블록체인 분야에서 혁신을 설파하는 표준 도구는 ‘백서’다. 각종 참신한 아이디어를 담은 백서가 속속 등장하고 있다. 주목할 가치가 있는 여러 웹3 백서를 살펴본다.
블록체인(Blockchain)은 기술 역사상 최고의 기습(blindsides)이라 할 만하다. 클라우드 기술, 가상화, 모바일과 같은 주요 동향이 등장했고 또 확산되고 있지만, 공공 키 암호 기법에 기초한 참신한 분산형 컴퓨팅은 그야말로 느닷없이 등장했다.
2008년 ‘나카모토(Nakamoto) 백서’가 등장하면서, 여전히 현재진행형인 이 혁신이 갑작스레 시작됐다. 디지털 화폐 영역을 관찰해왔다면 익히 알고 있겠지만, 해당 백서는 괴짜스러운 여러 암호 기법 개척자 중에서도 매우 괴짜 같은 존재였다.
백서 자체는 아담 백의 ‘해시캐시(HashCash) 백서’ 같은 이전의 여러 예술가들에게 경의를 표한다. 그런 관점에서 비트코인은 합리적인 진보처럼 보이기도 한다. 하지만, 복합적인 창의성의 결과라는 관점에서 살펴볼 때도 비트코인 백서는 기이한 측면을 가진다.
이를 테면 이중 지출 문제에 대한 PoW(Proof of Work) 솔루션은 앞서 존재했던 기술을 알더라도 독특하다. 그리고 그 아이디어는 탈중앙화 무허가 가상 머신의 가능성으로 이어졌다.
이러한 각종 혁명의 첫 총성은 ‘이더리움(Ethereum) 백서’에서 비탈린 비투릭에 의해 울렸다. 튜링(Turing) 기기를 구축하기 위해 블록체인을 활용한다는 기본 아이디어가 여기에서 소개됐다. 무허가 컴퓨팅 기반 네트워크(permissionless, compute-enabled network)의 실행 가능성이 수립되면서 자연스러운 현상이 펼쳐졌다. 스마트한 많은 컴퓨터 공학자와 엔지니어들이 이 가능성을 활용하고 개선하는 새로운 방법을 찾기 위해 이 영역에 뛰어든 것이다.
쉽게 말해, 우리는 갑작스러운 천재성의 범람을 목격했다. 분명 미심쩍은 부분도 있었지만 그 어떤 것도 이 영역에서 지금까지 진행되고 있는 진정한 혁신의 가능성을 훼손하지는 않았다. 이더리움 가상 머신의 도입 이후로 여러 유망한 진척사항이 제안 및 구현되었다. 그 중 유명한 것들을 살펴본다.
이더리움 및 가상 머신
웹3라는 나무의 뿌리가 비트코인이라면, 이더리움은 몸통 줄기다. 이더리움은 트랜잭션이 유효한지 검증하는 시스템을 통해 가상 머신을 구축할 수 있는지 여부를 알려주는 개념을 제시했다. 물론 악마는 디테일에 있다는 말처럼 이런 시스템을 구현하는 것은 상당히 어렵다. 그러나 어쨌든 가능할 뿐 아니라 고유한 특성을 가진 애플리케이션을 가능하게 한다.
일반적으로 이런 애플리케이션은 d앱(dApp) 또는 분산형 애플리케이션(distributed application)이라고 불린다. d앱은 온체인(On-chain) 및 온체인과 연결되는 전통적인 웹 앱을 구동하는 스마트 컨트랙트로 구성돼 있다.
스마트 컨트랙트의 개념은 이더리움의 기본적인 혁신 가능성을 이해하는 렌즈로 사용하기에 특히 적절하다. 스마트 컨트랙트는 네트워크상에서의 계약을 의미한다. 참가자들에게 무엇이 유효하고 구속력 있는 계약인지 지정한다(참가자들은 암호 기법적으로 사설 키를 통해 이런 계약에 구속된다). 어떤 의미에서는 블록체인 구조를 통해 코드가 사람과 시스템 사이의 다양한 검증 가능한 계약을 설명한다고도 할 수 있다.
스마트 컨트랙트는 자율적이기 때문에 ‘스마트’하고, 이런 특성 때문에 일반적인 애플리케이션과 구분되며, 작동을 위해 외부 독립체의 개입이 필요 없다.
