블록체인에서 DAG까지: 중개자 제거

이번 글에서는 DAG(Directed Acylic Graph)와 이를 분산원장에 적용하는 방법에 대해 설명하고 블록체인과 비교해보겠습니다.

DAG는 암호화폐 세계에서 새로운 것이 아닙니다. 블록체인 확장성 문제에 대한 솔루션이라고 들어보셨을 것입니다. 그러나 오늘 우리는 확장성에 대해 이야기하지 않고 암호화폐를 다른 모든 것과 다르게 만드는 것, 즉 분산화, 중개자 부족, 검열 저항에 대해 이야기할 것입니다.



또한 DAG가 실제로 검열에 더 강하고 원장에 액세스할 수 있는 중개자가 없다는 점도 보여 드리겠습니다.

우리에게 익숙한 블록체인에서는 사용자가 원장 자체에 직접 액세스할 수 없습니다. 원장에 거래를 추가하려면 블록 생산자(즉, “채굴자”)에게 이를 “요청”해야 합니다. 다음 블록에 추가할 거래와 추가하지 않을 거래를 결정하는 것은 채굴자들입니다. 블록에 독점적으로 접근하고 누구의 거래가 원장에 포함될 것인지 결정할 권리를 갖는 것은 채굴자입니다.

채굴자는 귀하와 분산 원장 사이에 있는 중개자입니다.

실제로는 일반적으로 소수의 채굴자 풀이 네트워크 컴퓨팅 성능의 절반 이상을 공동으로 제어합니다. 비트코인의 경우 XNUMX개의 풀, 이더리움의 경우 XNUMX개입니다. 공모할 경우 원하는 모든 거래를 차단할 수 있습니다.

지난 몇 년 동안 블록 생산자를 선택하는 원칙이 다른 다양한 블록체인 변형이 제안되었습니다. 그러나 블록 생산자 자체는 아무데도 가지 않고 여전히 "장벽에 서 있습니다". 모든 거래는 블록 생산자를 거쳐야 하며, 블록 생산자가 이를 수락하지 않으면 실제로 거래가 존재하지 않습니다.

이는 블록체인의 피할 수 없는 문제입니다. 그리고 이를 해결하려면 설계를 근본적으로 바꾸고 블록과 블록 생산자를 완전히 제거해야 합니다. 그리고 블록 체인을 구축하는 대신 각 트랜잭션의 이전 여러 해시를 포함하여 트랜잭션 자체를 연결합니다. 결과적으로 우리는 수학에서 방향성 비순환 그래프(DAG)로 알려진 구조를 얻습니다.

이제 모든 사람이 중개자 없이 레지스트리에 직접 액세스할 수 있습니다. 원장에 거래를 추가하려면 간단히 추가하면 됩니다. 여러 상위 트랜잭션을 선택하고, 데이터를 추가하고, 트랜잭션에 서명하고 네트워크의 피어에게 보냅니다. 준비가 된. 이를 막을 사람이 없기 때문에 귀하의 거래는 이미 원장에 기록되어 있습니다.

이는 중개자 없이 원장에 거래를 추가하는 가장 분산화되고 검열이 방지되는 방법입니다. 모든 사람이 다른 사람의 허가를 요청하지 않고 단순히 자신의 거래를 레지스트리에 추가하기 때문입니다.

DAG는 레지스트리 발전의 세 번째 단계로 간주될 수 있습니다. 첫째, 한 당사자가 이에 대한 액세스를 통제하는 중앙 집중식 레지스트리가 있었습니다. 그런 다음 원장에 거래를 기록하는 여러 컨트롤러가 이미 있는 블록체인이 등장했습니다. 마지막으로 DAG에는 컨트롤러가 전혀 없으며 사용자가 트랜잭션을 직접 추가합니다.

이제 우리는 이러한 자유를 얻었으니 혼란을 초래해서는 안 됩니다. 우리는 등록부 상태에 대해 합의를 해야 합니다. 그리고 이 합의 또는 합의는 일반적으로 다음 두 가지에 대한 합의를 의미합니다.

