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원래 제목: "Data Availability in Layer-2 Blockchains》
원문 편집: Lynch, Chain Catcher
블록체인 데이터 가용성
최신 이더리움 샤딩 로드맵은 실행 샤딩보다 데이터 샤딩을 우선시하므로 이더리움 데이터 처리량이 크게 증가합니다. 또한 모듈식 블록체인은 롤업, 의지 및 유효성, 데이터 가용성 솔루션을 탐구합니다. 다음은 블록체인 데이터 가용성에 대한 최신 논의 및 동향입니다.
블록체인 및 암호화폐 공간에 관련된 사람이라면 누구나 이 맥락에서 블록체인 데이터 가용성이 무엇을 의미하는지 궁금할 것입니다.
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블록체인 노드 시작하기
블록체인의 데이터 구조에는 블록체인이 포함되어 있으며 블록체인의 각 블록은 블록 헤더와 트랜잭션 데이터 목록의 두 부분으로 구성됩니다.
블록 헤더는 트랜잭션의 Merkle 루트와 같은 블록의 기본 정보를 포함하는 블록의 메타데이터입니다.
트랜잭션 섹션의 블록에는 실제 트랜잭션이 포함됩니다.
데이터 가용성 문제
데이터 가용성 문제
데이터 가용성의 문제는 보안, 확장성 및 분산화라는 블록체인 트릴레마입니다.
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데이터 가용성에 대한 공격
블록체인 데이터 가용성 공격은 불량 노드가 블록 헤더를 브로드캐스트하지만 잘못된 트랜잭션이 포함된 부분 블록을 유지할 때 발생합니다.전체 블록체인을 다운로드하고 저장할 수 있는 정직한 풀 노드는 일부 데이터를 사용할 수 없다는 것을 알고 있지만 리소스가 제한되어 있고 전체 블록체인 데이터에 액세스할 수 없는 라이트 노드에 이를 증명할 공식적인 메커니즘이 부족합니다. 따라서 사이드체인과 샤드 블록체인 전략 모두 데이터 가용성 공격에 취약합니다. 사이드체인 네트워크(또는 샤드)의 불량 노드는 이 공격에서 블록 데이터를 다른 노드로 전송하지 않고 블록의 해시를 신뢰할 수 있는 블록체인에 제출합니다.
데이터 가용성 공격은 원래 블록체인 라이트 클라이언트의 맥락에서 제안된 블록체인 분야에서 잘 알려진 문제입니다. Vitalik은 나중에 그것을 대중화했습니다. 모든 라이트 노드는 블록 헤더를 저장하고 pow 요구 사항을 확인합니다. 그들은 전체 노드에 의존하여 블록을 검증하고 잘못된 블록에서 사기 증거를 제공합니다.
라이트 노드의 경우 데이터 가용성 공격은 치명적이지 않습니다. 일반적으로 광부는 전체 노드에서도 작동합니다. 블록을 사용할 수 없으면 무시하고 동시에 채굴합니다(즉, 상위 블록에서). 정직한 채굴자는 블록에 접근할 수 없는 한 블록을 구축하지 않을 것입니다. 그것은 결국 가장 긴 사슬을 끊을 것입니다. 이때 라이트 노드는 이러한 블록을 자동으로 무시합니다. 이 공격은 보조 블록체인 및 샤드와 관련하여 더욱 중요합니다.
데이터 가용성 문제
데이터 가용성 문제
블록체인의 데이터 가용성 문제는 다음과 같은 질문을 제기합니다. 새 블록이 생성될 때 블록에 포함된 모든 데이터가 실제로 네트워크에 브로드캐스트되는지 노드가 어떻게 결정할 수 있습니까? 블록체인 네트워크의 피어 노드는 새로 제안된 블록과 관련된 모든 데이터가 실제로 사용 가능한지 어떻게 결정합니까?
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데이터 가용성 공격 해결
모듈식 블록체인에서는 검증과 데이터 가용성의 분리로 인해 모듈식 블록체인에서 데이터 가용성을 보장하는 별도의 방법이 중요합니다. 롤업은 트랜잭션 증명을 제공하고 오프체인에서 새로운 상태를 계산하지만 데이터 가용성 문제를 방지하기 위해 여전히 특정 트랜잭션 데이터를 온체인에 게시해야 합니다. ZK-롤업은 주로 세 가지 주요 데이터 비트를 메인 체인에 게시합니다.
