하루 동안 전 세계가 인터넷 없이 살게 된다면 비트코인은 어떻게 될까요?

원작자: 리암 '아키바' 라이트

Chopper, Foresight News의 원문 번역

단 하루 만에 전 세계 인터넷 백본이 붕괴된다고 상상해보세요.

인간의 실수, 치명적인 소프트웨어 취약점, 악성 컴퓨터 바이러스 또는 직접적인 군사적 갈등 등 세계를 연결하는 물리적 인터넷 허브가 갑자기 마비된다면 비트코인은 어떤 운명을 맞이하게 될까요?

프랑크푸르트, 런던, 버지니아, 싱가포르, 마르세유가 동시에 인터넷 접속을 잃는다면 비트코인 네트워크는 세 개의 별도 구역으로 분할될 것입니다.

대서양, 지중해, 주요 태평양 항로를 통한 통신은 중단되고, 아메리카, 유럽 및 아프리카, 중동, 아시아 및 태평양은 네트워크 연결이 복구될 때까지 각각 독립적인 무역 역사를 형성하게 될 것입니다.

각 파티션 내에서 채굴자는 남은 컴퓨팅 능력에 따라 블록을 계속 생산합니다.

10분마다 블록을 생성한다는 목표를 기준으로, 해시율의 45%를 차지하는 지역은 시간당 약 2.7개의 블록을 생성하고, 해시율의 35%를 차지하는 지역은 시간당 약 2.1개의 블록을 생성하며, 해시율의 20%를 차지하는 지역은 시간당 약 1.2개의 블록을 생성합니다. 노드는 파티션 간에 블록 헤더나 거래 데이터를 교환할 수 없으므로, 각 지역은 상대방의 동의 없이 독립적으로 유효한 블록체인으로 확장됩니다.

궁극적으로 시간과 컴퓨팅 능력의 분배가 변화함에 따라 자연스러운 포크의 길이는 계속해서 늘어날 것입니다.

이러한 분할 리듬은 필연적으로 체인 분할로 이어집니다. 각 지역에 대략적인 해시레이트 비율을 할당했습니다. 아메리카 45%, 아시아 및 오세아니아 35%, 유럽 및 아프리카 20%로 설정하여 시뮬레이션 벤치마크로 사용했습니다.

아메리카 지역은 2시간마다 약 6개의 새로운 블록을 추가하고, 아시아 태평양 지역은 약 4~5개의 새로운 블록을 추가하며, 유럽-아프리카 지역은 약 2~3개의 새로운 블록을 추가합니다.

하루가 지나면 체인 분할 블록의 수가 100개를 초과하게 되는데, 이는 정상적인 재편 범위를 벗어나므로 서비스에서는 구역 확인을 임시 확인으로 처리하게 됩니다.

실패한 파티션의 잠재적 재구성 깊이는 격리 시간에 따라 선형적으로 증가합니다.

로컬 메모리 풀은 즉시 분할됩니다. 뉴욕에서 전송된 거래는 싱가포르에 도달할 수 없으므로, 발신자 파티션 외부의 수신자는 네트워크가 복구될 때까지 해당 거래를 전혀 볼 수 없습니다.

각 파티션 내 거래 수수료 시장은 지역적 특성을 보입니다. 사용자들은 제한된 블록 공간을 두고 해당 지역의 해시레이트와 경쟁하기 때문에, 해시레이트는 낮지만 수요가 높은 지역에서 거래 수수료가 가장 빠르게 상승합니다.

거래 확인이 글로벌 확정성을 잃으면 거래소, 결제 처리업체 및 보관 지갑은 일반적으로 인출과 체인상 결제를 중단합니다. 라이트닝 네트워크 상대방은 불확실성에 직면하게 됩니다. 소수 지분 분할로 확인된 거래는 무효화될 수 있습니다.

네트워크 복구 후 자동 조정

네트워크 연결이 복구되면 노드는 자동 조정 프로세스를 시작합니다. 각 노드는 서로 다른 블록체인을 비교한 다음 누적 작업 부하가 가장 큰 유효한 체인으로 재구성합니다.

실제 비용은 주로 세 가지 측면에 반영됩니다.