1. 무슨 일이 있었죠?
2. 어떤 순서로 이런 일이 일어났나요?

첫 번째 질문에 쉽게 대답할 수 있습니다. 올바르게 생성된 트랜잭션이 원장에 추가되면 해당 트랜잭션이 발생한 것입니다. 그리고 기간. 이에 대한 정보는 서로 다른 시간에 모든 참가자에게 전달될 수 있지만 결국 모든 노드는 이 트랜잭션을 수신하고 해당 트랜잭션이 발생했음을 알게 됩니다.

그것이 블록체인이라면 채굴자들이 무슨 일이 일어날지 결정할 것입니다. 채굴자가 블록에 포함하기로 결정한 것은 무엇이든 발생합니다. 그가 블록에 포함하지 않은 모든 것은 발생하지 않습니다.

블록체인에서 채굴자는 합의의 두 번째 문제인 질서도 해결합니다. 그들은 원하는 대로 블록 내에서 거래를 주문할 수 있습니다.

DAG에서 트랜잭션 순서를 결정하는 방법은 무엇입니까?

그래프의 방향이 지정되어 있기 때문에 이미 순서가 있습니다. 각 거래는 하나 이상의 이전 상위 거래를 참조합니다. 부모는 차례로 자신의 부모 등을 참조합니다. 부모는 분명히 자식 거래 이전에 나타납니다. 상위-하위 링크 전환을 통해 트랜잭션에 도달할 수 있는 경우 해당 트랜잭션 체인의 트랜잭션 간의 순서를 정확히 알 수 있습니다.

하지만 그래프의 모양만으로는 거래 간의 순서를 항상 결정할 수는 없습니다. 예를 들어, 두 개의 트랜잭션이 그래프의 병렬 분기에 있는 경우입니다.

이러한 경우의 모호성을 해결하기 위해 우리는 소위 주문 제공자에게 의존합니다. 우리는 그들을 '증인'이라고 부르기도 합니다. 이들은 질서 있는 방식으로 네트워크에 지속적으로 트랜잭션을 보내는 임무를 맡은 일반 사용자입니다. 상위-하위 링크를 따라 전환하여 이전 트랜잭션 각각에 도달할 수 있습니다. 주문 제공자는 신뢰할 수 있는 사용자이며 전체 네트워크는 이 규칙을 위반하지 않기 위해 이들에게 의존합니다. 하기 위해 합리적으로 이를 신뢰하려면 각 주문 제공자가 알려진(익명이 아닌) 개인 또는 조직이어야 하며 신뢰에 기반한 평판이나 비즈니스와 같은 규칙을 위반할 경우 잃을 것이 있어야 합니다.

주문 공급자는 사용자가 선택하며 각 사용자는 네트워크로 보내는 모든 거래에 신뢰할 수 있는 공급자 목록을 포함합니다. 이 목록은 12개의 제공자로 구성됩니다. 이는 개인이 각자의 신원과 평판을 확인할 수 있을 만큼 작은 숫자이며, 소수의 주문 제공자에게 불가피한 문제가 발생하는 경우에도 네트워크가 계속 작동하도록 보장하기에 충분한 숫자입니다.

이 공급자 목록은 사용자마다 다르지만 인접 트랜잭션 목록은 최대 하나의 공급자마다 다를 수 있습니다.

이제 주문 공급자가 있으므로 해당 거래를 DAG로 격리하고 이들이 생성한 주문을 중심으로 다른 모든 거래를 주문할 수 있습니다. 그러한 알고리즘을 만드는 것이 가능합니다(참조. Obyte 백서 기술적인 세부사항을 위해).

그러나 전체 네트워크의 순서는 즉시 결정될 수 없으므로 주문 제공자가 과거 거래의 최종 순서를 확인하기 위해 충분한 수의 거래를 보낼 시간이 필요합니다.

