원래 제목:A beginner's guide to understanding the layers of blockchain technology

원저자:cointelegraph

원저자: H.Forest Ventures

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블록체인은 트랜잭션을 인증하는 이 고유한 방법을 용이하게 하기 위해 다양한 계층 구조를 가지고 있습니다. 따라서 블록체인 연구자들과 매니아들에게 블록체인의 계층화를 이해하는 것은 업계의 고급 연구를 위한 기초입니다.

첫 번째 레벨 제목

블록체인의 다양한 레이어 이해

어떤 식으로든 암호화폐 또는 블록체인을 연구했다면 레이어 1 및 레이어 2 프로토콜과 같은 용어를 접했을 것입니다. 이 레이어가 무엇이며 왜 존재하는지 궁금하십니까? 이 기사에서 블록체인 계층 아키텍처에 대해 논의하겠습니다.

DLT(Distributed Ledger Technology)는 중앙 기관의 감독 없이 미리 정해진 네트워크 프로토콜을 통해 동의한 사용자 그룹 간에 암호로 검증된 정보를 저장합니다. 이러한 기술을 결합하면 그렇게 할 동기가 없는 사람 또는 당사자 간의 신뢰를 강화할 수 있습니다. 이를 통해 블록체인 네트워크는 사용자 간에 가치와 데이터를 안전하게 교환할 수 있습니다.

중앙 권한이 없기 때문에 블록체인은 매우 안전해야 합니다. 또한 끊임없이 증가하는 사용자, 트랜잭션 및 기타 데이터를 처리할 수 있도록 확장성이 매우 높아야 합니다. 계층은 최고 수준의 보안을 유지하면서 확장성에 대한 필요성에서 탄생했습니다.

첫 번째 레벨 제목

블록체인 확장성이란 무엇입니까?

블록체인 기술에서 "스케일링"이라는 용어는 초당 트랜잭션으로 측정되는 시스템 처리량의 증가를 의미합니다. 일상 생활에서 암호화폐가 널리 채택됨에 따라 이제 네트워크 보안, 기록 보관 및 기타 기능을 개선하기 위해 블록체인 계층이 필요합니다.

블록체인은 분산형 생태계의 첫 번째 계층입니다. 두 번째 계층은 노드 수를 늘려 시스템 처리량을 늘리기 위해 첫 번째 계층과 함께 사용되는 타사 통합입니다. 현재 많은 2계층 블록체인 기술이 구현되고 있습니다. 스마트 계약은 이러한 솔루션에서 트랜잭션을 자동화하는 데 사용됩니다.

비트코인이 비즈니스 세계에서 더욱 중요한 힘이 됨에 따라 블록체인 개발자들은 블록체인 거버넌스의 범위를 확장하려고 노력하고 있습니다. 그들은 블록체인 레이어를 개발하고 두 번째 레이어 확장성을 최적화하여 처리 시간을 줄이고 TPS를 개선하기를 희망합니다.

첫 번째 레벨 제목

블록체인 트릴레마(trilemma)

블록체인 트릴레마는 분산형 네트워크가 분산화, 보안 및 확장성 측면에서 주어진 시간에 세 가지 이점 중 두 가지만 제공할 수 있다는 일반적인 견해를 말합니다.

컴퓨터 과학자들은 1980년대에 이러한 어려움 중 가장 중요한 문제를 표현하기 위해 CAP(일관성, 가용성 및 파티션 허용 오차) 정리를 고안했습니다. CAP 정리에 따르면 블록체인과 같은 분산형 데이터 저장소는 위의 세 가지 보장 중 두 가지만 동시에 만족할 수 있습니다.

현재 분산 네트워크의 맥락에서 이 정리는 블록체인 트릴레마로 진화했습니다. 일반적으로 퍼블릭 블록체인 인프라는 보안, 탈중앙화 또는 확장성을 희생해야 한다는 견해가 있습니다.

• 따라서 블록체인 기술의 성배는 광범위하게 분산된 네트워크에서 뚫을 수 없는 보안을 갖춘 네트워크를 만드는 동시에 인터넷 규모의 트랜잭션 처리량을 처리하는 것입니다.

• 트릴레마의 역학 관계를 탐구하기 전에 일반적인 용어로 확장성, 보안 및 탈중앙화를 정의해 보겠습니다.