• 재구성으로 인해 소수 분할의 블록이 무효화될 수 있으며, 무효화의 깊이는 분할 기간에 따라 달라집니다.
• 실패한 체인에서만 확인된 거래는 다시 브로드캐스트되고 우선순위가 지정되어야 합니다.
• 거래소와 보관소는 서비스를 재개하기 전에 추가적인 운영 점검을 실시해야 합니다.

24시간 네트워크 분할 동안, 연결이 복구된 후 소수 분할 블록 중 수십 개에서 수백 개 블록이 고아가 될 수 있습니다. 관련 서비스 또한 메모리 풀을 재구축하고, 잔액을 재계산하고, 출금 기능을 복구하는 데 몇 시간이 더 소요될 것입니다.

법정 통화 채널, 규정 준수 검사 및 채널 관리에는 수동 검토가 필요하기 때문에 경제 활동의 완전한 정상화가 프로토콜 수준보다 뒤처지는 경우가 많습니다.

허브 수가 아닌 "도달 가능한 해시 속도 백분율"을 사용하여 격리 상태를 시뮬레이션하면 동적 변경 사항을 더 쉽게 이해할 수 있습니다.

• 해시율의 30%가 분리된 상태에서, 소수 분할은 시간당 약 1.8개의 블록을 생성합니다. 이는 해당 분할 내의 표준 6-확인 결제가 약 3시간 20분 후에 무효화될 위험이 있음을 의미합니다. 네트워크의 나머지 70%가 더 긴 체인을 구축할 경우, 이 6개 블록은 고아 블록이 될 수 있습니다.
• 거의 50/50으로 분할된 시나리오에서는 두 파티션의 누적 작업 부하가 비슷합니다. 짧은 분할이라도 양측 모두 "확인된" 경쟁 거래 내역을 갖게 되며, 재연결 후 결과는 무작위입니다.
• 80/20 분할 시나리오에서는 대부분 다수 분할이 승리합니다. 소수 분할에서 하루에 생성된 약 29개의 블록은 병합 중에 격리되어 해당 지역에서 확인된 많은 거래가 취소됩니다.

재편성 위험은 "시간"과 "소수자 분할 해시율"의 산물입니다. 가장 위험한 상황은 "장기 격리 + 거의 동일한 해시율 분할"입니다.

기존 인성 도구의 역할

현재 네트워크 복원력을 개선하는 데 사용할 수 있는 다양한 도구가 있으며, 이러한 도구는 네트워크 중단의 실제 영향에 영향을 미칩니다.

위성 다운링크, 고주파 무선 릴레이, 지연 허용 네트워크, 메시 네트워크, Tor 브리징과 같은 대체 전송 방법을 사용하면 손상된 경로를 통해 블록 헤더를 전송하거나 거래 흐름을 간소화할 수 있습니다.

이러한 경로는 대역폭이 좁고 지연 시간이 길지만 간헐적인 파티션 간 데이터 전송조차도 일부 블록과 트랜잭션이 다른 파티션으로 확산되도록 하여 포크 깊이를 줄일 수 있습니다.

채굴 풀의 노드 상호 연결의 다양성과 지리적 분포로 인해 일부 데이터가 사이드 채널을 통해 전 세계적으로 전송될 확률이 높아질 수 있으며, 이로 인해 백본 네트워크가 복구될 때 재구성의 깊이와 기간이 제한될 수 있습니다.

따라서 네트워크가 분할되는 동안 시장 참여자를 위한 운영 원칙은 간단하고 명확합니다.

• 지역 간 결제가 중단되고, 모든 거래 확인은 임시로 처리되며, 급증하는 현지 거래 수수료에 대응하여 수수료 추정 메커니즘이 최적화되었습니다.
• 거래소는 출금이 중단될 때 보유금 증명 모드로 전환하고, 소수자 분열 위험을 해결하기 위해 확인 임계값을 확장하고, 격리 기간에 따라 필요한 확인 횟수를 설정하는 등 명확한 정책을 발표할 수 있습니다.
• 지갑은 사용자에게 지역적 최종성 위험에 대해 명확하게 알려야 하며, 자동 채널 재조정을 비활성화하고, 네트워크가 복구되면 재방송을 위해 시간에 민감한 거래를 대기열에 넣어야 합니다.
• 채굴자는 다양한 상류 연결을 유지해야 하며, 조정 과정에서 표준 "가장 긴 체인 선택 규칙"을 수동으로 수정하지 않아야 합니다.

