以太坊正在超越中本聪时代，V神畅想2030“加密世界计算机”

원문 제목:The cryptographic world computer；원문 저자: Vitalik

편역｜Odaily(@OdailyChina)；번역｜Asher(@Asher_ 0210)

우리는 흔히 이더리움을 "블록체인"이라고 부르는데, 이 명칭은 마치 사토시 나카모토가 2009년에 만든 비트코인과 본질적으로 같은 기술이라는 인상을 주기 쉽다. 이는 여러 면에서 틀린 말이 아니다. 심지어 Strawmap 로드맵에 따라 구축될 미래의 "간소화된 이더리움"(Lean Ethereum)조차 블록체인의 몇 가지 기본 특징은 여전히 유지할 것이다.

하지만 지난 15년 동안 이 기술은 크게 변화했고, 앞으로 3년 동안에도 계속 발전할 것이다. 이더리움이 나아가고 있는 것은 초기 블록체인과 본질적으로 구별되는 시스템일 가능성이 있다.

오늘날의 이더리움은 범용 컴퓨팅을 지원하며 지분증명(Proof of Stake) 메커니즘을 채택하고 있다. 온체인에는 이미 영지식 증명을 사용하는 애플리케이션이 있으며, L2도 확장성과 프라이버시 보호를 제공하고 있다. 미래의 이더리움은 애플리케이션의 필요에 따라 막대한 컴퓨팅 규모와 완전한 범용 컴퓨팅 능력 사이에서 선택할 수 있게 될 것이다. 블록은 여러 방식으로 다수의 참여자가 공동으로 구축할 수 있으며, 지분증명 메커니즘은 더욱 최적화되고, 영지식 증명도 기반 레이어에서 핵심적인 역할을 하게 될 것이다.

비트코인 백서에서 보면, 이더리움은 무엇을 바꾸었나?

최초의 비트코인 백서를 다시 살펴보고, 2015년, 2025년, 그리고 구상 중인 2030년의 이더리움을 절별로 대조해 보면 거의 모든 부분에서 중대한 변화가 일어났다.

거래 권한 부여를 예로 들면, 초기 블록체인은 주로 서명에 의존했지만, 미래에는 양자 내성 서명이나 영지식 증명을 사용할 수도 있다. 블록 검증도 더 이상 모든 데이터를 다운로드하고 모든 연산을 재실행할 필요가 없으며, PeerDAS로 데이터 가용성을 확인한 뒤 SNARK를 검증하는 방식으로 가능하다. 거래가 블록에 포함되는 과정, 연산과 저장 방식, 그리고 라이트 클라이언트가 스스로 검증할 수 있는 내용은 모두 초기 블록체인과 크게 달라졌다.

"블록체인"을 정의하는 거의 모든 핵심 속성이 이미 변화했거나 곧 변화할 것이다:

• 검증 방식: 블록을 다운로드하고 재실행하는 것에서 PeerDAS 샘플링을 통해 SNARK를 검증하는 것으로 전환;
• 합의 메커니즘: PoW에서 PoS로, 다시 더욱 최적화된 PoS로 전환;
• 블록 구축 권한: 단일 채굴자가 블록을 구축하는 것에서 다수의 참여자가 구축에 참여하는 것으로 전환.

따라서 Lean 업그레이드를 완료한 이더리움이 여전히 "블록체인"이라고 불리는 것은 상당 부분 역사적인 명칭을 그대로 이어온 것에 불과하다. 그것은 사토시 나카모토가 제시한 핵심 사상을 유지하면서도, 지난 50년간 학술 연구를 통해 발전한 암호학 도구들을 활용하고 있다. 이러한 도구들은 2009년에는 존재하지 않았거나 아직 성숙하지 않았다.

