하고 기록해야하며, 이는 본질적으로 처리량을 제한해야합니다.

계층 1 솔루션 : 기본 프로토콜 향상

계층 1 솔루션에는 확장 성을 직접 개선하기 위해 기초 블록 체인 프로토콜을 수정하는 것이 포함됩니다. 눈에 띄는 방법 중 하나는 샤딩으로 , 네트워크를 Shards라는 작은 파티션으로 분할합니다. 각 샤드는 자체 거래 및 스마트 계약을 처리하여 개별 노드의 부하를 줄입니다. 이더 리움의 로드맵에는 트랜잭션 용량을 크게 늘리는 것을 목표로하는 키 업그레이드로서의 샤딩이 포함됩니다. 또 다른 레이어 1 접근법은 Bitcoin 현금과 같은 네트워크에서 사용하는 블록 크기 증가 입니다. 블록 크기를 1MB에서 32MB로 늘리면 블록 당 더 많은 트랜잭션이 포함될 수 있습니다. 그러나 더 큰 블록에는 더 많은 스토리지와 대역폭이 필요하며 잠재적으로 중앙 집중식 노드 작동이 필요합니다. 컨센서스 메커니즘 업그레이드 도 역할을합니다. Ethereum의 작업 증명 (POW)에서 스테이크 증명 (POS) 으로의 전환은 에너지 소비를 줄이고 더 빠른 블록 최종성을 허용하여 간접적으로 확장 성을 지원합니다.

레이어 2 솔루션 : 기본 체인 위에 구축

레이어 2 솔루션은 기존 블록 체인 위에서 작동하여 체인을 중쇄로 처리 한 다음 메인 체인에서 결과를 다시 해결합니다. 이 솔루션은 보안을 유지하면서 처리량을 크게 향상시킵니다. 널리 채택 된 레이어 2 기술은 Bitcoin의 번개 네트워크 입니다. 사용자간에 결제 채널을 만들어 즉시 저렴한 지불을 가능하게합니다. 채널 내의 트랜잭션은 채널이 닫힐 때까지 메인 체인으로 방송되지 않습니다. 이더 리움은 롤업을 기본 레이어 2 전략으로 사용합니다. 낙관적 롤업은 트랜잭션이 기본적으로 유효하다고 가정하고 도전이 발생한 경우에만 확인하는 반면 ZK-Rollups는 제로 지식 증거를 사용하여 이더 리움에 게시하기 전에 거래 오프 체인의 배치를 검증합니다. 두 방법 모두 온쇄 데이터로드를 줄여 이더 리움이 초당 수천 개의 트랜잭션을 처리 할 수 있습니다.

상태 채널 및 사이드 체인 : 대체 오프 체인 모델

상태 채널 및 사이드 체인은 확장성에 대한 추가 경로를 제공합니다. 상태 채널을 사용하면 참가자가 블록 체인에 기록 된 최종 상태만으로 여러 개의 상호 작용을 실시 할 수 있습니다. 이 모델은 Raiden Network for Ethereum과 같은 프로젝트에 사용됩니다. 지불 채널과 달리 주 채널은 복잡한 스마트 계약 상호 작용을 지원합니다. 사이드 체인은 메인 체인과 평행하게 작동하며 양방향 브리지를 통해 연결된 독립적 인 블록 체인입니다. 그들은 그들 자신의 합의 메커니즘을 사용하고 거래를 더 빠르고 저렴하게 처리 할 수 있습니다. Polygon POS 체인은 주목할만한 예이며, 개발자가 Ethereum과의 호환성을 유지하면서 확장 가능한 DAPP를 구축 할 수 있습니다. 그러나 사이드 체인은 자체 유효성 검사기 세트에 의존하므로 메인 체인에 비해 보안 감소를 제공 할 수 있습니다.

