Arweave 17판 백서 설명(I): 시공간의 여행

저자: Arweave Oasis 중국어, 출처: 저자 트위터

앞의 글

아르위브 합의 메커니즘 반복에 대한 이전 글의 '전희' 이후입니다. 아위브에 관심이 있는 분들은 이 프로토콜의 합의 메커니즘에 대해 비교적 직관적으로 이해하고 있을 것이라 생각합니다. 하지만 저는 항상 작은 의구심을 가지고 있습니다. 2.6 버전이 매우 획기적인데 왜 합의 메커니즘에 대한 구체적인 이름이 없는 것일까요? (저는 속도 제한 버전의 SPoRA 메커니즘을 사용해 이름을 지었습니다). 이 질문을 염두에 두고 Arweave의 공식 핵심 합의 엔지니어들과 심도 있는 논의를 나눈 결과, SPoRes 단순 복제 증명이 사실 Arweave의 2.6 합의 메커니즘의 이름이라는 것을 알게 되었습니다.

즉, 2023년 12월 26일에 발표된 공식 백서의 17번째 버전인 "Arweave: 영구 정보 저장 프로토콜"이 기본적으로 Arweave 2.6에 대한 공식 설명이며, 그때쯤이면 버전 번호가 2.7.0이 될 것이라는 점을 제외하면 2.6에 대한 공식적인 설명입니다. 0. 좋은 소식은 이전의 "Arweave의 반복적 합의 메커니즘, "Arweave 2.6이 사토시 나카모토의 비전에 더 부합할 수 있다"는 기본적으로 Arweave 메커니즘의 중요한 측면을 다루는 두 개의 기사입니다. 피상적인 맛을 보고 싶은 분들에게는 이것으로 충분합니다.

그러나 저는 고급 Arweave 참여자에게 필요한 17번째 백서를 챕터별로 좀 더 깊이 있게 읽어보기로 결정했습니다. 백서를 읽어보면 수학적 공식과 모델링 논증으로 가득 찬 구덩이가 어려울 수 있지만, 어쩌면 그것이 프로토콜의 아름다움을 표현하는 가장 좋은 방법일지도 모르기 때문입니다.

백서는 https://www.arweave.org/files/arweave-lightpaper.pdf

공간과 시간을 초월하다

인쇄기는 인류 문명에 지대한 영향을 미쳤습니다. 20세기 말 인터넷의 등장으로 정보의 보급과 확장이 급격히 증가했고, 이는 20세기 말 인터넷의 등장으로 절정에 이르렀습니다. 정보의 효율적인 확산은 사회의 투명성을 높이고 개인의 의식을 깨우는 데 기여했습니다. 그럼에도 불구하고 인터넷은 여전히 중앙 집중식 기관에 의해 통제되고 검열되고 있으며, 정보의 흐름을 조작하려는 의도를 가진 중앙 집중식 배포로 인한 정보 고치는 현재 개별 인간이 직면한 가장 큰 문제입니다. 그 결과 매년 일정 비율의 유용한 정보가 손실되고 있습니다.

Arweave는 이 문제를 해결하기 위한 사명을 가지고 탄생했습니다. 백서 서두에서 Arweave 프로토콜은 다음과 같이 명확하게 정의됩니다.

공간적, 시간적 차원의 정보를 중개되지 않은 형태로 전송하는 프로토콜입니다.

여기에는 공간과 시간이라는 두 가지 차원이 언급됩니다. 지구상의 99%의 데이터 저장 서비스와는 달리 정보 데이터를 담을 뿐만 아니라 시간이라는 중요한 차원을 더한 '타임캡슐'과 같은 것입니다.

이 두 가지를 결합하여 Arweave 프로토콜은 영구적인 정보 저장 시스템의 형태를 취합니다. "영속성"이라는 단어는 다양한 방식으로 정의되는데, 옥스퍼드 영어 사전에서는 '계속 존재하거나 무기한 변하지 않음'으로, 웨슬러 사전에서는 '근본적이거나 중대한 변화 없이 계속되거나 지속됨'으로 정의하고 있습니다.

영구성에 대한 이 두 가지 정의를 바탕으로, Arweave는 데이터를 가능한 최대 기간까지, 그리고 어떤 식으로든 데이터가 변경되지 않는 범위에서 저장해야 합니다. 이를 달성하기 위해 Arweave의 프로토콜은 세 가지 핵심 원칙으로 구성되어 있습니다.

• 암호화 저장 증명: 데이터의 복제 및 접근성을 검증하기 위한 간결한 암호화 개념 증명 시스템 간결한 암호화 개념 증명 시스템.

• 스토리지 보험 기금: 시간이 지남에 따라 기술 발전의 디플레이션 효과를 이용해 영구 저장 비용을 지불하는 예측 가능한 자체 실행 보험 기금입니다.

• 인센티브화된 진화: 의무적이지 않은 네트워크 업그레이드를 생성하고 보상함으로써 프로토콜이 시간이 지나면서 건강한 반복 메커니즘을 갖출 수 있도록 합니다.

그리고 이를 달성하는 주요 방법은 최소한의 계산 비용과 대역폭 요구 사항을 유지하면서 탈중앙화 정도를 극대화할 수 있는 프로토콜인 '간결 복제 증명 SPoRes'의 새로운 블록체인 합의 메커니즘을 통해 이루어집니다. 이 프로토콜은 스토리지 보험 기금과 함께 데이터의 복제된 저장을 장려하는 모델을 구축하여 네트워크가 완전히 자율적이고 투명하며 예측 가능한 방식으로 수백 년 동안 계속 운영될 수 있도록 합니다.