암호학만이 유일하게 중요한 학문은 아니다. 형식 검증, 데이터베이스 이론, P2P 네트워크, 정보 이론, 경제학도 마찬가지로 중요한 역할을 한다. 다만 이러한 분야의 진보는 초기 블록체인의 기본 절차를 바꾸지는 않았다. 모든 사람이 PoW 규칙에 부합하는 다음 블록을 생성하려 시도하고, 누군가 성공하면 블록을 브로드캐스트하며, 다른 사람들이 다운로드하고 재실행하는 과정이 반복될 뿐이다. 그러나 암호학의 발전은 이 절차 자체를 바꾸고 있다.

사용자는 무엇을 얻고, 개발자는 무엇을 바꿔야 하나?

이러한 기술적 변화는 사용자가 이더리움 네트워크를 사용할 때 직면하는 트레이드오프도 바꿀 것이다.

2015년의 이더리움 네트워크는 지속적으로 운영되고, 거래 검열에 저항하며, 거래가 사전에 작성된 규칙에 따라 실행되도록 보장하고, 거래가 되돌릴 수 없도록 보장할 수 있었다. 그러나 이러한 보장에는 높은 비용이 따랐다. 네트워크의 프라이버시 능력은 제한적이었고, 거래 확인에는 시간이 걸렸다. 사용자가 직접 검증하려면 성능이 좋은 노드를 운영해야 했고, 그렇지 않으면 타인을 신뢰할 수밖에 없었다.

구상 중인 2030년의 이더리움 네트워크는 이러한 보장을 유지하면서 FOCIL을 통해 거래가 실시간으로 블록에 포함되도록 further 보장할 것이다. 일부 시나리오에서는 서버보다 더 강력한 프라이버시 보호를 제공할 수도 있다. 다만 범용 컴퓨팅은 여전히 비용이 많이 들고 프라이버시를 전면적으로 보호하기도 어렵다. 많은 전용 컴퓨팅의 비용은 훨씬 낮을 수 있고, 많은 전용 애플리케이션은 더 강력한 프라이버시 보호를 제공할 수 있다.

거래 확인에는 여전히 시간이 필요하다. 2015년에는 이더리움 네트워크가 약 17초에 블록 하나를 생성했고, 12회 확인을 기다리는 데 약 200초가 걸렸다. 2030년에는 단일 슬롯이 약 4~8초로 단축되고, 최종성에 도달하는 데 약 8~32초가 걸릴 수 있다. 사용자는 여전히 직접 노드를 운영해야 가장 충분한 검증 보장을 얻을 수 있지만, 노드 운영 요건은 훨씬 낮아질 것이다.

동시에 개발자가 연산을 구성하는 방식은 애플리케이션 비용에 직접 영향을 미칠 것이다. 초기 블록체인에서는 동일한 양의 데이터와 연산이 일반적으로 비슷한 비용을 의미했다. 미래에는 다를 것이다. 모든 작업을 직렬로만 실행할 수 있는 하나의 거래에 밀어 넣으면 비용이 매우 높아지지만, 각 단계의 의존 관계를 정리하여 병렬로 처리하거나 최종 블록에 들어가기 전에 집계를 완료하면 비용을 낮출 수 있다.

이는 점차 이더리움 애플리케이션의 설계를 바꿀 것이다. 장기적으로는 상태 변화와 그 실행 순서와 관련되어 반드시 블록체인이 처리해야 하는 정보만 온체인에 올리면 될 수도 있다. 나머지 내용은 미리 집계하여 블록체인이 본래의 역할에 더 집중하도록 할 수 있다.

탈중앙화도 성능상의 이점이 될 수 있다

아마도 가장 중요한 변화는 네트워크의 탈중앙화가 더 이상 안전성과 견고성을 위한 비용만이 아니라는 점이다. 일부 경우에는 성능상의 이점이 될 수도 있다. 탈중앙화 네트워크는 더 많은 데이터를 병렬로 저장할 수 있고, 대량의 연산을 병렬로 완료할 수도 있으며, 그중 많은 연산은 멤풀에서 이루어질 수 있다. 일부 경우에는 프라이버시도 강화할 수 있는데, 탈중앙화 네트워크만이 데이터와 요청이 어디서 오는지 등의 정보를 효과적으로 숨길 수 있기 때문이다.