새로운 상태(루트 해시)에 대한 암호화 약속
암호화 증명(예: ZK-SNARK)은 새 상태가 초기 상태에 유효한 트랜잭션을 적용한 결과임을 확인합니다.
calldata 형식으로 배치의 각 트랜잭션에 대한 작은 데이터를 제공합니다.
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블록체인의 데이터 가용성 계층
블록체인의 데이터 계층은 블록체인의 데이터 구조와 물리적 저장 모두에 사용됩니다.블록체인 원장은 상호 연결된 블록 목록 또는 비대칭 암호화 방법을 사용하여 암호화된 Merkle 트리를 사용하여 설계되었습니다. 데이터 계층은 다음 부분으로 구성됩니다.
블록: 블록은 트랜잭션을 그룹으로 그룹화하고 네트워크 노드 간에 분산하는 데 사용되는 데이터 구조입니다. 채굴은 블록을 생성하는 과정입니다. 각 블록에는 블록의 적법성을 검증할 수 있는 메타데이터인 블록 헤더가 있습니다.
Merkel 트리 및 트랜잭션:블록체인에서 트랜잭션은 Merkel 트리의 일부로 유지됩니다. Merkel Tree는 전체 거래 세트의 디지털 지문을 생성하여 블록의 모든 거래를 집계하여 사용자가 거래가 포함되어 있는지 여부를 결정할 수 있도록 합니다. 각 리프 노드에는 트랜잭션의 데이터가 있는 반면 각 비리프 노드에는 이전 해시의 해시가 포함되어 있습니다. Merkel 트리는 이진법이며 홀수 개의 리프 노드가 필요합니다. 홀수 개의 트랜잭션이 있는 경우 최종 해시를 한 번 복사하여 짝수 개의 리프 노드를 생성합니다.
네트워크 계층:블록체인은 누구나 블록체인의 모든 정보를 다운로드하고 상호 작용할 수 있는 분산 네트워크를 사용합니다. P2P(Peer-to-Peer) 네트워크는 노드 전체에 트랜잭션을 분산/브로드캐스트합니다. 블록체인 플랫폼은 주로 중앙 집중식, 분산형 및 분산형의 세 가지 유형의 네트워크를 사용합니다.
물리적 계층:이 계층에는 블록체인 네트워크에서 노드로 작동하는 서버, 에지 노드 및 사물 인터넷(IoT) 장치가 포함됩니다. 이들은 일반적으로 피어 투 피어 네트워크를 통해 연결됩니다. 노드는 네트워크에 연결되어 있고 IP 주소가 있는 한 컴퓨터, 전화 또는 프린터와 같은 활성 전자 장치가 될 수 있습니다.
가상 레이어:하드웨어와 리소스를 가상 머신에 할당하기 위해 하드웨어 위에 있는 가상화 계층입니다.
합의 계층:이 계층은 브로드캐스트 트랜잭션에 대한 합의를 수립하기 위해 네트워크 내의 노드가 어떻게 반응해야 하는지를 지정하는 네트워크 규칙을 시행하는 역할을 합니다.
인센티브 계층:이 계층은 분산 네트워크의 노드 활동에 참여하여 합의를 달성하고 인센티브를 얻기 위해 노력합니다. 이 레이어의 사용 여부는 블록체인 프로토콜에서 사용하는 합의 메커니즘에 의해 결정됩니다.
계약 계층:블록체인 플랫폼이 데이터 피드, 스마트 계약, 오라클, DAO 및 상태 채널과 같은 다른 기술과 통합할 수 있도록 하는 서비스 및 선택적 구성 요소로 구성됩니다.
API 계층:블록체인 위에 API를 제공하고 타사 애플리케이션이 원장 및 스마트 계약과 통신할 수 있는 메커니즘을 제공합니다.