설계 관점에서 보면 프로토콜 자체는 지속 가능합니다. 즉, 노드가 다시 연결되면 누적 작업 부하가 가장 큰 체인으로 자동으로 수렴됩니다.

그러나 분단 기간 동안에는 사용자 경험이 크게 저하될 것입니다. 왜냐하면 경제적 성과는 전 세계 데이터의 지속적인 보급에 달려 있기 때문입니다.

최대 하루 동안 지속되는 다중 허브 장애라는 최악의 시나리오에서 가장 가능성 있는 결과는 다음과 같습니다. 국경 간 가용성이 일시적으로 붕괴되고, 거래 수수료가 급격하고 고르지 않게 증가하며, 지역 확인을 무효화하는 심각한 구조 조정이 발생합니다.

네트워크가 복구되면 소프트웨어가 원장을 확실하게 복구하고, 운영 검사가 완료된 후 모든 관련 서비스가 완전히 작동 상태로 복구됩니다.

마지막 단계는 승리한 체인의 잔액과 거래 내역이 일치하면 출금과 Lightning Network 액세스를 다시 여는 것입니다.

만약 그 부서가 결코 수리될 수 없다면

서두에 언급된 백본 네트워크 허브를 복구할 수 없다면 어떻게 될까요? 이러한 디스토피아적 시나리오에서는 우리가 아는 비트코인은 더 이상 존재하지 않게 될 것입니다.

그 대신, 독립적인 비트코인 네트워크처럼 기능하는 영구적인 지리적 분할이 존재합니다. 즉, 동일한 규칙을 공유하지만 서로 통신할 수 없습니다.

각 파티션은 채굴을 계속 진행하고, 자체 속도에 맞춰 난이도를 조정하며, 자체적인 경제 시스템, 주문장, 수수료 시장을 구축할 것입니다. 연결을 복구하거나 단일 체인 선택을 수동으로 조정하지 않으면, 여러 파티션의 거래 내역을 조정할 수 있는 메커니즘이 존재하지 않을 것입니다.

합의 및 난이도 조정

각 파티션이 2016개 블록에 대한 다음 난이도 조정을 완료하기 전에는 도달 가능한 해시레이트에 따라 블록 생성 시간이 빨라지거나 느려질 수 있습니다. 조정 후 각 파티션의 로컬 블록 생성 시간은 약 10분으로 안정화됩니다.

이전 해시율 추정치를 기준으로 각 파티션의 첫 번째 난이도 조정 시점은 다음과 같습니다.

초기 조정 후 각 파티션은 약 10분의 블록 생산 시간을 유지한 후 독립적으로 절반으로 줄어들고 난이도가 조정됩니다.

대양을 통한 연결이 없다면 각 지역이 첫 번째 어려운 재목표에 도달하는 데 각각 31일, 40일, 70일이 걸릴 것입니다.

첫 번째 난이도 조정 전에는 난이도 절반이 각기 다른 비율로 이루어졌기 때문에 각 지역의 절반 날짜는 실제 시간과 점차 달라질 것입니다.

공급 및 비트코인 정의: 수수료, 메모리풀 및 지불

각 파티션 내에서 체인당 2,100만 개의 코인 공급 한도는 그대로 유지됩니다. 그러나 전 세계적으로 모든 파티션의 총 비트코인 공급량은 2,100만 개를 초과하게 됩니다. 각 체인이 블록 보상을 독립적으로 분배하기 때문입니다.

이로 인해 경제적 수준에서 서로 호환되지 않는 세 가지 BTC 자산이 생성됩니다. 즉, 주소와 개인 키는 공유하지만 사용되지 않은 거래 출력(UTXO) 세트가 서로 다릅니다.

개인 키는 모든 지역의 토큰을 동시에 제어할 수 있습니다. 사용자가 두 지역에서 동일한 UTXO를 사용하면 두 거래 모두 해당 로컬 체인에서 유효하며 궁극적으로 "분할 토큰"을 형성합니다. 분할 전 기록은 동일하지만 분할 후 기록은 완전히 다릅니다.

