사용자가 트랜잭션을 시작하고 서명합니다.
블록체인 네트워크에 참여하는 전문 노드가 거래 내용의 적법성을 검증하고 적절한 매개변수가 포함되어 있는지 확인합니다.
검증이 완료되면 트랜잭션은 공개 멤풀로 라우팅되어 다른 보류 중인 트랜잭션과 함께 패키징될 때까지 대기합니다.
최종적으로 사용자의 보류 중인 트랜잭션은 멤풀의 다른 트랜잭션의 가스 요금과 비교하여 트랜잭션에 지불한 가스 요금에 따라 선택되며 다른 보류 중인 트랜잭션과 결합하여 블록체인에서 다음 블록을 형성하게 됩니다. 이 시점에서 트랜잭션의 상태는 "성공"이 됩니다.
일정 시간 또는 블록 생성 임계값이 지나면 블록 자체가 확정되고 거래는 블록체인에서 불변의 로그가 되며, 51% 공격이 발생하지 않는 한 이를 달성하기는 매우 어렵습니다.
메모리 풀 없음(솔라나)
솔라나와 같은 일부 블록체인은 메모리 풀을 사용하지 않습니다. 멤풀을 사용하지 않고, 대신 지속적인 블록 생성을 통해 빠른 속도와 높은 처리량을 달성하기 위해 트랜잭션을 블록 생산자에게 직접 전달합니다.
비멤풀 블록 트랜잭션 수명 주기를 이해해 보겠습니다.
사용자가 사용 중인 앱에 대한 트랜잭션을 시작하고 서명합니다.
애플리케이션이 트랜잭션 정보를 RPC(원격 프로시저 호출) 서버로 라우팅합니다.
RPC 제공자는 현재 지정된 블록 생성자와 다음 세 명의 생성자에게 트랜잭션을 전송하는데, 이는 현재 리더가 적시에 트랜잭션을 실행할 수 없을 경우를 대비한 예방 단계이며, Solana는 시간 슬롯 리더 방식을 채택하여 RPC가 트랜잭션을 더 쉽게 라우팅할 수 있도록 돕습니다. .
블록 생성자는 서명된 트랜잭션을 합의 노드로 전송하여 검증을 받습니다.
합의 노드는 트랜잭션의 유효성을 확인하기 위해 투표하고, 투표가 완료되면 트랜잭션의 상태는 "성공" 또는 "실패" 중 하나로 RPC ' 애플리케이션 ' 사용자에게 다시 라우팅됩니다. "Failed".
멤풀 기반 블록체인과 유사하게, 일정 시간이 지나거나 블록 기반 임계값을 통과하면 블록 자체가 확정됩니다.
순차적 실행
비트코인, 이더리움 등 오래된 블록체인은 거래에 순차적 실행 메커니즘을 사용합니다. 블록체인에 추가되는 각 트랜잭션은 네트워크 상태의 변화를 유발하며, 가상 머신(VM)은 보안을 위해 한 번에 하나씩만 상태 변화를 처리하도록 설계되었습니다.
이 때문에 기본 네트워크 처리량에서 상당한 병목 현상이 발생합니다. 블록에 추가할 수 있는 트랜잭션 수가 제한되어 있어 대기 시간이 길어지고 트랜잭션 비용이 전례 없이 급증하며 때로는 네트워크를 사용할 수 없게 될 수도 있기 때문입니다. 또한 순차적 실행 모델은 매우 비효율적인 하드웨어 구성 요소를 사용하므로 다중 프로세서 코어와 같은 컴퓨팅의 획기적인 발전의 혜택을 누릴 수 없습니다.
병렬 실행
병렬 컴퓨팅은 컴퓨터 아키텍처의 핵심 구성 요소로, 그 기원은 1950년대 후반으로 거슬러 올라가지만 그 아이디어와 이론은 1837년으로 거슬러 올라갑니다. 병렬 컴퓨팅은 여러 처리 요소를 동시에 사용하여 더 크고 복잡한 작업을 더 작은 작업으로 나누어 직렬 방식보다 더 효율적으로 완료하는 작업을 해결하는 것을 말합니다.
원래 고성능 컴퓨팅 시스템에서만 구현되었던 병렬 컴퓨팅은 인터넷 시대에 컴퓨팅 수요가 기하급수적으로 증가하고 지난 수십 년간 주파수 확장 제약이 심화됨에 따라 오늘날 컴퓨터 아키텍처의 지배적인 패러다임으로 발전해 왔습니다.
