블록 체인 확장 성이 문제 인 이유는 무엇입니까?

블록 체인 확장 성 이해

블록 체인 확장 성은 성능을 손상시키지 않고 점점 더 많은 트랜잭션을 처리하는 네트워크의 능력을 말합니다. Bitcoin 및 Ethereum 과 같은 블록 체인이 인기가 높아짐에 따라 처리 해야하는 거래의 양은 크게 증가합니다. 그러나 많은 블록 체인은 원래 초당 수천 개의 트랜잭션 (TPS)을 지원하도록 설계되지 않았으며, 이는 병목 현상을 생성합니다. 대부분의 분산 원장의 핵심 아키텍처는 데이터를 얼마나 빨리 검증하고 체인에 추가 할 수 있는지 제한합니다. 이 제약은 네트워크 혼잡이 발생할 때 명백 해져서 거래 수수료가 증가 하고 확인 시간이 길어집니다 .

블록 크기 및 블록 시간 제한

블록 체인 확장 성이 주요 기술적 이유 중 하나는 블록 크기 와 블록 시간 의 설계에 문제가 있기 때문입니다. 예를 들어, Bitcoin에서, 각 블록은 1MB 로 제한되며 (Segwit으로 약간 증가) 새로운 블록은 약 10 분 마다 생성됩니다. 이는 네트워크가 블록 당 유한 수의 트랜잭션 만 처리 할 수 있음을 의미합니다. 더 많은 트랜잭션이 적합 할 수있는 것보다 더 많은 거래가 제출되면, 다음으로 사용 가능한 블록을 기다리고 대기열을 대기합니다. 이 백 로그는 사용자 경험에 직접적인 영향을 미칩니다. 이더 리움은 블록 시간 (약 12-14 초 )과 동적 블록 크기로이를 향상 시켰지만 NFT 민트 또는 Defi 런칭과 같은 피크 수요 중에 여전히 혼잡에 직면 해 있습니다.

탈 중앙화 대 성능 트레이드 오프

블록 체인 확장 성의 근본적인 과제는 탈 중앙화와 성능의 상충 관계 입니다. 탈 중앙화를 유지하기 위해 블록 체인은 전 세계에 퍼진 많은 노드에 의존하여 거래 데이터를 검증하고 저장합니다. 그러나 블록 크기를 늘리거나 블록 시간을 줄임으로써 처리량을 증가 시키면 개별 노드가 유지하기가 더 어려워 질 수 있습니다. 더 큰 블록에는 더 많은 대역폭과 스토리지가 필요하므로 소규모 참가자가 전체 노드를 실행하는 것을 제외 할 수 있습니다. 이는 잘 자하는 엔티티 만 인프라를 감당할 수 있으므로 제어를 중앙 집중화합니다. 따라서 확장 노력은 속도와 분산 합의 의 원칙과 균형을 이루어야합니다.

합의 메커니즘 제약

블록 체인에 사용되는 합의 메커니즘은 확장성에 큰 영향을 미칩니다. Bitcoin에서 사용하는 작업 증명 (POW)은 광부가 복잡한 암호화 퍼즐을 해결해야하기 때문에 본질적으로 느립니다. 이 프로세스는 상당한 계산 능력과 시간을 소비하여 트랜잭션 처리량을 제한합니다. Ethereum 2.0에서 구현 된 스테이크 증명 (POS)은 에너지 소비를 줄이고 더 빠른 최종성을 허용하지만, 보안이나 탈 중앙화를 손상시키지 않으면 서 높은 TP를 달성하는 데 여전히 어려움을 겪고 있습니다. POS 시스템에서도 유효성 검사기는 대기 시간을 소개하는 블록에 통신하고 동의해야합니다. 위임 된 스테이크 증명 (DPO) 또는 비잔틴 결함 공차 (BFT) 변형과 같은 대체 합의 모델은 속도를 향상 시키려고하지만 종종 노드 참여 감소 비용으로 종종 시도합니다.

층 1 대 층 2 스케일링 솔루션

확장 성을 해결하기 위해 개발자는 계층 1 과 계층 2 솔루션을 모두 도입했습니다. 계층 1은 기본 블록 체인 프로토콜에 직접 이루어진 변경을 말합니다. 예를 들어 데이터베이스가 더 작고 관리 가능한 조각 (파편)으로 분할되는 샤딩이 있으며 각각 자체 거래 및 스마트 계약을 처리 할 수 있습니다. 이더 리움의 계획된 샤드 업그레이드는 병렬 처리를 가능하게하여 처리량을 늘리는 것을 목표로합니다. 또 다른 레이어 1 접근법은 중앙 집중화 위험이 있지만 블록 크기를 증가시키는 것입니다.