애플리케이션 계층:첫 번째 레벨 제목
기존 데이터 가용성 솔루션
전통적인 데이터 가용성 솔루션은 블록체인의 기본 데이터 전송 프로토콜과 블록 데이터 구조, 합의 알고리즘 및 인센티브 메커니즘과 같은 기본 블록체인 프로토콜을 변경하여 확장성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 이러한 솔루션에는 Segregated Witness, DAG, Sharding 및 Consensus와 같은 Layer1 스케일링 솔루션이 포함됩니다. 그러나 레이어 2 솔루션은 애플리케이션 레이어에서 오프체인 접근 방식을 통해 확장성을 향상시키는 것을 목표로 합니다.
Segregated Witness：트랜잭션 가단성을 방지하고 블록 크기를 늘리기 위해 배포된 프로토콜 향상 기능을 제공합니다.
DAG：트랜잭션은 DAG에서 연결되며, 이는 하나의 트랜잭션이 다음 트랜잭션의 유효성을 검사함을 의미합니다. 각 노드는 많은 트랜잭션 수준으로 구성됩니다. 트랜잭션이 노드에 등록되면 먼저 다른 두 트랜잭션을 확인해야 합니다. 이 두 거래는 수학적 과정을 사용하여 선택되었습니다. 그런 다음 노드는 두 트랜잭션이 충돌하지 않는지 확인해야 합니다. 트랜잭션을 확인하기 위해 노드는 비트코인 네트워크와 유사한 암호화 퍼즐(pow)을 풀어야 합니다.
분열:처리량을 늘리기 위해 블록체인을 여러 체인으로 분할할 수 있습니다. 각 샤드에는 자체 블록 생산자가 있으며 교환 토큰과 통신할 수 있습니다. 각 블록 생산자가 모든 트랜잭션을 처리하는 대신 샤딩은 네트워크의 처리 능력을 특정 트랜잭션만 처리하는 샤드로 나눕니다. 따라서 샤딩되지 않은 블록체인에는 일반적으로 하나 또는 두 개의 완전히 작동하는 전체 노드와 하나 이상의 라이트 클라이언트가 있습니다. 샤딩이 서로 다른 노드에 네트워크 리소스를 분산시키는 것을 목표로 한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
의견 일치:첫 번째 레벨 제목
ZKRolups 솔루션
현재 낙관적 롤업, ZK 롤업 및 Validiums와 같은 일부 Ethereum Layer2 솔루션이 있습니다. 이러한 솔루션은 애플리케이션 유효성 검사 및 데이터 가용성을 온체인으로 보장하면서 실행을 오프체인으로 이동합니다. 오프 체인 실행을 기반으로 하는 아키텍처는 처리량을 향상시키지만 여전히 메인 체인이 처리할 수 있는 데이터 양에 의해 제한됩니다. 실행이 오프체인인 동안 검증 또는 분쟁 해결 프로세스는 온체인이어야 합니다. 트랜잭션 데이터는 이더리움에서 콜데이터로 제출되어 향후 재구성에 데이터를 사용할 수 있습니다. 이것은 매우 중요합니다.
낙관적 롤업의 경우 운영자는 유효하지 않은 트랜잭션을 제출한 다음 일부 블록을 억제할 수 있습니다. 이러한 방식으로 시스템의 다른 전체 노드는 제출된 클레임이 올바른지 여부를 확인할 수 없습니다. 데이터가 부족하기 때문에 청구가 실제로 유효하지 않다는 사기 증거를 제공할 수 없습니다.
영지식 기반 롤업의 경우 ZKP의 무결성은 수락된 트랜잭션이 유효함을 보장합니다. 그러나 그러한 보증이 있더라도 거래를 뒷받침하는 데이터를 공개하지 않으면 심각한 부정적인 결과를 초래할 수 있습니다. 이로 인해 다른 유효성 검사기가 시스템의 현재 상태를 계산할 수 없고 사용자가 시스템에서 제외되고 잔액이 동결될 수 있습니다.
체인의 데이터
체인의 데이터
블록체인은 해시율 및 트랜잭션과 같은 기타 관련 활동에서 많은 양의 데이터를 생성합니다.
온체인 데이터에 대해 이야기할 때 우리는 무엇을 의미합니까? 즉, 블록체인에 기본적으로 저장된 모든 데이터는 온체인 데이터입니다.
