Vitalik이 직접 선택한 경로 Epoch 및 슬롯: Ethereum에 대한 더 빠른 거래 확인 시간 제공

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컴파일 | 오데일리 플래닛 데일리 난지

좋은 블록체인 사용자 경험의 중요한 속성 중 하나는 빠른 거래 확인 시간 입니다. 오늘날 이더리움은 5년 전보다 훨씬 개선되었습니다. EIP-1559와 PoS(The Merge)로 전환한 후 안정적인 블록 시간 덕분에 L1 사용자가 보낸 거래는 일반적으로 5~20초 이내에 확인될 수 있으며 이는 신용 카드로 결제하는 경험과 거의 동일합니다 . 그러나 사용자 경험을 더욱 향상시키는 데에는 가치가 있으며 일부 애플리케이션에서는 수백 밀리초 이하의 지연 시간이 필요할 수도 있습니다. 이 글에서는 이더리움의 거래 확인 시간을 개선하기 위한 몇 가지 실용적인 옵션을 살펴보겠습니다 .

기존 아이디어 및 기술 개요

단일 슬롯 최종성

현재 이더리움의 Gasper 합의는 단일 슬롯(Slot)과 Epoch 아키텍처를 사용합니다. 12초마다 한 슬롯, 검증인의 하위 집합이 체인의 선두에 투표하고, 32개 슬롯(6.4분)마다 모든 검증인은 한 번 투표할 기회를 갖습니다. 그런 다음 이러한 투표는 PBFT와 유사한 합의 알고리즘의 메시지로 재해석되어 두 에포크(12.8분) 후에 최종성이라는 매우 강력한 경제적 보장을 제공합니다.

(Odaily Note: 구체적인 원칙에 대한 자세한 내용은 " 이더리움 POS 작동 원리에 대한 자세한 설명: 에포크, 슬롯 및 비콘 블록 " 을 참조하세요 .)

지난 몇 년 동안 우리는 현재 접근 방식에 점점 더 불만족스러워졌습니다. 여기에는 두 가지 주요 이유가 있습니다. 첫째, 방법이 복잡하고 슬롯 간 투표 메커니즘과 Epoch 간 최종 메커니즘 사이에 많은 상호 작용 버그가 있으며 둘째, 12.8분이 너무 길어서 아무도 원하지 않습니다. 그렇게 오래 기다리세요.

SSF(Single Slot Finality)는 이 아키텍처를 Tendermint 합의와 유사한 메커니즘으로 대체합니다. 여기서 블록 N은 블록 N+ 1이 생성되기 전에 마무리됩니다. Tendermint와의 주요 차이점은 " 비활성 누출 " 메커니즘을 유지한다는 것입니다. 이를 통해 유효성 검사기의 1/3 이상이 오프라인인 경우 체인이 계속 실행되고 복구될 수 있습니다.

(Odaily 참고: 비활성 누출은 오랫동안 비활성 상태인 검증자를 처벌하기 위해 설계된 PoS의 메커니즘입니다. 일단 비활성으로 표시되면 스테이킹된 ETH는 계속해서 불이익을 받게 됩니다.

Tendermint는 신속한 거래 확인을 가능하게 하고 일부 노드가 악의적이거나 오프라인인 경우에도 블록체인 시스템이 계속 정상적으로 작동할 수 있도록 보장하는 효율적이고 안전한 비잔틴 내결함성 합의 알고리즘입니다. )

단일 슬롯 최종성의 주요 과제는 각 이더리움 스테이커가 12초마다 두 개의 메시지를 게시해야 한다는 점이며, 이는 체인에 상당한 부하를 줍니다. 최근 Orbit SSF 제안을 포함하여 이 문제를 완화할 수 있는 몇 가지 기발한 아이디어가 있습니다. 이는 사용자 경험을 개선하기 위해 "최종성" 속도를 크게 향상시키지만 사용자가 5~20초를 기다려야 한다는 사실은 변하지 않습니다.

(평상시 참고: 완결성과 블록으로 패키징되어 확정되는 트랜잭션은 동일한 이벤트가 아닙니다. 트랜잭션이 확정되었지만 완결성에 도달하지 못한 경우 포크 또는 롤백이 발생할 수 있습니다.)

롤업 사전 확인

이더리움은 지난 몇 년 동안 롤업 중심 로드맵을 따라 이더리움 기본 계층(L1)을 설계하여 데이터 가용성 및 기타 기능을 지원하고 롤업, 유효성 검사 및 플라즈마와 같은 L2 프로토콜에서 사용할 수 있게 되었습니다. 더 큰 규모로 사용자에게 이더리움과 동일한 수준의 보안을 제공합니다.