• 보안은 다양한 공격으로부터 블록체인의 데이터를 보호하는 기능과 이중 지출에 대한 블록체인의 방어를 의미합니다.

분산화는 네트워크가 소수의 엔터티에 의해 제어되지 않도록 하는 일종의 네트워크 중복성입니다.

확장성, 보안 및 탈중앙화 사이의 상호 작용.

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이제 두 작업 증명 블록체인이 동일한 수준의 분산화를 가지고 있다고 가정하고 보안을 블록체인의 해시레이트로 간주합니다. 해시레이트가 증가하면 확인 시간이 감소하고 보안이 강화되면 확장성이 증가합니다. 따라서 확장성과 보안은 지속적인 분산화에 비례합니다.

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결과적으로 블록체인은 세 가지 원하는 기능 모두에 대해 동시에 최적화할 수 없으므로 절충을 강요합니다. 이 이더리움은 트릴레마의 최신 사례입니다. 올 여름 탈중앙화 금융(DeFi) 애플리케이션의 등장으로 이더리움 플랫폼의 사용이 급증했습니다. Ethereum은 지금까지만 성장할 수 있습니다.

수요 증가로 인해 일부 사람들이 블록체인에 참여할 수 없을 정도로 거래 수수료가 상승했습니다. 증가한 이더리움 수수료는 이더리움이 보안이나 탈중앙화를 희생하지 않고는 확장할 수 없다는 것을 알 수 있는 트릴레마의 한 예입니다.

Ethereum의 초점은 탈 중앙화 및 보안이며 초당 트랜잭션 수는 제한적입니다 (확장 성). 사용자는 채굴자가 거래의 우선 순위를 정하도록 장려하기 위해 더 높은 수수료를 지불합니다. 마찬가지로 탈중앙화와 보안은 비트코인의 확장성보다 우선합니다.

현재 비트코인, 이더리움과 같은 블록체인의 확장성은 제한적이라는 것은 잘 알려진 사실입니다. 그 결과, 스타트업, 기업 및 기술자로 구성된 글로벌 커뮤니티는 블록체인 트릴레마를 해결하기 위해 Layer-1 및 Layer-2 솔루션을 미친 듯이 연구하고 있습니다.

개발자들은 다양한 각도에서 이 문제에 접근하고 있습니다. 비트코인 캐시(BCH)는 비트코인의 확장성을 개선하기 위해 블록 크기를 늘렸지만 대중화되고 있다는 증거는 없습니다.

비트코인은 기존 블록체인 레이어 위에 레이어를 추가하여 이 문제를 해결하고자 합니다. 스케일링 솔루션 이면의 아이디어에 따르면 두 번째 레이어 솔루션은 많은 수의 트랜잭션을 함께 묶고 가끔씩만 기본 레이어 블록체인에 쿼리합니다. 이더리움은 샤딩을 통해 베이스 레이어 블록체인을 확장하는 하이브리드 접근 방식을 취하고 있으며 커뮤니티는 처리량을 더욱 높일 수 있는 몇 가지 두 번째 레이어 솔루션을 기대하고 있습니다.

첫 번째 레벨 제목

블록체인 아키텍처의 분산 네트워크에서 각 네트워크 참여자는 새 항목을 유지 관리, 승인 및 업데이트합니다. 특정 순서로 트랜잭션이 있는 블록 모음은 블록체인 기술의 구조를 나타냅니다. 이러한 목록은 플랫 파일(txt 형식) 또는 간단한 데이터베이스로 저장할 수 있습니다. 블록체인 아키텍처는 퍼블릭, 프라이빗 또는 컨소시엄일 수 있습니다.

블록체인의 계층 구조는 6개의 계층으로 나뉩니다.

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하드웨어 인프라 계층

블록체인의 콘텐츠는 이 아름다운 행성 어딘가에 있는 데이터 센터의 서버에 저장됩니다. 클라이언트는 웹을 검색하거나 애플리케이션을 사용하는 동안 애플리케이션 서버에서 콘텐츠 또는 데이터를 요청합니다. 이를 클라이언트-서버 아키텍처라고 합니다.