이 아키텍처 표준은 블록체인에도 적용되지만, 컴퓨터가 처리하는 주요 작업이 트랜잭션의 처리 및 실행 또는 스마트 컨트랙트 A에서 스마트 컨트랙트 B로의 가치 이전이라는 점에서 병렬 실행이라는 용어가 사용된다는 점을 제외하면 블록체인에도 적용됩니다.
병렬 실행은 블록체인이 트랜잭션을 순차적으로 처리하는 대신, 충돌하지 않는 여러 트랜잭션을 동시에 처리할 수 있다는 것을 의미합니다. 이는 블록체인 네트워크의 처리량을 크게 증가시켜 더 높은 활동 부하와 블록 공간 요구 사항을 처리하는 데 있어 확장성과 효율성을 높일 수 있습니다.
이해를 돕기 위해 식료품점에서 계산할 때 모든 사람이 하나의 통로에서 계산하는 것이 아니라 여러 통로에서 계산을 한다고 상상해 보세요.
병렬 실행이 중요한 이유
블록체인의 병렬 실행은 네트워크의 속도와 성능을 개선하도록 설계되었으며, 특히 네트워크의 트래픽과 리소스 수요가 증가할 때 더욱 그렇습니다. . 암호화폐 생태계의 맥락에서 밥이 최신 인기 NFT 시리즈를 발행하고 앨리스가 좋아하는 모듈로 코인을 구매하고자 하는 경우, 네트워크는 성능과 사용자 경험의 저하 없이 두 사용자에게 동시에 서비스를 제공할 수 있습니다.
직관적인 삶의 질 향상 기능처럼 보일 수 있지만, 병렬 실행으로 인한 네트워크 성능 향상은 짧은 지연 시간과 고용량을 활용하는 혁신적인 사용 사례와 앱 개발의 길을 열어주며, 그 자체로 암호화폐 생태계에 대규모 대중 사용자 그룹을 유입할 수 있는 토대를 마련할 수 있습니다.
병렬 실행의 작동 방식
병렬 실행의 개념은 비교적 간단하지만, 기본 블록체인 설계의 세부 사항은 병렬 실행 프로세스 자체의 성능에 영향을 미칩니다. 병렬 실행을 지원하는 블록체인 설계의 가장 중요한 특징은 트랜잭션이 계정 잔고, 스토리지, 스마트 콘트랙트 등 기반 네트워크의 상태에 액세스할 수 있는 기능입니다.
블록체인의 병렬 실행은 결정론적 또는 낙관론적 실행으로 분류할 수 있습니다. 솔라나가 채택한 결정론적 병렬 실행은 기본적으로 트랜잭션이 모든 메모리 종속성, 즉 글로벌 상태의 어느 부분에 액세스하고 싶은지 미리 선언해야 합니다. 이 단계는 개발자에게 추가적인 오버헤드를 발생시키지만, 네트워크가 실행 전에 충돌하지 않는 트랜잭션을 분류하고 식별하여 예측 가능하고 효율적인 최적화 시스템을 구축할 수 있게 해줍니다. 반면, 낙관적 병렬 실행 구조는 충돌이 없다는 가정 하에 모든 트랜잭션을 병렬로 처리하도록 설계되었습니다. 이를 통해 기본 블록체인은 더 빠른 트랜잭션 실행을 제공할 수 있지만, 나중에 충돌이 발생할 경우 재실행이 필요할 수 있습니다. 두 개의 충돌하는 트랜잭션, 즉 동일한 네트워크 상태에 액세스하려는 트랜잭션이 발견되면 시스템은 이를 병렬 또는 순차적으로 재처리하여 다시 실행할 수 있습니다.
이러한 설계 세부 사항의 영향을 더 잘 이해하려면 오늘날 병렬 실행 분야를 주도하는 팀의 렌즈를 통해 병렬 실행을 분석하는 것이 도움이 될 수 있습니다.
병렬 실행의 현재 시장 환경
솔라나 가상 머신(SVM)
솔라나는 병렬 실행을 중심으로 설계된 최초의 블록체인 네트워크입니다. 솔라나는 설립자 아나톨리 야코벤코의 이전 통신 업계 경험에서 영감을 받아 병렬 실행을 중심으로 설계된 최초의 블록체인 네트워크입니다. 솔라나는 가능한 한 빠르게 실행되는 개발 플랫폼을 제공하는 것을 목표로 병렬 컴퓨팅의 속도와 효율성을 간단하고 직관적인 설계로 구현했습니다.