이로 인해 이더리움 생태계 내에서 우려 사항이 분리됩니다. 이더리움 L1은 검열 저항, 신뢰성, 안정성, 특정 기본 계층의 핵심 기능 유지 및 개선에 중점을 두는 반면, L2는 다양한 문화와 기술을 통해 보다 직접적으로 소통하는 데 중점을 둡니다. 사용자에게. 하지만 이 경로로 가면 피할 수 없는 문제가 발생합니다. L2는 사용자에게 5~20초보다 빠른 확인을 제공하려고 합니다.

지금까지는 적어도 이론적으로는 "분산형 주문자"라는 자체 네트워크를 만드는 것이 L2의 책임이었습니다. 소규모 검증인 그룹은 수백 밀리초마다 블록에 서명하고 해당 블록 뒤에 지분을 걸 수 있습니다. 결국 이러한 L2 청크의 헤더 파일은 L1에 게시됩니다.

그러나 L2 검증자 세트는 "사기"를 범할 수 있습니다. 그들은 먼저 블록 B 1에 서명한 다음 충돌하는 블록 B 2에 서명하고 B 1 이전에 체인에 커밋할 수 있습니다. 그러나 만약 그렇게 한다면 그들은 잡혀서 담보자산을 잃게 될 것입니다. 우리는 실제로 중앙 집중식 버전의 실제 사례를 보았지만 반면에 롤업은 분산 정렬 네트워크를 개발하는 데 속도가 느렸습니다. 모든 L2를 분산화하도록 요구하는 것은 불공평하다고 주장할 수 있습니다. 우리는 롤업이 완전히 새로운 L1을 생성하는 것과 거의 동일한 작업을 수행하도록 요구하고 있습니다. 따라서 Justin Drake는 모든 L2(L1뿐만 아니라)가 공유된 이더리움 전체 사전 확인 메커니즘인 기본 사전 확인을 사용하는 방법을 홍보해 왔습니다.

기본 사전 확인

기반 사전 확인 접근 방식은 이더리움 제안자가 MEV와 관련된 매우 정교한 참가자라고 가정합니다. 사전 확인 기반 접근 방식은 이러한 복잡한 제안자가 사전 확인 서비스 제공에 대한 책임을 수락하도록 장려함으로써 이러한 복잡성을 활용합니다.

이 접근 방식의 기본 아이디어는 사용자가 추가 수수료를 제공하여 거래가 다음 블록에 포함될 것이라는 즉각적인 보장과 해당 거래 실행 결과에 대한 청구를 보장할 수 있는 표준화된 프로토콜을 만드는 것입니다. 제안자가 사용자에게 한 약속을 어길 경우 제안자는 삭제될 수 있습니다.

명시된 바와 같이 L1 거래는 사전 확인을 기반으로 보장됩니다. 롤업이 "기반"인 경우 모든 L2 블록은 L1 트랜잭션이므로 동일한 메커니즘을 사용하여 모든 L2에 대한 사전 확인을 제공할 수 있습니다.

(Odaily 참고: 이더리움 제안자는 수수료 메커니즘을 사용하여 일련의 거래를 묶음으로 묶고 블록으로 패키징하여 거래 실행과 순서를 보장할 수 있습니다. 예를 들어 잘 알려진 클립을 통해 구매 전 구매를 보장할 수 있습니다. 여기서 Vitalik이 제안한 계획은 개념적으로 일관되며, 실행 속도를 높이기 위해 이 제안자를 통해 거래 결과를 미리 잠급니다.)

우리는 실제로 무엇을 보고 있는 걸까요?

단일 슬롯 최종성을 달성한다고 가정합니다. 우리는 Orbit과 유사한 기술을 사용하여 슬롯당 서명하는 검증인 수를 줄이지만 최소 32 ETH 스테이킹을 줄이는 주요 목표를 달성할 수 있도록 너무 많이 사용하지는 않습니다. 슬롯 시간은 16초까지 늘릴 수 있으며, 롤업 사전 확인이나 기본 사전 확인을 통해 사용자에게 보다 빠른 확인을 제공합니다. 결국 우리는 획기적인 슬롯 아키텍처를 갖게 됩니다.

획기적인 아키텍처를 피하기 어려운 것처럼 보이는 데에는 심오한 철학적 이유가 있습니다. 가장 높은 수준의 "경제적 최종성"을 가진 항목에 대한 합의에 도달하는 것보다 대략적으로 동의하는 데 시간이 덜 걸립니다.

간단한 이유는 노드 수 때문입니다. 이제 극도로 최적화된 BLS 집계와 곧 출시될 ZK-STARK로 인해 이전의 선형 분산화/최종성 시간/오버헤드 트레이드오프가 경미해 보이지만 다음 이유는 무시할 수 없습니다.

• "대략적인 합의"에는 소수의 노드만 필요한 반면, 경제적 최종성에는 대다수의 노드가 필요합니다.