온체인 데이터는 특정 블록체인 네트워크에서 발생한 모든 거래를 의미합니다. 즉, 블록체인 블록에 기록된 모든 데이터입니다. 퍼블릭 체인의 정보는 퍼블릭 액세스의 특성을 가지고 있습니다. 데이터 측면에서 세 가지 주요 범주가 있습니다.
각 블록의 사양(타임스탬프, 가스 요금, 채굴자, 블록 크기 등)
각 트랜잭션은 매우 상세합니다("송신자" 및 "수신자" 주소, 트랜잭션에서 전송된 금액 등).
스마트 계약 호출 및 사용
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오프체인 데이터
비트코인 사용자의 경우 오프체인 및 온체인 거래에는 장단점이 있습니다. 확장성은 오프체인 솔루션으로 해결할 수 있는 블록체인 기술의 한계입니다. 온체인 트랜잭션의 확인 시간은 네트워크 정체로 인해 다를 수 있습니다. 오프체인 트랜잭션은 즉시 실행되고 트랜잭션 비용도 저렴하며 일부 트랜잭션은 온체인이 될 때까지 수수료가 발생하지 않습니다. 오프체인 트랜잭션은 또한 트랜잭션의 세부 사항이 메인 체인과 분리되어 공개되지 않기 때문에 더욱 프라이빗합니다.
일부 블록체인 도구, 특히 스마트 계약은 조건을 확인하고 계약을 실행하기 위해 블록체인 기반 트리거와 실제 데이터에 의존합니다. 예를 들어 소유권을 토지로 이전하는 현명한 법적 계약입니다. 부동산 구매에 필요한 자금은 실제 증서 이체와 유사하게 실제 부동산 사실 확인이 필요한 스마트 계약에 의해 에스크로됩니다. 그러나 블록체인이 제3자 확인 증서 전송과 같은 데이터를 검색할 수 없는 경우 스마트 계약의 기준을 충족하여 판매자의 자금을 해제할 수 있는 방법은 무엇입니까? 오프체인 데이터의 경우, 이 데이터는 계약을 성공적으로 실행하고 구매 및 판매하기 위한 실제 정보를 스마트 계약에 제공합니다. 블록체인과 암호화폐의 지속적인 발전으로 오프체인 솔루션이 영구적인 솔루션이 될 수 있지만 이를 테스트하는 유일한 기준은 시간입니다.
의 도움으로ZKCross다중 체인 ZKRollup 및 교차 체인 레이어 기술과의 교차 체인 상호 운용성을 지원하는 프로토콜은 온체인 및 오프체인 데이터의 가용성을 향상시킵니다.ZKcross는 유비쿼터스 레이어를 생성하여 크로스 체인 Layer2 역할을 하며 ZKcross는 여러 블록체인에서 글로벌 상태 변경을 추적하고 동기화합니다.요약하다
요약하다
우리는 비트코인 생태계를 영원히 바꿀 대대적인 패러다임 전환 직전에 있습니다. ZK-Rollups는 가능한 가장 효율적인 방법으로 Ethereum을 확장합니다. 이 패러다임 변화는 너무 심오해서 오늘날 우리가 알고 있는 이더리움을 포함한 다른 모든 L1 스마트 계약 체인의 죽음을 효과적으로 표시할 것입니다. 확장성에 대한 몇 가지 논쟁이 있습니다. 수천 시간의 연구, 구현, 성공 및 실패가 ZK-Rollups를 만드는 데 사용되었습니다.
물론 노력은 끝나지 않았습니다. 앞으로의 길이 울퉁불퉁하지만 목적이 그 어느 때보다 분명해졌습니다. 현재 모놀리식 블록체인 아키텍처는 여전히 놀라울 정도로 비효율적이며 제한된 트릴레마 하에서 처리량 증가는 보안 및/또는 분산화 감소를 의미합니다. 특별한 모듈식 설계는 블록체인 산업의 효율성을 100배에서 10,000배까지 증가시키는 ZKrollups와 같은 다른 실행 계층으로 실행을 나눕니다. 의심할 여지 없이 이것이 전 세계적으로 확산되고 수백만 TPS로 확장할 수 있는 유일한 방법입니다. 또한 몇 년 안에 모든 블록체인 활동의 90% 이상이 보안 또는 분산화에 큰 영향을 미치지 않고 zkRollup에서 발생할 것으로 예상됩니다.