Sealevel은 솔라나 네트워크를 위한 병렬 스마트 컨트랙트 런타임 환경입니다. Sealevel은 솔라나 네트워크를 위한 병렬 스마트 컨트랙트 런타임 환경으로, 빠른 속도와 높은 처리량을 가능하게 하는 핵심 요소입니다. EVM 및 WASM 기반 환경과 달리 Sealevel은 멀티스레드 아키텍처를 사용하므로 검증자 코어의 용량 내에서 여러 트랜잭션을 동시에 처리할 수 있습니다.
솔라나의 병렬 실행의 핵심은 트랜잭션이 활성화되면 네트워크가 해당 트랜잭션이 실행할 일련의 지침, 특히 어떤 계정과 상태에 액세스하고 어떤 변경을 수행할지 할당한다는 점입니다. 동시에 실행할 수 있는지, 동일한 상태에 액세스하려는 트랜잭션이 동시에 실행될 수 있는지를 결정하는 핵심입니다.
공항 위탁 수하물 시스템에서 태깅이 제공하는 효율성을 고려해 보세요.
솔라나는 또한 상태 데이터를 저장하고 관리하기 위해 맞춤형 계정DB인 Cloudbreak를 활용하여 트랜잭션의 동시 읽기 및 쓰기를 지원합니다.Cloudbreak는 병렬 실행에 최적화되어 있으며 수평적으로 확장하여 분산 및 관리할 수 있습니다. Cloudbreak는 병렬 실행에 최적화되어 있으며 수평적으로 확장하여 여러 노드에 상태 데이터를 분산 및 관리할 수 있습니다.
병렬 아키텍처의 이점을 활용하여 많은 수의 트랜잭션을 처리하면서도 빠르게 실행할 수 있어 트랜잭션에 거의 즉각적인 최종성을 제공하며, 솔라나는 현재 초당 평균 2,000~10,000개의 트랜잭션을 처리(TPS)하고 있습니다. 또한, Eclipse와 같은 팀들이 SVM을 실행 환경으로 활용하도록 설계된 레이어 2 인프라를 출시하면서 SVM의 사용 사례는 느리지만 꾸준히 확장되고 있습니다.
병렬 EVM
병렬 EVM은 솔라나의 강점을 결합하도록 설계된 새로운 블록체인 실행 환경을 설명합니다. 즉, 솔라나의 속도와 성능, 이더리움의 보안과 유동성을 결합하여 설계된 새로운 블록체인 실행 환경입니다. 기존 EVM 설계와 달리 트랜잭션을 순차적으로 처리하지 않고 병렬로 처리함으로써 개발자는 고성능 네트워크에서 애플리케이션을 구축하는 동시에 EVM 유동성 및 개발 도구에 대한 연결성을 활용할 수 있습니다.
Sei 네트워크
Sei 네트워크는 고성능 EVM을 중심으로 구축된 광범위한 탈중앙화 애플리케이션을 지원하는 오픈 소스, EVM 호환 레이어 1 블록체인입니다. 세이는 사용자와 개발자를 위해 빠르고 비용 효율적으로 설계되었으며, 병렬 실행은 이러한 성능과 사용자 경험을 달성하는 데 핵심적인 요소입니다. 현재 세이는 390밀리초의 블록 확인 시간을 제공하며, 퍼시픽 메인넷에서 19억 건 이상의 트랜잭션을 처리했습니다.
원래 세이는 스마트 콘트랙트가 필요한 상태 액세스를 미리 선언하여 시스템이 충돌하지 않는 트랜잭션을 동시에 실행할 수 있도록 하는 결정론적 병렬 실행 모델을 사용했습니다. V2 업그레이드를 통해 세이는 낙관적 병렬 모델로 전환하고 있으며, 이는 모든 트랜잭션이 네트워크에 제출될 때(실행 단계) 병렬로 처리된 다음 검증 단계에서 이전 트랜잭션과의 충돌에 대한 정보를 확인한다는 것을 의미합니다. 두 개 이상의 충돌하는 트랜잭션, 즉 동일한 네트워크 상태에 접근하려는 트랜잭션이 발견되면 Sei는 이 충돌 지점을 인식한 다음 충돌의 성격에 따라 트랜잭션을 병렬 또는 순차적으로 다시 실행합니다.
