블록체인

“블록체인 확장성의 해결사” 샤딩의 이해와 해결 과제

Lucas Mearian | Computerworld 2019.01.30


하이퍼레저 블록체인에서 샤딩 구현은 간단한 일이 아니다. 휴즈비는 “블록체인은 일반적으로 암호화폐와 달리 ‘주소’를 다루지 않는다. 하이퍼레저 블록체인은 전역 상태를 유지하는 데 초점을 둔다(데이터베이스를 생각하면 됨). 컨센서스 메커니즘은 이 상태에 대한 업데이트를 통제하고, 블록체인은 상태 업데이트를 안전하게 저장한다”고 말했다.

하이퍼레저 네트워크는 이더리움과 마찬가지로 수직으로 샤딩이 가능하지만 주소 공간을 분할하지 않으므로 다른 샤딩 기법도 자유롭게 시도할 수 있다. 휴즈비는 “내가 하이퍼레저 네트워크를 샤딩해야 한다면 먼저 거래 확인과 블록 구축 간의 구분을 활용할 것”이라며, “거래 확인은 블록 구축보다 훨씬 느리므로 이 경우 거래 확인 노드의 수가 대폭 증가하게 된다”고 설명했다.

두 번째 과제는 SPV(Simplified Payment Verification) 지갑이라고도 하는 “씬(thin)” 클라이언트로, 이러한 노드가 여러 사드로 분할된 블록체인 상태의 전체 그림을 갖도록 보장해야 한다는 것이다. 샤딩과 관련한 시야 문제를 해결하기 위해 씬 클라이언트는 별도의 네트워크를 통해 통신하고 각 샤드의 로컬 상태 복사본을 유지한다.

마지막으로, 각 샤드가 개별적인 블록체인 네트워크로 나타나므로 샤드 간 통신에 어려움이 있다.

커뮤니케이션 문제 해결

이달 초 신생 업체인 데비오(Devvio)가 샤딩, 2계층 프로토콜 및 효율적인 컨센서스 메커니즘을 기반으로 하며 블록체인 네트워크가 직면한 모든 주요 문제를 해결할 수 있는 고효율 분산 원장 프로토콜 만들었다고 발표했다. 데비오는 이 프로토콜이 최대 초당 800만 건의 거래를 실행함으로써 글로벌 금융 비즈니스에 부합하는 수준까지 확장이 가능하다고 주장했다.
 
데비오는 샤딩 기반의 독립적인 블로첵인을 사용해 효율적으로 확장할 수 있다고 주장한다. 추가 처리량이 필요하면, 수천의 샤드를 계속 추가해 궁극적으로는 초당 수천 만 건의 거래를 처리할 수 있다. ⓒ Devvio


데비오의 “데브(Devv)” 프로토콜에서 각 샤드는 별도의 블록체인 원장을 나타낸다. 데비오는 향후 수천 개의 샤드를 글로벌 공용 블록체인에 추가해서 궁극적으로는 초당 수천만 건의 거래를 처리할 수 있다고 주장한다. 예를 들어 각 샤드는 데브 탈중앙화 원장에서 최대 3,000건의 거래를 처리할 수 있는 독립된 블록체인 노드다. 데비오 CEO 톰 앤더슨에 따르면 노드를 하나 추가하면 처리 가능한 거래의 수는 두 배가 된다.

각 샤드(암호화폐 지갑이기도 함)는 데비오에서 T1 네트워크로 칭하는 더 큰 네트워크의 입력이 된다. 개별 샤드는 T2라는 별도의 거래 네트워크를 통해 상호 커뮤니케이션할 수 있다.

포레스터 리서치의 수석 애널리스트 마르타 베넷은 샤딩을 사용하거나 사용할 예정인 거의 모든 블록체인 프레임워크가 이 기능을 각기 다르게 수행한다는 점을 지적했다.
 
폴리샤드은 보안 보장과 스토리지 및 와 연산의 효율성을 동시에 구현하기 위한 코딩 이론에서 아이디어를 가져와 사용하는 샤딩 솔루션이다. 핵심은 노드가 복제 데이터를 저장해서는 안된다는 것이다. ⓒ The Distributed Technology Research Foundation


예를 들어 분산 기술 연구 재단(Distributed Technology Research Foundation, DTR)이라는 스위스 비영리 기구의 후원을 받는 7개 대학은 최근 샤딩을 통해 블록체인의 확장성과 성능 문제를 해결하는 디지털 화폐 네트워크를 개발 중이라고 발표했다.

DTR 재단 위원회 위원인 조이 크루그는 “확장성의 부재는 암호화폐 도입을 가로막고 있으며 우리는 혁신적인 연구로 이 문제를 해결하고 있다”면서 “유니티(Unit-e) 개발자들이 이 연구 결과를 토대로 방대한 탈중앙화 금융 애플리케이션에 혜택이 될 확장 가능한 실체적인 성능을 구현하고 있다”고 말했다.

유니티는 사용자가 많아질수록 보안 타협 없이 효율성이 높아지는 스토리지 및 컴퓨팅 솔루션인 “폴리샤드(PolyShard)”라는 완전히 새로운 샤딩을 사용한다. 핵심은 폴리샤드 프로토콜이 여러 사용자의 데이터와 거래를 정확한 데이터 복구가 가능한 방식으로 혼합한다는 점이다. 서버 및 스토리지 시스템의 가상화와 비슷하다.

한편 샤딩 메커니즘은 여전히 개발 및 테스트 단계, 어떤 의미에서는 이론적인 단계에 머물러 있으며, 확장성뿐만 아니라 보안 문제도 해결하는 표준화된 방법을 구상하고 있다. 샤딩이 하나의 솔루션으로 인정받으려면 먼저 이 부분이 해결되어야 한다.

휴즈비는 “샤딩은 확장성을 간단히 얻게 해주는 솔루션이 아니다. 고려해야 할 세부 사항이 많고, 안전하다고 주장하기 전에 이론을 뒷받침할 실증적인 실험도 필요하다. 공격자가 보안과 컨센서스 메커니즘을 우회하는 데 사용할 수 있는 결함이 발생하지 않도록 신중한 구현이 필요하다”고 강조했다.  editor@itworld.co.kr

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