클라이언트는 이제 피어 클라이언트와 연결하고 데이터를 공유할 수 있습니다. 피어 투 피어(P2P) 네트워크는 데이터를 공유하는 대규모 컴퓨터 그룹입니다. 블록체인은 공유 원장에서 순서대로 트랜잭션을 계산, 확인 및 기록하는 P2P 컴퓨터 네트워크입니다. 결과적으로 모든 데이터, 트랜잭션 및 기타 관련 데이터를 저장하는 분산 데이터베이스가 생성됩니다. 노드는 P2P 네트워크의 컴퓨터입니다.

데이터 계층

블록체인의 데이터 구조는 트랜잭션이 주문되는 블록체인 목록으로 표현됩니다. 블록체인의 데이터 구조는 포인터와 연결 목록이라는 두 가지 기본 요소로 구성됩니다. 연결된 목록은 이전 블록에 대한 데이터 및 포인터를 포함하는 연결된 블록 목록입니다.

포인터는 다른 변수의 위치를 ​​가리키는 변수이고 연결 리스트는 데이터와 이전 블록에 대한 포인터를 포함합니다. Merkle 트리는 해시의 이진 트리입니다. 각 블록에는 Merkle 트리의 루트 해시와 이전 블록의 해시, 타임스탬프, 논스, 블록 버전 번호, 현재 목표 난이도 등의 정보가 포함되어 있습니다.

블록체인에 포함된 데이터의 보안과 무결성을 보호하려면 트랜잭션에 디지털 서명이 필요합니다. 개인 키는 거래에 서명하는 데 사용되며 공개 키를 가진 사람은 누구나 서명자를 확인할 수 있습니다. 디지털 서명은 정보 조작을 감지합니다. 암호화된 데이터도 서명되기 때문에 디지털 서명은 신원을 보장합니다. 결과적으로 모든 조작은 서명을 무효화합니다.

네트워크 계층

암호화되어 있기 때문에 데이터를 찾을 수 없습니다. 잡히더라도 더 이상 조작할 수 없습니다. 보낸 사람이나 소유자의 신원도 디지털 서명으로 보호됩니다. 따라서 서명은 법적으로 소유자와 연결되며 무시할 수 없습니다.

일반적으로 P2P 계층이라고 하는 네트워크 계층은 노드 간의 통신을 담당합니다. 검색, 트랜잭션 및 블록 전파는 모두 네트워크 계층에서 처리됩니다. 전파 계층은 이 계층의 다른 이름입니다.

합의 계층

합의 계층은 블록체인 플랫폼의 존재에 매우 중요합니다. 합의 레이어는 Ethereum, Hyperledger 또는 기타 블록체인을 비롯한 모든 블록체인에서 가장 필요하고 중요한 레이어입니다. 합의 계층은 블록의 유효성을 검사하고 순서를 지정하며 모두가 동의하는지 확인하는 역할을 합니다.

애플리케이션 계층

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애플리케이션 계층

블록체인 네트워크는 이러한 애플리케이션의 백엔드 기술 역할을 하며 API를 통해 네트워크와 통신합니다. 스마트 계약, 기본 규칙 및 체인코드는 모두 실행 계층의 일부입니다.

트랜잭션이 애플리케이션 계층에서 실행 계층으로 이동하더라도 시맨틱 계층에서 검증되고 적용됩니다. 애플리케이션은 트랜잭션을 실행하고 블록체인 최종성을 보장하는 실행 레이어에 명령을 내립니다.

첫 번째 레벨 제목

블록체인 레이어 설명

레이어 0

블록체인 레이어 제로는 블록체인을 현실로 만드는 데 도움이 되는 구성 요소로 구성됩니다. 비트코인, 이더리움 및 기타 블록체인 네트워크가 작동하도록 하는 기술입니다. Tier 0 구성 요소에는 Tier 1이 원활하게 작동할 수 있도록 해주는 인터넷, 하드웨어 및 연결이 포함됩니다.

레벨 1

이것은 불변성을 기반으로 하는 보안의 기본 계층입니다. Ethereum 네트워크 또는 레이어 1은 사람들이 Ethereum이라고 말할 때 암시하는 것입니다. 이 계층은 합의 프로세스, 프로그래밍 언어, 블록 시간, 분쟁 해결, 블록체인 네트워크의 기본 기능을 유지하는 규칙 및 매개 변수를 담당합니다. 구현 계층이라고도 합니다. 비트코인은 레이어 1 블록체인의 예입니다.