거래 데이터를 저장하고 유지하기 위해. 또한 병렬 실행을 최적화하여 v1 버전의 단점을 개선하도록 설계된 맞춤형 데이터베이스인 SeiDB를 소개할 예정입니다.SeiDB의 목표는 중복 데이터 저장에 따른 오버헤드를 줄이고 효율적인 디스크 사용량을 유지하여 네트워크 성능을 개선하는 것이며, V2는 추적 및 저장에 필요한 메타데이터 양을 줄이고 사전 기록 로깅을 통해 충돌 시 데이터 복구에 도움을 줄 수 있도록 지원합니다.
최근 Sei는 또한 자사의 롤업과 같은 레이어 2 확장 솔루션이 병렬 실행을 활용하고 이점을 누릴 수 있도록 지원하는 오픈 소스 프레임워크인 Parallel Stack을 출시했습니다.
Monad
모나드는 곧 출시될 병렬 EVM 레이어 1 블록체인으로 이더리움 애플리케이션과 인프라를 위한 완전한 바이트코드 및 RPC 호환성을 제공합니다. 모나드는 여러 혁신적인 기술 구현을 통해 1초의 블록 타임과 최대 10,000 TPS의 궁극적 결정성으로 성능과 이식성을 최적화하는 동시에 거래 비용을 낮게 유지함으로써 기존 블록체인보다 더 인터랙티브한 경험을 제공하는 것을 목표로 합니다.
모나드는 병렬 실행과 슈퍼스칼라 파이프라인 기술을 구현하여 트랜잭션의 속도와 처리량을 최적화합니다. Sei v2와 마찬가지로 모나드는 낙관적 실행 모델을 사용하며, 이는 네트워크가 들어오는 모든 트랜잭션을 동시에 실행하기 시작한 다음 트랜잭션을 분석하고 검증하여 충돌을 찾아내고 그에 따라 다시 실행하는 것을 의미하며, 최종 목표는 거래가 순차적으로 실행될 경우 결과가 동일하다는 것입니다.
이것은 이더넷과 동기화를 유지하면서 중요하게 알아두어야 할 사항입니다. 모나드는 블록의 트랜잭션을 선형적인 순서로 정렬하고 각 트랜잭션을 순차적으로 업데이트합니다.
현재 이더 클라이언트에서 제공하는 상태보다 더 효율적으로 블록체인 데이터를 유지하고 액세스하기 위해, 모나드는 블록체인용으로 기본적으로 구축된 자체 맞춤형 모나드DB를 만들었으며, 모나드 DB는 고급 Linux 커널 기능을 활용하여 효율적인 비동기 디스크 작업을 가능하게 하는 다음과 같은 이점을 제공합니다. 동기식 입출력 액세스의 한계를 제거한 모나드DB는 병렬 실행의 핵심 기능인 비동기 입출력(비동기 I/O) 액세스를 제공하여 시스템이 이전 트랜잭션의 상태를 읽기 위해 대기하는 동안 다음 트랜잭션 처리를 시작할 수 있도록 합니다.
간단한 비유로 다단계 요리(예: 미트볼을 넣은 스파게티)를 생각해 보겠습니다. 1) 소스 준비, 2) 미트볼 요리, 3) 파스타 요리로 이어지는 단계가 있습니다. 한 번에 한 단계씩 완료하고 각 작업이 끝나면 다음 단계로 넘어가는 대신, 효율적인 요리사는 스파게티를 위한 물을 끓인 다음 소스 재료를 준비하고, 이제 끓는 물에 스파게티를 익힌 다음 소스를 익히고, 마지막으로 미트볼을 익힙니다.
Move
Move는 원래 Facebook 팀에서 지금은 중단된 Diem 프로젝트를 위해 2019년에 개발한 프로그래밍 언어입니다. Move는 스마트 계약과 트랜잭션 데이터를 안전하게 처리하도록 설계되어 재진입 공격과 같은 다른 언어에 내재된 공격 벡터를 제거합니다.
MoveVM은 Move 기반 블록체인을 위한 로컬 실행 환경으로, 병렬화를 활용하여 더 빠른 트랜잭션 실행과 전반적인 효율성을 제공합니다.
Aptos
Aptos는 병렬 실행을 통해 애플리케이션 개발자에게 고성능 환경을 제공하는 Diem 프로젝트의 전 멤버들이 개발한 Move 기반 레이어 1 블록체인의 일종입니다. 앱토스는 소프트웨어 트랜잭션 메모리(STM) 동시성 제어 메커니즘의 수정된 구현인 블록-STM을 활용합니다.
