"데이터 가용성 문제"란 무엇이며 확장이 어려운 이유는 무엇입니까?

블록체인의 데이터 가용성 문제 이해

1. 데이터 가용성 문제는 블록체인 네트워크의 모든 참가자가 각 블록의 전체 거래 데이터에 액세스하고 확인할 수 있도록 보장하는 문제를 의미합니다. 분산형 시스템, 특히 높은 처리량을 목표로 하는 시스템에서는 모든 노드가 전체 블록 데이터를 저장하거나 다운로드하는 것은 아닙니다. 이로 인해 악의적인 행위자가 트랜잭션이 누락되거나 숨겨진 블록을 생성하여 신뢰와 보안을 훼손할 수 있는 위험이 발생합니다.

2. 전체 데이터 없이 블록이 게시되면 노드는 거래가 합법적인지 또는 이중 지출 시도가 발생하는지 확인할 수 없습니다. 블록 헤더나 증명과 같은 요약에 의존하는 라이트 클라이언트는 전체 블록을 다운로드하지 않기 때문에 특히 취약합니다. 데이터를 직접 확인할 수 없더라도 데이터가 사용 가능하다고 가정해야 합니다.

3. 이 문제는 블록체인이 확장됨에 따라 더욱 두드러집니다. 롤업과 같은 솔루션은 수천 건의 오프체인 거래를 처리하고 압축된 데이터만 메인 체인에 제출하는 것을 목표로 합니다. 그러나 이 압축된 데이터에 공개적으로 액세스할 수 있다는 보장이 없으면 시스템은 여전히 ​​안전하지 않습니다. 데이터가 보류되면 사용자는 상태를 재구성하거나 사기를 감지할 수 없습니다.

4. 합의 무결성을 유지하려면 데이터 가용성을 보장하는 것이 필수적입니다. 이것이 없으면 무신뢰 검증의 기반이 약화됩니다. 노드는 불완전한 정보를 기반으로 한 블록을 수락하여 잘못된 상태 전환이나 숨겨진 사기 활동을 통한 조용한 자금 절도와 같은 공격의 문을 열 수 있습니다.

확장이 문제를 악화시키는 이유

1. 블록체인 네트워크가 성장함에 따라 거래 데이터의 양이 크게 증가합니다. 처리량이 높은 체인은 큰 블록을 생성하므로 일반 사용자나 경량 장치가 모든 데이터를 다운로드하고 저장하는 것은 비현실적입니다. 이로 인해 자원이 풍부한 개체만이 전체 노드를 실행할 수 있는 중앙화 압력이 발생하여 분산화가 약화됩니다.

2. 낙관적 롤업과 같은 레이어 2 확장 솔루션은 사기 방지를 위해 데이터 가용성에 의존합니다. 시퀀서가 트랜잭션 결과를 게시하지만 입력 데이터를 보류하는 경우 도전자는 잘못을 입증할 수 없습니다. 이는 사기 탐지 메커니즘을 비효율적으로 만들고 사용자 자금을 손상시킵니다.

3. 샤딩 아키텍처는 네트워크를 병렬 체인으로 분할하여 각각 자체 트랜잭션을 처리합니다. 샤드 간 통신이 안전하게 작동하려면 한 샤드의 노드가 다른 샤드의 데이터를 확인할 수 있어야 합니다. 가용성이 보장되지 않으면 샤드 간 트랜잭션이 불안정해지고 조작되기 쉽습니다.

4. 더 많은 트랜잭션을 수용하기 위해 블록 크기를 늘리면 대역폭 요구 사항이 강화됩니다. 채굴자나 검증자가 전체 데이터에 접근할 수 있더라도 일반 사용자는 그렇지 못할 수도 있습니다. 이러한 차이는 블록체인 기술의 핵심 원칙인 무허가 검증 원칙을 약화시킵니다.

데이터 가용성을 보장하는 혁신적인 접근 방식

1. 데이터 가용성 샘플링(DAS)을 통해 라이트 클라이언트는 네트워크에서 무작위 청크를 요청하여 블록 데이터가 게시되었는지 확률적으로 확인할 수 있습니다. 삭제 코딩을 사용하면 블록이 중복된 조각으로 확장되므로 일부 부분이 누락되더라도 원본 데이터를 재구성할 수 있습니다. 작은 부분만 다운로드하는 클라이언트는 전체 데이터를 사용할 수 있다는 높은 확신을 얻을 수 있습니다.

2. 모듈형 블록체인은 실행을 합의 및 데이터 가용성 계층과 분리합니다. Celestia와 같은 시스템은 데이터 게시 및 보안을 전문으로 하므로 롤업과 같은 실행 환경이 스토리지 자체를 처리하지 않고도 가용성 보장을 상속받을 수 있습니다. 이 전문화는 보안을 유지하면서 확장성을 향상시킵니다.

p>3. 롤업 프로토콜은 이제 Ethereum과 같은 레이어 1 체인에 대한 호출 데이터 게시를 의무화합니다. 시퀀서가 트랜잭션 입력을 온체인에 게시하도록 함으로써 실행이 오프체인에서 발생하더라도 사용자는 상태를 다시 계산하고 불일치를 감지할 수 있는 능력을 유지합니다. 이 접근 방식은 성능 향상과 감사 가능성의 균형을 유지합니다.

4. P2P 네트워크는 데이터를 더 빠르고 효율적으로 전파하도록 최적화되고 있습니다. Kademlia 기반 라우팅 및 사전 예방적 복제와 같은 기술은 일단 데이터가 게시되면 네트워크 전체에 빠르게 확산되어 보류 공격이 성공할 수 있는 기간을 줄이는 데 도움이 됩니다.

자주 묻는 질문

낙관적 롤업에서 데이터를 사용할 수 없으면 어떻게 되나요? 롤업 시퀀서가 상태 업데이트를 제출하지만 기본 거래 데이터를 게시하지 않는 경우 사용자는 사기 증명을 생성할 수 없습니다. 이는 잘못된 상태가 문제 없이 진행되어 잠재적으로 자금 손실로 이어질 수 있음을 의미합니다. 가용성은 누구나 검증자 역할을 할 수 있도록 보장합니다.

삭제 코딩은 데이터 가용성 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 됩니까? 삭제 코딩은 블록을 더 큰 인코딩된 조각 세트로 변환하며, 원본 데이터를 복구하는 데는 하위 세트만 필요합니다. 일부 조각이 누락되더라도 전체 블록을 검색할 수 있으므로 샘플링을 통해 통계적 검증이 가능합니다.

영지식 증명으로 데이터 가용성의 필요성이 사라질 수 있습니까? zk-롤업은 암호화 방식으로 정확성을 보장하는 유효성 증명을 사용하지만 여전히 계정 잔고 및 상태 루트에 대한 데이터 게시 형식이 필요합니다. 전체 개인 정보 보호에 초점을 맞춘 시스템은 입력을 숨길 수 있지만 검열을 방지하고 동기화를 허용하려면 중요한 상태 차이 데이터를 계속 사용할 수 있어야 합니다.