레벨 1 질문

이러한 확장 솔루션을 함께 사용하면 네트워크 처리량이 증가합니다. 하지만 블록체인 사용자가 늘어남에 따라 1계층은 부족해 보인다. 구식이고 서투른 작업 증명 합의 프로세스는 여전히 레이어 1 블록체인에서 사용됩니다.

이 방법은 다른 방법보다 안전하지만 속도에 제한이 있습니다. 광부는 암호화 알고리즘을 해결하기 위해 컴퓨팅 성능을 사용해야 합니다. 따라서 장기적으로 더 많은 컴퓨팅 성능과 시간이 필요합니다. 또한 사용자 수가 증가함에 따라 레이어 1 블록체인의 작업 부하도 증가합니다. 결과적으로 처리 속도와 용량이 느려집니다.

가능한 해결책

권한 증명은 Ethereum 2.0이 채택할 또 다른 합의입니다. 이 합의 방법은 네트워크 참가자의 담보에 대해 새로운 트랜잭션 데이터 블록을 인증하여 보다 효율적인 프로그램을 만듭니다.

샤딩은 계층 1 블록체인 문제의 부담에 대한 확장 솔루션입니다. 간단히 말해서 샤딩은 트랜잭션의 유효성을 검사하고 유효성을 검사하는 작업을 더 작고 관리하기 쉬운 청크로 나눕니다. 따라서 워크로드는 네트워크 전체에 분산되어 더 많은 노드의 컴퓨팅 성능을 사용할 수 있습니다. 네트워크는 이러한 샤드를 병렬로 처리하므로 여러 트랜잭션을 순차적으로 동시에 처리할 수 있습니다.

2 층

기본 계층 위에 있는 오버레이 네트워크를 L2 솔루션이라고 합니다. 프로토콜은 두 번째 계층을 활용하여 기본 계층에서 일부 상호 작용을 제거하여 확장성을 높입니다. 따라서 기본 블록체인 프로토콜의 스마트 계약은 입금 및 인출만 처리하고 오프체인 거래에 대한 규정 준수를 보장합니다. Bitcoin의 Lightning Network는 두 번째 레이어 블록체인의 예입니다.

그렇다면 레이어 1과 레이어 2 블록체인의 차이점은 무엇입니까? 블록체인은 분산형 생태계의 첫 번째 계층입니다. 두 번째 계층은 노드 수를 늘려 시스템 처리량을 늘리기 위해 첫 번째 계층과 함께 사용되는 타사 통합입니다. 현재 많은 2계층 블록체인 기술이 구현되고 있습니다.

레이어 2 확장 솔루션

레이어 2 프로토콜은 특히 PoW 네트워크의 확장 문제에 대한 가장 효과적인 솔루션임이 입증되면서 최근 몇 년 동안 폭발적으로 인기를 끌었습니다. 다음 섹션에서는 다양한 두 번째 계층 확장 솔루션에 대해 설명합니다.

중첩된 블록체인

중첩된 두 번째 레이어 블록체인은 서로 위에서 실행됩니다. 기본적으로 첫 번째 레이어는 설정을 설정하고 두 번째 레이어는 프로그래밍을 수행합니다. 단일 메인 체인에는 여러 블록체인 레이어가 있을 수 있습니다. 일반적인 비즈니스 구조라고 생각하시면 됩니다.

한 사람(예: 관리자)이 모든 작업을 수행하는 대신 경영진은 부하 직원에게 작업을 위임한 다음 작업이 완료되면 다시 경영진에게 보고합니다. 결과적으로 관리자의 업무량은 줄어들고 확장성은 높아집니다. 예를 들어, OMG Plasma 프로젝트는 이더리움 기본 프로토콜에 대한 보조 블록체인 역할을 하여 더 저렴하고 빠른 거래를 가능하게 합니다.

주 채널

오히려 다중 서명 또는 스마트 계약 메커니즘을 통해 보호되는 네트워크 인접 리소스입니다. 트랜잭션 또는 트랜잭션 배치가 상태 채널에서 완료되면 "채널"의 최종 "상태"와 모든 고유한 전환이 기본 블록체인에 게시됩니다.