계약을 실행할 수 있는 일반적 네트워크에는 참가자들이 무허가 방식으로 합류할 수 있다. 이로 인해 전통적인 비즈니스 모델에 적용하기에는 방해 문제에 취약할 수 있다. 그러나 링크의 기사에서 자세히 설명하듯이 금융은 빙산의 일각에 불과하다. 또한 이더리움의 기본 디자인에는 탈중앙화 거버넌스 또는 DA(Distributed Autonomous Organization)가 내재되어 있다.
단 블록체인의 가능성을 온전히 실현하기 위해서는 많은 잠재적 문제가 극복해야 하며, 후속 프로젝트의 많은 혁신이 이를 목표로 삼고 있다.
피어코인(Peercoin)과 지분 증명
합의 메커니즘을 통해 네트워크의 노드들이 유효한 트랜잭션에 대해 합의에 도달한다. 비트코인 또한 PoW 합의에서 비롯된다. 특정 값을 채굴할 때 수행되는, 암호 기법적으로 증명할 수 있는 작업을 사용하는 것이다. 이것은 효과가 있지만 에너지 집약적이며 성능 병목으로 작용한다는 단점이 있다. 피어코인 백서에서는 지분 증명(PoS)이라는 대체 메커니즘을 소개했다.
그 이후로 PoS 모델을 사용하여 구축된 많은 프로젝트가 그 효과성을 입증했다. 하지만 특히 주목할 만한 증거는 이더리움 스스로 이더리움 2를 통해 PoS 모델로 전환하고 있다는 점일 것이다. 지분 증명은 전반적인 블록체인 네트워크 운영을 간소화하여 가능성을 열어준다.
지분 증명은 검증자 노드가 네트워크에서 검증되는지 확인한다. 일반적으로, 검증자가 해당 플랫폼이 가치를 입증하기 위해 사용하는 일정량의 암호 토큰을 보유하고 있는지 확인하는 것이다. 매우 높은 수준에서, 노드가 올바르게 작동할 유인을 생성해 지분 증명이 유효하다고 말할 수 있다.
가령 ‘시빌(Sybil) 공격’ 또는 ‘51% 공격’ 등의 비잔틴(Byzantine) 네트워크 공격에 의해 네트워크를 공격하면 악성 노드가 보유한 코인의 가치가 평가 절하된다. 그러면 공격 비용이 높아진다. 선의로 참여하는 것이 더 쉽고 수익성이 좋다.
PoS는 검증자 노드의 높은 에너지 비용 문제를 해소해준다. 또한 노드가 트랜잭션을 처리하는 데 필요한 최소 시간을 줄여준다. 왜냐하면 PoW의 특성상 시간과 전기에 의존하는 어려운 연산을 수행하기 때문이다.
PoS도 단점이 있다. 그럼에도 불구하고 실질적인 혁신이라 할 수 있으며 새로운 구현을 가능하게 할 뿐 아니라 사람들이 합의의 증명과 ‘레이어 1’ 기술의 다른 근본적인 요소에 관해 창의적으로 생각하도록 만든다고 할 수 있다.
솔라나(Solana)와 PoH(Proof of History)
블록체인의 또 다른 돌파구는 솔라나의 PoH 메커니즘이다. 해당 백서에서는 VDF(Verifiable Delay Function)가 네트워크에 적용됨으로써 검증자 노드가 트랜잭션 명령 문제(the question of transaction ordering)를 대부분 무시할 수 있도록 하는 시스템이라고 설명한다.
채굴 함수와 유사한 VDF는, 암호 기법 함수를 실행하여 작동했음을 입증한다. 이 함수는 작동했으며 일정 시간이 지났음을 입증하는 해시를 출력한다. 이것은 마치 암호 시계(cryptographic clock)와 비슷하다.
검증자가 단일 VDF 서버를 공유할 수 있도록 하는 아키텍처 덕분에, 솔라나 네트워크 전체는 블록 검증 시간이 급격하게 빨라질 수 있다. PoH 자체는 검증 메커니즘이 아니라 성능 최적화라는 점이 중요하다. 합의 메커니즘과 결합해야 한다. 솔라나의 경우 토큰(SOL)에 PoS가 도입되어 있다.