블록-STM은 다중 스레드 기반의 병렬 실행 엔진으로 최적의 병렬 실행을 가능하게 합니다. 트랜잭션은 블록 내에서 미리 정렬되고 전략적으로 정렬되며, 이는 효율적인 충돌 해결과 트랜잭션 재실행에 매우 중요합니다. 앱토스 연구에 따르면 Block-STM을 사용한 병렬화는 이론적으로 최대 16만 TPS를 지원할 수 있습니다.
Sui
앱토스와 마찬가지로 수이는 이전 디엠 프로젝트 멤버들이 개발한 레이어 1 블록체인으로, 무브 언어를 사용합니다. 그러나 Sui는 원래 Diem 설계에서 스토리지 모델과 자산 권한을 변경하는 사용자 정의 Move 구현을 사용합니다. 특히, 이를 통해 Sui는 상태 저장소 모델을 사용하여 개별 트랜잭션을 객체로 표현할 수 있습니다. 각 오브젝트는 Sui의 실행 환경에서 고유 ID를 가지므로 시스템에서 충돌하지 않는 트랜잭션을 쉽게 식별하고 병렬로 처리할 수 있습니다.
솔라나와 유사하게, Sui는 다음을 구현합니다. 결정론적 병렬 실행을 구현하여 트랜잭션이 액세스해야 할 계정을 미리 선언하도록 요구합니다.
무브먼트 랩스
무브먼트는 개발자가 쉽게 무브에서 구축할 수 있도록 개발자 도구와 블록체인 인프라 서비스를 구축하고 있습니다. 무브에서 구축의 이점을 누릴 수 있습니다. 무브 개발자를 위한 AWS와 유사한 서비스형 실행 플랫폼인 무브는 병렬화를 핵심 설계 기능으로 통합하여 더 높은 처리량과 전반적인 네트워크 효율성을 지원합니다.MoveVM은 블록체인 네트워크가 트랜잭션 처리 능력을 필요에 따라 확장하고 조정하여 트랜잭션의 처리 및 실행을 병렬화할 수 있도록 하는 모듈식 실행 환경으로, 증가하는 거래량을 지원하고 트랜잭션의 처리 및 실행 능력을 향상시킵니다. 트랜잭션 처리 및 실행을 병렬화할 수 있습니다.
무브먼트는 또한 EVM과 무브먼트 고객들을 위한 일련의 신제품 중 첫 번째 제품인 M2를 출시할 예정입니다. M2는 Block-STM 병렬화 엔진을 이어받아 수만 TPS를 달성할 것으로 기대됩니다.
병렬 시스템의 도전 과제
병렬 블록체인의 개발에 대해 숙고해야 할 몇 가지 중요한 질문과 고려사항이 있습니다.
높은 수준에서 병렬 블록체인은 이중 지불과 거래 순서의 변동과 같은 원장 불일치 위험에 직면합니다(실제로 순차적 실행의 주요 이점). 결정론적 병렬화는 기본 블록체인에 트랜잭션에 대한 내부 태깅 시스템을 생성하여 이러한 문제를 해결합니다. 낙관적 처리를 구현하는 블록체인은 트랜잭션 검증과 재실행에 사용하는 메커니즘이 안전하고 실용적이며, 성능을 위한 트레이드오프가 합리적으로 구현될 수 있는지 확인해야 합니다.
미래 전망
컴퓨터의 역사는 병렬 시스템이 순차 시스템보다 시간이 지나면서 더 효율적이고 확장 가능한 경향이 있음을 가르쳐줍니다. 솔라나 이후 병렬 블록체인의 부상은 이 개념이 암호화폐 인프라에도 적용 가능하다는 점을 강조합니다. 비탈릭도 EVM 롤업의 확장성을 개선할 수 있는 잠재적인 핵심 솔루션 중 하나로 병렬화를 언급했습니다. 대체로 암호화폐/블록체인 채택이 증가하려면 병렬 블록체인을 포함해 현재 사용 가능한 시스템보다 우수한 시스템이 필요합니다. 솔라나의 최근 네트워크 챌린지는 병렬 블록체인 개발에서 얼마나 많은 개선의 여지가 있는지를 잘 보여줍니다. 온체인 영역의 경계를 넓히고 블록체인 네이티브 애플리케이션과 생태계에 대규모 사용자 그룹과 채택을 도입하려는 팀이 늘어나면서 병렬 실행 모델은 네트워크 활동의 규모를 효율적으로 처리하고 웹2.0 기업의 규모에 쉽게 맞출 수 있는 시스템을 구축할 수 있는 직관적인 프레임워크를 제공합니다.