이는 2010년대 중반 이더리움의 비전이었다. 탈중앙화는 시스템의 견고성을 높이는 데만 쓰여서는 안 되며, 시스템이 규모를 확장하도록 도와야 한다. 중앙화 시스템이 작업을 여러 참여자에게 분배하여 성능을 높일 수 있다면, 탈중앙화 시스템도 그렇게 할 수 있어야 한다.

당시 부족했던 핵심 조건은 검증이었다. 작업을 분배한 후에는 각 부분이 올바르게 완료되었는지 확인해야 한다. 초기 설계는 무작위로 선정된 위원회를 사용하려 했지만, 위원회 구성이 복잡하고 비용이 많이 들며 지연을 크게 증가시켰고, 위원회가 직무를 수행하지 않을 경우补救할 방법도 없었다. 오늘날 현대 암호학이 이 문제를 해결했고, 관련 방안이 가져오는 추가 비용도 매달 감소하고 있다.

지연은 주목할 만한 또 다른 방향이다. 이더리움 자체의 지연은 결코 서버와 비교할 수 없지만, 그 주위에 구축된 인프라는 그럴 수 있을지도 모른다. 총체적으로 사용자와 체인 사이에 더 강력한 탈중앙화 레이어를 구축할 수 있고, 이 레이어 자체가 체인이 아니라면, 이더리움은 체인의 기본 속성을 훼손하지 않으면서 더 강력한 능력을 얻을 수 있을 것이다.

블록체인에서 "암호화 세계 컴퓨터"로

더 먼 미래에 이더리움은 또 다른 변화를 맞이할 수 있는데, 바로 난독화 기술(iO)의 부상이다. 이상적으로 사용 가능한 난독화 기술은 프라이버시와 범용성 사이의 트레이드오프를 제거하여, 제한 없는 수의 참여자가 안전하고 암호화된 방식으로 범용 컴퓨팅에 참여할 수 있게 한다. 더 약한 형태의 난독화 기술이라도 암호화된 멤풀 등의 시나리오에 사용할 수 있다. 다만 이 글에서 앞서 논의한 변화들은 이 기술이 성숙해질 때까지 기다릴 필요가 없다.

이것이 "암호화 세계 컴퓨터"다. 이더리움은 더 이상 사람들이 데이터와 연산을 올려 실행하는 하나의 원장이 아니라, 블록체인, 암호학적 프라이버시와 검증 기술, 그리고 강력한 탈중앙화 오프체인 컴포넌트를 결합한 아키텍처가 될 것이다.

이러한 시스템을 완전히 구축하려면 아직 많은 과제가 있다. 영지식 증명을 충분히 효율적이고 안전하게 만드는 것은 쉽지 않지만, 이 문제의 범위는 비교적 명확하고 현재 AI 도구를 활용해 지속적으로 최적화하고 있다. 더 어렵고 시스템 전체에 관련된 문제는 아마도 방대한 상태를 관리하고 서로 다른 참여자가 이러한 상태에 병렬로 접근하도록 하는 방법일 것이다. 관련 방안은 이미 등장했지만, 미래 애플리케이션의 요구가 점차 명확해짐에 따라 계속 개선해야 한다.

Strawmap 로드맵에 따르면, 내년에 예정된 Hegota 포크는 이더리움의 마지막 "일반적인" 포크가 될 수 있다. 그것이 채택하는 기능과 기술은 2015년 사람들도 대략 알아볼 수 있을 것이다. 이후의 작업은 재귀적 STARK, 자동화된 형식 검증, 고도로 최적화된 합의 알고리즘, 그리고 이 모든 것에 양자 내성을 부여하는 것을 포함할 것이다.

PeerDAS는 이미 이더리움이 단순한 블록체인에서 더 강력한 시스템으로 나아가는 전환을 시작했다. Hegota 이후 이 전환은 이더리움 발전의 주된 흐름이 될 것이다. 궁극적으로 이더리움은 과거보다 비용이 낮고, 규모가更大하며, 프라이버시가更强한 고보안 컴퓨팅을 제공할 것으로 기대된다.