• 메모리 풀은 영구적으로 로컬화되어 파티션 간 결제가 전파되는 것을 방지합니다. 다른 파티션의 사용자에게 결제를 시도해도 수신자에게 도달하지 않습니다.
• 거래 수수료 시장은 국소적 균형에 도달할 것입니다. 첫 번째 난이도 조정 전 장기간에는 해시율이 작은 파티션의 용량이 더 부담을 받게 되며, 난이도 조정 후 정상으로 돌아갈 것입니다.
• 여러 파티션을 넘나드는 라이트닝 네트워크 채널은 라우팅될 수 없습니다. 해시 타임 잠금 계약(HTLC)이 시간 초과되고, 상대방이 거래 약정을 발행하며, 채널을 닫는 것은 로컬 파티션 내에서만 유효하므로, 파티션 간 유동성이 정체됩니다.

보안, 시장 및 인프라

각 파티션의 보안 예산은 로컬 해시레이트와 거래 수수료의 합계와 같습니다. 해시레이트가 상위 20%에 불과한 지역의 경우, 해당 지역을 공격하는 데 드는 비용은 기존 글로벌 네트워크보다 훨씬 낮습니다.

장기적으로 채굴자들은 "토큰 가격이 더 높고 에너지 비용이 더 낮은" 파티션으로 이전할 수 있으며, 이로 인해 각 파티션의 보안 환경이 바뀔 수 있습니다.

블록 헤더가 파티션 간에 전송될 수 없기 때문에 한 파티션의 공격자는 다른 파티션의 거래 내역을 조작할 수 없으므로 공격 범위가 특정 영역으로 제한됩니다.

• 거래소는 지역화되고 거래 쌍 코드도 차별화될 것입니다. 실제로는 BTC-A(아메리카 버전), BTC-E(유럽 및 아프리카 버전), BTC-X(아시아 및 오세아니아 버전)와 같이 가격이 다를 것입니다. 다만 각 지역에서는 여전히 BTC라고 부를 것입니다.
• 법정화폐 입출금 채널, 수탁 서비스, 파생상품 시장, 결제 네트워크는 특정 지역의 체인에 집중될 것입니다. 지수 제공업체와 데이터 서비스 제공업체는 각 플랫폼에 대해 단일 체인을 선택하거나 여러 지역 체인의 집계된 데이터를 게시해야 합니다.
• 글로벌 데이터 소스에 의존하는 크로스체인 자산과 오라클은 실패하거나 지역 버전으로 분할됩니다.

프로토콜 규칙은 파티션 내 조정 변경 없이도 일관성을 유지하지만, 한 파티션에서 업그레이드해도 다른 파티션에는 적용되지 않아 장기적으로 규칙 집합이 점진적으로 달라지게 됩니다.

마이닝 풀 소프트웨어, 블록 탐색기, 지갑은 각 파티션마다 독립적인 인프라를 구축해야 합니다. 수동 전략 없이는 멀티호밍 서비스가 체인 간 잔액을 조정할 수 없습니다.

허브 연결 없이 파티션을 재구성할 수 있나요?

통신 경로를 복구할 수 없다면 프로토콜 수준에서의 융합은 불가능합니다.

단일 원장으로 복귀하는 유일한 방법은 사회적, 운영적 수단을 통해서입니다. 예를 들어, 모든 당사자가 체인의 특정 분할을 정통 분할로 선택하도록 조정하는 한편, 다른 분할의 거래는 포기하거나 다시 실행하는 것입니다.

몇 주 동안 심각한 의견 불일치가 발생한 후, 자동 재조직을 통해 단일 체인으로 돌아가는 것은 더 이상 실행 가능하지 않습니다.

주요 작동 포인트

영구적인 분할은 "분할 이전 기록을 공유하는 하드 포크"로 처리해야 합니다.

• 분할된 토큰을 안전하게 사용할 수 있도록 개인 키를 신중하게 관리하세요.
• 여러 파티션에서 실수로 거래가 재생되는 것을 방지하기 위해 단일 지역에만 고유한 거래 출력만 사용합니다.
• 각 지역별로 독립적인 회계, 가격 책정 메커니즘, 위험 관리 시스템을 구축합니다.

채굴자, 거래소, 보관자는 기본 분할을 선택하고, 체인 식별자를 발행하고, 각 체인에 대한 입금 및 출금 정책을 수립해야 합니다.

간단히 말해, 백본 허브가 복구될 수 없고 통신 격차를 메울 대체 경로가 없다면 비트코인은 사라지지 않을 것입니다. 비트코인은 결코 재결합될 수 없는 여러 개의 독립적인 비트코인 네트워크로 진화할 것입니다.