아발란치(Avalanche)와 검증 이웃
‘아발란치 백서’에서는 합의에 대한 기발한 접근방식을 소개하고 있다. 노드가 소수의 네트워크를 샘플링하여 유효한 트랜잭션에 대해 합의할 수 있다고 제안하는 것이다. ‘플래시’ 서브넷(‘flash’ subnet)에 반하는 검증 절차라고 생각할 수 있겠다. 백서에 따르면 “각 노드는 […] 무작위로 선택된 이웃을 조사하고 압도적 다수가 다른 값을 지지하는 경우 제안을 전환한다.”
이 단순해 보이는 아이디어는 분산형 네트워크의 조건에 적합하다. 블록체인 상태에 대한 유효한 사본이 있는지 안심하기 위해 네트워크 전체를 참조할 필요가 없기 때문에 노드들의 오버헤드(Overhead)가 낮아진다. 이와 동시에 모든 다양한 검증자 이웃의 상호 연동 운영 때문에 전반적인 네트워크 상태가 항상 유효한 합의 방향으로 움직인다.
아발란치의 백서에서 주목할 만한 부분은 또 있다. 최근 탄력을 받은 다른 2개의 원칙에 대한 분명하고 명확한 진술이다. 첫번째는 기반 네트워크를 통해 다양한 네트워크가 독립적으로 또는 원하는 경우 체인의 토큰을 통해 독립적으로 작동할 수 있는 ‘네트워크의 네트워크’를 만드는 것이다(AVAX).
이 백서에서 제시한 예시는 하나의 서브 네트워크가 골드 컨트랙트(Gold Contract)를 처리하고 나머지가 부동산을 처리하는 것이다. 이 둘은 누군가 골드를 사용하여 부동산을 구매하고 싶어할 때까지 독립적으로 운영하다가 AVAX가 교환 수단이 된다.
아발란치가 제시한 두번째 아이디어는 셀프 거버넌스이다. 쉽게 말해, 프로토콜에 노드들이 운영 파라미터를 변경할 수 있는 기능을 내장했다. 특히, 구성원 노드는 스테이킹(Staking) 기간, 수수료 금액, 주화 속도를 조절할 수 있다.
인터넷 컴퓨터와 부분적 공시성
인터넷 컴퓨터 프로젝트(The internet computer project)는 일반 네트워크와 블록체인 네트워크의 강점을 모두 확보하는 새로운 메커니즘을 도입하여 “허가된 프로토콜의 효율성을 획득하고 탈중앙화 PoS 프로토콜의 여러 이점을 제공하는” 한 백서에 기초하고 있다.
여기에서는 네트워크 전체를 다소 독립적인 서브넷들의 콜렉션으로 간주한다. 각 서브넷은 중앙 집중화 PKI(Public Key Infrastructure)에 의존하는 허가된 네트워크처럼 작동한다. 하지만 이런 네트워크의 맥락은 DAO에 의해 운영된다. 즉, 프로토콜, 네트워크, PKI는 모두 탈중앙화 네트워크에 의해 통제된다.
이를 통해 안전성을 희생하지 않고 트랜잭션 처리 처리의 효율성이 확보된다. 백서에서는 이를 부분적 공시성(partial synchrony)이라고 부른다. 각 서브넷이 정의된 기간 동안 동기 네트워크로 작동하는 것이 핵심이고, 이를 통해 서브넷들이 빠르게 진행할 수 있다. 그리고 서브넷들은 동기 협업에 참여하여 진척상황의 유효성을 확인한다.
한편 이 메커니즘이 채택한 근간의 가정은 네트워크의 1/3 미만이 비잔틴 스타일 네트워크 공격에 참여하고 있을 수 있다(분산형 컴퓨팅의 일반적인 한계치)는 것이다. 전반적인 비동기 네트워크는 처리량을 극대화하기 위해 조정되는 서브넷들과 조화를 이루면서 안전성과 민첩성을 유지하도록 조정되게 된다.
지속적인 혁신
지금까지 많은 기초적인 부분을 다뤄봤다. 하지만 다른 흥미로운 백서가 존재하며, 더 많은 백서들이 제안되고 있다. 대단히 흥미로운 영역이며, 대담하면서 정신을 확장시키는 사고가 이뤄지고 있다. dl-ciokorea@foundryco.com