사이드 체인

상태 채널의 예로는 Bitcoin의 Lightning Network와 Ethereum의 Raiden Network가 있습니다. 트릴레마에서 상태 채널은 더 높은 확장성을 대가로 일부 분산화를 포기합니다.

사이드 체인

사이드체인은 블록체인과 함께 실행되는 트랜잭션 체인으로 대량 트랜잭션에 사용됩니다. 사이드체인에는 속도와 확장성을 위해 조정할 수 있는 합의 방법이 있으며 유틸리티 토큰은 종종 사이드체인과 메인체인 간의 데이터 전송 메커니즘의 일부로 사용됩니다. 메인 체인의 주요 기능은 일반 보안 및 분쟁 해결을 제공하는 것입니다.

요약

롤업은 레이어 1 네트워크 외부에서 트랜잭션을 실행한 다음 트랜잭션의 데이터를 레이어 2 블록체인에 업로드하는 레이어 2 블록체인 확장 솔루션입니다. 첫 번째 레이어는 데이터가 기본 레이어에 있기 때문에 요약을 안전하게 유지할 수 있습니다.

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3층

응용 프로그램 계층은 종종 계층 3 또는 L3라고 합니다. L3 항목은 통신 채널의 기술적 측면을 숨기면서 사용자 인터페이스 역할을 합니다. L3 애플리케이션은 블록체인 아키텍처의 계층 구조에서 설명한 것처럼 실제 세계에서 블록체인 적용 가능성을 제공합니다.

블록체인으로 이어지는 분산 데이터 스토리지가 직면한 문제는 블록체인으로 전달됩니다. 이러한 어려움과 관련 문제를 더 잘 이해하기 위해 "블록체인 트릴레마"라는 용어를 만들어 그룹화했습니다. "트릴레마"라는 용어가 여전히 존재하지만 블록체인 트릴레마는 추측일 뿐입니다. 가설은 이전 데이터를 기반으로 정확했을 수 있지만 입증되거나 반증되지 않았습니다. 레이어 1 및 레이어 2 솔루션이 어느 정도 성공했지만 더 많은 연구가 필요합니다.

결론적으로

첫 번째 레벨 제목

결론적으로

블록체인 비즈니스가 현재 암호화폐 주류를 채택하지 않는 이유 중 하나는 확장성입니다. 암호화폐에 대한 수요가 증가함에 따라 블록체인 프로토콜을 확장해야 한다는 압박도 커질 것입니다. 두 블록체인 수준 모두 고유한 한계가 있기 때문에 궁극적인 솔루션은 확장성 트릴레마를 해결할 수 있는 시스템을 개발하는 것입니다.

첫 번째 레이어는 분산 시스템의 기초이기 때문에 중요합니다. 하부 블록체인의 확장성 문제는 두 번째 레이어 프로토콜을 통해 해결됩니다. 안타깝게도 대부분의 레이어 3 프로토콜(DApp)은 현재 레이어 2를 거치지 않고 레이어 1에서만 작동합니다. 이러한 시스템이 우리가 원하는 대로 작동하지 않았다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

레이어 3 애플리케이션은 블록체인의 실제 사용 사례를 개발하는 데 도움이 되므로 매우 중요합니다. 그러나 기존 네트워크에 비해 기본 블록체인만큼 많은 가치를 포착하지는 못할 것입니다.

번역가의 메모:

블록체인 구조는 데이터 레이어, 네트워크 레이어, 컨센서스 레이어, 인센티브 레이어, 애플리케이션 레이어 총 5개의 레이어로 구성되어 있습니다. 이더리움에서 스마트 계약이 빠르게 증가함에 따라 블록체인 시스템은 새로운 구조를 구축했습니다. 즉, 인센티브 계층과 애플리케이션 계층 사이에 계약 계층이 추가되었습니다. 그러나 블록체인의 트릴레마로 인해 확장성은 항상 극복할 수 없는 문제였습니다. 점점 더 많은 사용자가 블록체인에 진입함에 따라 더 많은 계층이 구조에 도입될 수 있습니다.@Forest_Ventures

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