그리고 순서는 공급자의 DAG 내 트랜잭션 위치에 의해서만 결정되므로 조만간 네트워크의 모든 노드는 모든 트랜잭션을 수신하고 트랜잭션 순서에 대해 동일한 결론을 내리게 됩니다.

따라서 우리는 발생한 것으로 간주하는 일, 즉 DAG에서 끝나는 모든 거래가 발생한 것에 대해 합의했습니다. 우리는 또한 이벤트 순서에 대해서도 동의합니다. 이는 거래 관계에서 분명하거나 주문 제공자가 보낸 거래 순서에서 추론됩니다. 그래서 우리는 합의를 보았습니다.

Obyte에는 이러한 버전의 합의가 있습니다. Obyte 원장에 대한 액세스가 완전히 분산되어 있음에도 불구하고 거래 순서에 대한 합의는 여전히 중앙 집중화되어 있습니다. 10개 제공업체 중 12개 제공자는 작성자(Anton Churyumov)에 의해 제어되며, 그 중 XNUMX개만 독립적입니다. 우리는 원장의 주문을 분산화하는 데 도움이 되는 독립적인 주문 제공자가 될 후보자를 찾고 있습니다.

최근에는 주문 제공자 노드를 설치하고 유지하려는 세 번째 독립 후보인 니코시아 대학교(University of Nicosia)가 등장했습니다.

이제 이중 지출을 어떻게 통제할 수 있을까요?

규칙에 따르면 두 거래가 동일한 코인을 사용한 것으로 밝혀지면 모든 거래의 최종 순서에서 먼저 오는 거래가 승리합니다. 두 번째는 합의 알고리즘에 의해 무효화됩니다.

동일한 코인을 소비하는 두 거래 사이의 순서를 설정할 수 있는 경우(상위-하위 연결을 통해) 모든 노드는 이러한 이중 지출 시도를 즉시 거부합니다.

이러한 두 거래 간의 상위 관계에서 주문이 표시되지 않는 경우 둘 다 원장에 승인되며 주문 제공자를 사용하여 합의 및 주문 설정을 기다려야 합니다. 그러면 이전 거래가 승리하고 두 번째 거래가 무효화됩니다.

두 번째 트랜잭션이 무효화되더라도 이를 참조하는 후속 트랜잭션이 이미 있기 때문에 여전히 레지스트리에 남아 있습니다. 이는 아무것도 위반하지 않았고 이 트랜잭션이 나중에 무효화될 것이라는 것을 몰랐습니다. 그렇지 않으면 네트워크의 기본 원칙을 위반하는 좋은 후속 거래의 상위 항목을 제거해야 합니다. 올바른 거래는 원장에 허용됩니다.

이는 전체 시스템이 검열 시도에 저항할 수 있도록 하는 매우 중요한 규칙입니다. 

모든 주문 제공자가 하나의 특정 거래를 "검열"하려고 공모한다고 가정해 보겠습니다. 그들은 이를 무시하고 거래의 "상위"로 선택하지 않을 수 있지만 그것만으로는 충분하지 않습니다. 해당 거래는 공모하지 않는 네트워크의 모든 사용자가 발행한 다른 거래의 상위로 간접적으로 포함될 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 거래는 일반 사용자로부터 점점 더 많은 자녀, 손자, 증손자를 받게 되어 눈덩이처럼 성장하게 되며 합의된 모든 주문 공급자도 이러한 거래를 무시해야 합니다. 결국 그들은 전체 네트워크를 검열해야 하며 이는 방해 행위에 해당합니다.

이러한 방식으로 DAG는 주문 제공자 간에 공모가 있더라도 검열 저항성을 유지하므로 채굴자가 거래를 포함하지 않기로 결정하면 아무것도 할 수 없는 검열 저항성 블록체인을 능가합니다. 이는 DAG의 주요 속성에 따른 것입니다. 레지스트리 참여는 중개자 없이 완전히 독립적이며 거래는 되돌릴 수 없습니다.

출처 : habr.com