레이어 2 솔루션은 기존 블록 체인 위에서 작동합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 사용자가 여러 오프 체인 트랜잭션을 수행하고 최종 상태 온 체인 만 해결하는 상태 채널
• 롤업 , 수많은 트랜잭션 오프 체인 및 메인 체인에 암호화 증거를 게시하는 롤업
• 사이드 체인 , 양방향 다리를 통해 메인 체인에 연결된 독립적 인 블록 체인

낙관적 인 롤업 과 ZK- 롤업은 ZK-Rollups가 제로 지식 증거를 통해 더 빠른 최종성을 제공하는 두드러진 예입니다. 이 솔루션은 온쇄 하중을 크게 줄여서 기본 블록 체인의 보안을 상속하는 동시에 더 높은 처리량을 가능하게합니다.

네트워크 혼잡 및 사용자 경험

블록 체인이 효과적으로 확장 할 수 없으면 사용자는 실제 결과에 직면합니다. 2017 년 Cryptokitties가 이더 리움에서 급증하거나 주요 NFT 하락으로 인해 수요가 높은 기간 동안 네트워크 혼잡으로 인해 거래 수수료 (가스 수수료)가 급증합니다. 일반적으로 몇 달러가 소요될 수있는 것은 수십 또는 수백 달러로 상승 할 수 있습니다. 이로 인해 작은 거래는 경제적으로 실용적으로 불가능하며 매일 사용을 낙담시킵니다. 또한 거래 확인 지연은 몇 분 또는 몇 시간 동안 지속될 수 있으며, 지불 또는 게임과 같은 시간에 민감한 애플리케이션에 대한 블록 체인의 유용성을 약화시킬 수 있습니다. 이러한 유용성 문제는 주류 채택을 방해하고 현재 인프라의 한계를 드러냅니다.

스케일링 시도의 보안 영향

블록 체인을 확장하려는 노력은 새로운 보안 위험을 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 블록 시간을 너무 많이 줄이면 고아 블록 의 속도가 증가 할 수 있습니다 (다른 블록이 먼저 허용되면 폐기 된 유효한 블록), 네트워크 안정성이 약화 될 수 있습니다. 샤딩은 유망한 반면, 크로스 샤드 커뮤니케이션의 복잡성을 도입하고 공격 표면을 증가시킵니다. 하나의 샤드가 손상되면 전체 네트워크에 잠재적으로 영향을 줄 수 있습니다. 마찬가지로, 계층 2 솔루션은 최종성을 위해 메인 체인에 의존하지만 층 간의 브리지가 제대로 설계되지 않으면 단일 고장 지점이 됩니다. 몇몇 유명 해킹은 크로스 체인 다리를 목표로하여 수억 달러의 손실을 초래했습니다.

자주 묻는 질문

확장 성은 시간이 지남에 따라 수요 증가 증가 및 처리 능력을 말하며, 처리량은 초당 처리 된 실제 트랜잭션 수를 측정합니다. 네트워크는 낮은 부하에서는 처리량이 높을 수 있지만 사용량이 증가함에 따라 성능을 유지할 수없는 경우 확장 성이 부족할 수 있습니다.

블록 크기가 증가하면 확장 성이 영구적으로 해결 될 수 있습니까? 아닙니다. 더 큰 블록은 블록 당 더 많은 트랜잭션을 허용하지만 노드의 스토리지 및 대역폭 요구 사항도 증가합니다. 강력한 엔티티만이 전체 노드를 실행하여 블록 체인의 분산 특성을 훼손 할 수 있기 때문에 중앙 집중화로 이어질 수 있습니다.

모든 블록 체인이 스케일링을 위해 롤업을 사용할 수없는 이유는 무엇입니까? 롤업에는 스마트 계약 기능과 증거를 게시하기위한 안전한 기본 계층이 필요합니다. 스크립팅 기능이 제한된 Bitcoin와 같은 블록 체인은 중요한 프로토콜 업그레이드 없이는 복잡한 롤업 시스템을 기본적으로 지원할 수 없습니다.

샤딩과 롤업은 접근 방식이 어떻게 다릅니 까? 샤드는 블록 체인을 병렬 체인 (파시드)으로 나누어 트랜잭션을 독립적으로 처리하여 온쇄 용량을 향상시킵니다. 롤업은 체인 외부 거래를 처리하고 압축 데이터를 메인 체인에 제출하여 기본 구조를 변경하지 않고 온쇄 하중을 줄입니다.