데이터 가용성 및 압축 기술

효율적인 데이터 처리는 확장성에 중요합니다. 데이터 가용성을 통해 모든 참가자는 체인을 확인하는 데 필요한 트랜잭션 데이터에 액세스 할 수 있습니다. 그것 없이는 오프 체인 솔루션이 불투명하거나 취약해질 수 있습니다. 데이터 압축 기술은 체인에 저장된 트랜잭션 데이터의 크기를 줄입니다. 예를 들어, EIP-4844 (Proto-Danksharding)는 Blobs를 소개합니다. Blobs는 메인 실행 계층에서 트랜잭션 데이터를 보유하지만 Ethereum의 합의에 의해 여전히 보장됩니다. 이를 통해 롤업은 더 저렴한 데이터를 게시하여 수수료를 낮출 수 있습니다. 스파 스 머클 트리 및 삭제 코딩은 전체 데이터 세트를 다운로드하지 않고 데이터 무결성을 확인하는 데 사용됩니다. 이러한 혁신은 분산 및 보안을 유지하면서 더 높은 처리량을 가능하게합니다.

네트워크 수준 최적화 및 피어 투 피어 개선

프로토콜 및 계층화 전략 외에도 네트워크 수준 최적화는 확장성에 기여합니다. 가십 프로토콜 향상은 노드가 네트워크 전체의 트랜잭션과 블록을 전파하는 방식을 향상시킵니다. 전파가 빨라지면 포크의 기회가 줄어들고 효과적인 처리량이 증가합니다. Bitcoin의 BIP 152 와 같은 소형 블록 릴레이 기술은 전체 데이터 대신 트랜잭션 식별자 만 보내서 메모리 풀에서 누락 된 부품을 재구성하여 대역폭 사용량을 최소화합니다. 노드 가지 치기를 사용하면 노드가 오래된 트랜잭션 데이터를 폐기하면서 새 블록을 검증하고 스토리지 요구 사항을 줄이고 더 많은 참가자가 전체 노드를 실행할 수 있도록합니다. 또한 피어 선택 알고리즘은 대역폭 노드와의 연결을 우선시하여 동기화 속도 및 네트워크 탄력성을 향상시킵니다.

자주 묻는 질문

온쇄와 오프 체인 스케일링의 차이점은 무엇입니까? 온쇄 스케일링은 블록 크기 증가 또는 샤딩 구현과 같은 블록 체인의 핵심 프로토콜을 메인 체인에서 직접 처리 할 수 있도록 수정합니다. 대조적으로, 오프 체인 스케일링은 상태 채널 , 롤업 또는 사이드 체인 과 같은 솔루션을 사용하여 메인 체인 외부의 트랜잭션 처리를 이동시킨 다음 최종 결과를 쇄를 정합니다. 오프 체인 방법은 메인 체인의 보안을 활용하면서 혼잡과 수수료를 줄입니다.

롤업은 체인 오프 체인을 처리하는 동안 보안을 어떻게 보장합니까? 롤업은 트랜잭션 데이터 또는 증명을 메인 체인에 게시하여 보안을 유지합니다. 낙관적 롤업은 사기 방지 메커니즘을 사용합니다. 누구나 분쟁 기간 내에 거래에 도전 할 수 있으며 사기가 감지되면 올바른 상태가 시행됩니다. ZK-Rollups는 암호화 제로 지식 증거를 사용하여 거래가 수락되기 전에 한 배치의 유효성을 입증합니다. 둘 다 메인 체인의 최종 및 데이터 가용성에 대한 합의에 의존합니다.

샤드가 블록 체인 보안을 손상시킬 수 있습니까? Sharding은 검증기가 적은 경우 악의적 인 행위자가 대상으로하는 단일 샤드 와 같은 새로운 공격 벡터를 소개 할 수 있습니다. 이를 완화하기 위해 네트워크는 랜덤 유효성 검사기 할당 및 크로스 보안 커뮤니케이션 프로토콜을 사용합니다. 이더 리움은 검증 가능한 임의의 기능 (VRF)을 구현하여 유효성 검사기를 파편에 무작위로 할당하여 공격자가 하나의 샤드에 전력을 집중시키는 계산에 불가능합니다.

사이드 체인이 레이어 2 롤업보다 덜 안전한 것으로 간주되는 이유는 무엇입니까? 사이드 체인은 독립적 인 합의 메커니즘 과 유효성 검사기 세트로 작동하므로 주 체인의 보안을 상속하지 않습니다. 사이드 체인에 유효성 검사기가 적으면 51%의 공격 에 더 취약 해집니다. 대조적으로, 계층 2 롤업은 메인 체인에 대한 데이터 또는 증거를 게시하여 최종성과 분쟁 해결에 대한 강력한 합의에 의존하여 더 강력한 보안 보장을 제공합니다.