• 노드 수가 일정 크기를 초과하면 서명을 수집하는 데 더 많은 시간을 투자해야 합니다.

오늘날 이더리움에서 12초 슬롯은 블록 게시 및 배포, 증명, 증명 집계의 세 가지 하위 슬롯으로 나뉩니다. 증명자 수가 크게 줄어들면 하위 슬롯을 2개로 줄이고 슬롯 시간을 8초로 사용할 수 있습니다. 더 현실적이고 더 큰 또 다른 요소는 노드의 "품질"입니다. 또 다른 더 큰 요소는 노드의 "품질"입니다. 대략적인 합의에 도달하기 위해 특정 노드 하위 집합을 사용할 수도 있고 최종성을 결정하기 위해 전체 유효성 검사기 집합을 사용할 수도 있다면 이 시간을 약 2초로 단축할 수 있습니다.

따라서 제 생각에는 에포크 앤 슬롯 아키텍처가 확실히 정확하지만 모든 에포크 앤 슬롯 아키텍처가 동일한 것은 아니며 디자인 공간을 더 완벽하게 탐색하는 데 가치가 있습니다. 추가 연구에 가치가 있는 방향은 Gasper만큼 긴밀하게 결합되어 있지는 않지만 두 메커니즘 간의 우려를 더욱 강력하게 분리하는 것입니다.

L2는 무엇을 해야 합니까?

제 생각에는 L2에는 현재 세 가지 합리적인 전략이 있습니다.

• 기술적으로나 영적으로 모두 "기반"입니다. 즉, 이더리움 기본 레이어의 기술적 특성과 그 가치(높은 분산화, 검열 저항 등)를 최적화합니다. 가장 간단한 형태로 이러한 롤업을 "브랜드 샤드"로 생각할 수 있지만 새로운 가상 머신 설계 및 기타 기술 개선 사항을 집중적으로 실험하여 훨씬 더 야심적일 수도 있습니다.

• “블록체인 발판을 갖춘 서버”가 되어 최대한 활용해보세요. 서버로 시작한 다음 서버가 규칙을 준수하는지 확인하기 위해 STARK 유효성 증명을 추가하는 경우, 공동 대량 인출 또는 주문자의 변경을 통해 사용자가 거래를 철회하거나 강제할 수 있는 권리와 집단 선택의 자유를 보장합니다. 투표하면 서버 효율성을 대부분 유지하면서 업링크의 이점을 대부분 얻을 수 있습니다.

  (Odaily Note: 스캐폴딩은 개발자가 빠르게 코딩을 시작할 수 있도록 프로젝트의 기본 구조와 코드 프레임워크를 자동으로 생성하는 도구 또는 방법을 의미합니다.)

• 중간 지점: 100개의 노드가 있는 빠른 체인인 Ethereum은 추가적인 상호 운용성과 보안을 제공합니다. 이는 많은 L2 프로젝트에 대한 현재 사실상의 로드맵입니다.

일부 애플리케이션(예: ENS, 키 저장소, 일부 결제 프로토콜)의 경우 차단 시간은 12초이면 충분합니다. 이것이 적용되지 않는 애플리케이션의 경우 유일한 솔루션은 에포크 앤 슬롯 아키텍처입니다. 세 가지 경우에서 "에포크"는 Ethereum의 SSF이지만 위의 세 가지 경우마다 슬롯이 다릅니다.

• Ethereum 기반의 에포크 앤 슬롯 아키텍처

• 서버 사전 확인

• 위원회 사전 확인

핵심 질문은 '우리가 카테고리 1에 얼마나 잘 속할 수 있는가?'입니다. 특히나 정말 좋아지면 카테고리 3은 별 의미가 없을 것 같은 느낌이 듭니다. 모든 "기반" 솔루션은 플라즈마 및 유효성분과 같은 오프체인 데이터 L2에 적용할 수 없으므로 카테고리 2가 항상 존재합니다. 이더리움 기반의 에포크 앤 슬롯 아키텍처가 슬롯 시간을 1초로 줄일 수 있다면 Type 3의 공간은 훨씬 작아질 것입니다.

오늘날 우리는 이러한 질문에 대한 최종 답변과는 거리가 멀습니다. 핵심 질문은 블록 제안자가 얼마나 복잡해질 것인가인데, 이는 여전히 상당한 불확실성의 영역으로 남아 있습니다. Orbit SSF와 같은 디자인은 매우 참신하므로 Orbit SSF를 에포크 앤 슬롯의 에포크로 사용하는 것과 같은 계획의 디자인 공간은 여전히 완전히 탐구할 가치가 있습니다. 옵션이 많을수록 L1 및 L2 사용자를 위해 더 나은 작업을 수행할 수 있으며 L2 개발자의 삶을 더 쉽게 만들 수 있습니다.