사토시 나카모토의 합의에 대한 조정

탈중앙화 합의는 분산 컴퓨팅의 하위 분야로, 네트워크 참여자들이 경쟁하더라도 만장일치로 합의에 도달할 수 있는 능력에 대한 중요한 연구를 포괄하는 분야입니다. 이 하위 분야는 비트코인의 '사토시 나카모토 합의'의 등장으로 널리 주목을 받았는데, 이는 처음으로 경쟁적이고 허가 없는 환경에서 만장일치 합의에 도달할 수 있도록 한 메커니즘입니다. 이러한 혁신의 결과로 비트코인은 중앙화된 인간 행위자에 의존하지 않고 통화 정책을 관리하는 최초의 디지털 화폐가 탄생했으며, 10년 넘게 잘 작동하고 있습니다.

Arweave는 비트코인의 작업 증명 메커니즘에서 합의를 위한 영감을 얻어 네트워크 내 정보의 영구 저장이라는 목표에 부합하도록 약간의 조정을 가했습니다.

Arweave는 시스템에 업로드된 모든 데이터의 여러 사본을 집합적으로 저장하는 '노드'로 구성된 글로벌 탈중앙화 합의 시스템입니다. Arweave에 정보를 저장하고자 하는 사용자는 네트워크의 저장 기금에 일회성 저장 수수료를 지불하고 네트워크 내 노드에 데이터를 전송하여 적절한 데이터를 업로드합니다. 노드에 의해 블록이 성공적으로 채굴(확인)될 때마다 노드들은 주기적으로 글로벌 분산 데이터베이스 네트워크에 들어오는 새로운 데이터에 대한 합의에 도달합니다. 블록에는 트랜잭션 목록이 포함되며, 각 트랜잭션에는 네트워크에 저장할 새로운 데이터, 즉 디지털 화폐 AR의 전송 트랜잭션 또는 두 가지 모두 포함됩니다. 마이닝은 각 노드가 이전에 업로드된 데이터의 저장을 확인하는 동시에 새로운 데이터를 네트워크에 받아들이는 과정입니다. 노드가 트랜잭션이 포함된 블록을 확인하면 네트워크의 다른 노드로부터 채굴을 위해 복사하려는 데이터를 '가져옵니다'.

프로토콜 설계 원칙

프로토콜 설계의 두 가지 주요 원칙은 다음과 같습니다:

• 미니멀리즘: 프로토콜은 직접성과 주관적인 판단을 최소한으로 유지하도록 설계되었습니다. Arweave는 데이터 구조와 알고리즘을 구성할 때 잘 검증된 암호화 기본 요소만을 사용합니다.

• 인센티브를 통한 최적화: 프로토콜의 주요 목표는 바람직한 행동을 규정하기보다는 참여자가 원하는 결과를 달성하도록 인센티브를 제공하는 것입니다. 따라서 이러한 결과를 달성하기 위한 구체적인 메커니즘은 시간이 지남에 따라 자연스럽게 발생하고 진화할 것입니다.

Arweave 프로토콜은 영구적이고 확장 가능한 데이터 스토리지라는 비전에 초점을 맞추고 있으며, 이러한 미니멀하고 집중적인 설계 원칙 덕분에 프로토콜 위에 구축된 애플리케이션 레이어는 확장성과 구성성이 뛰어나며 네트워크의 애플리케이션 범위가 훨씬 더 넓고 다양해졌습니다. 이로 인해 최근 몇 년 동안 수많은 탈중앙화 스마트 콘트랙트 플랫폼, 데이터베이스, 애플리케이션이 등장했습니다. 또한, Arweave의 효율적인 개념 증명 시스템은 최소한의 하드웨어와 대역폭을 필요로 하며, 네트워크의 참여와 탈중앙화를 극대화합니다.

비트코인에서 효율적인 채굴을 위한 인센티브는 해시 연산 속도와 비용 절감을 크게 증가시켰으며

최적화를 촉진하는 방법으로 인센티브를 사용하는 것은 매우 효과적이었습니다. 비트코인 네트워크를 예로 들어보면, 비트코인은 후보 블록과 함께 특정 값(난이도) 이하의 해시를 생성하는 난수(논스)를 발견한 채굴자에게 보상을 지급합니다. 이는 채굴자들이 가장 낮은 비용으로 최대 해시 수를 계산하는 방법을 계속 찾도록 동기를 부여하며, 그 결과 2011년 이후 초당 계산할 수 있는 해시 수가 10^13배나 급증한 전용 ASIC 채굴기의 개발로 이어졌습니다. 이는 같은 주기의 무어의 법칙(10^10) 성장보다 빠른 속도입니다. 또한 그래프에 표시된 곡선에서 볼 수 있듯이 같은 기간 동안 비트코인 네트워크의 해시당 비용은 100만 배나 감소했습니다. 따라서 저희는 이 원리에 영감을 받아 Arweave 프로토콜에서 비트코인의 인센티브를 조정하여 참여자들이 저장 증명 및 데이터 전송 문제에 대한 솔루션을 최적화하도록 장려했습니다.

이것이 공간적, 시간적 고려를 기반으로 하는 Arweave 프로토콜의 메커니즘 설계 원리입니다. 다음 포스팅에서는 백서의 핵심인 암호화 저장 증명이 어떻게 구현되는지 체계적으로 설명하겠습니다.