시간없는 그대에 바치는 요약(TL; DR)

☛BTC, 피스 릴레이는 검증 솔루션인 트루빗 없이도 인터체인을 구축했다.

☛RSK는 비트코인을 사이드체인으로 연결하는 프로젝트인데 RSK에서는 연결 작업을 위해 채굴자들의 참여가 중요하다.

☛인터체인 기술의 하나인 아토믹 스왑을 사용하면 서로 다른 코인을 즉각 교환할 수 있다.

☛대장블록인 슈퍼블록을 토대로 검증을 하면 훨씬 빠르다. NIPoPoW는 이를 사용해 상대편 블록체인을 검증할 수 있다.

도지코인과 이더리움을 연결하는 브릿지인 도지더리움을 구축하는데는 기술적인 논의가 여럿 오고갔다. 이로써 인터체인 프로토콜이 더욱 다채롭게 발달하게 되는 계기가 됐는데 이번 글에서는 도지더리움을 배경으로 펼쳐진 기술사를 간략하게 살펴보자.

인터체인, 페깅, 사이드 체인의 개념

서로 다른 블록체인 간 자산을 교환하고 인터페이스를 정의하는 기술을 인터체인이라고 부른다. 연결되는 두 블록체인을 사이드 체인 관계에 있다고 표현한다. 또 서로 다른 블록체인을 매개하는 인터체인을 구현하는 과정에서 서로 다른 프로토콜을 맞춰주는 시스템이나 프로토콜 연결 작업을 페깅이라고 한다. 페깅에는 토큰을 서로 주고받을 수 있는 양방향 페깅과 한쪽으로 보낼수만 있는 단방향페깅으로 나뉜다.

인터체인을 위한 양방향 페깅 방식에는 여러 방식이 있다. 양방향 페깅을 달성하기 위한 가장 확실한 방법으로는 상대편 체인의 합의 알고리즘을 내부에 명령어를 통해 탑재하는 방식이 있지만 하드포크가 필요한 단점이 있다. 경우에 따라서는 채굴자를 설득하기도 해야한다. 또 거버넌스에 따라서 채굴자도 상대방 블록체인을 모니터링해야 한다는 제약도 뒤따른다.

한편 양방향 페깅을 달성하는 솔루션 중 다수는 중앙화된 운영자에 의존하는 경우가 많다. 유명 업체가 수수료를 받고 토큰 교환을 대행해주는 중앙 서비스인 셈이다. 이같은 솔루션은 외부 파티가 페깅을 전적으로 담당하기에 사이드 체인으로 연결되는 블록체인에 포크가 필요하지 않는다. 중앙화된 페깅 솔루션에서는 특정 계정에 권한을 위임하는 방식으로 작동한다. 운영자 계정은 전송된 토큰의 잠금 작업, 상대편 블록체인에 생성하는 민팅, 토큰의 잔액을 본래의 블록체인으로 다시 옮기는 언락 작업 등을 모두 책임지고 수행하게 된다. 다만 사용자는 운영자를 믿어야만 하고 운영자는 프로토콜에서 정한 규칙을 준수해야만 한다.

트루빗 없이 구현된 최초 인터체인, BTC/피스 릴레이

트루빗이 등장해 브릿지의 검증 연산을 수월하게 진행하기 전에도 이종 블록체인을 연결하는 브릿지를 만들기 위한 시도는 예전부터 있었다. 이더리움재단과 컨센시스가 개발한 BTC릴레이가 대표적이다. BTC 릴레이는 이더리움과 비트코인을 연동하는 브릿지의 한 종류며 이더리움의 스마트컨트랙트로 구현됐다. 이더리움의 스마트 컨트랙트는 비트코인의 블록헤더를 수집하고 비트코인 라이트 클라이언트를 내부에 구성했다. 그결과 비트코인 트랜잭션이 이더리움에서 이벤트를 발생시킬 수 있었다. 하지만 양방향 페깅 솔루션은 될 수 없었다. 비트코인을 이더리움으로 옮기는 일방적인 호출만 가능했기 때문이다.

BTC 릴레이의 경우 브릿지의 작동에 누구든 기여할 수 있는 특징이 있다. BTC 릴레이에서는 상대방 블록체인을 검증하는데 필요한 데이터를 브릿지 참여자 등을 통해 외부에서 받아오는 방식을 취한다. 참여자가 프로그램에 접속해 비트코인 블록헤더를 BTC 릴레이에 제출하면 기여의 대가로 수수료를 획득할 수 있다. BTC 릴레이에서 수행하는 검증은 참여자로부터 제출된 비트코인 블록헤더를 조사해 이더리움의 이벤트를 발생시키는 트랜잭션을 찾아 증거로 사용하는 방식이기 때문이다. BTC 릴레이에서 데이터 검증 과정에는 사용자의 참여가 적극 요구되지만 현재 BTC 릴레이는 활발하지 않으며 추가적인 개발도 진행되고 있지는 않다.

이더리움과 이더리움 클래식을 연결하는 피스릴레이도 BTC 릴레이에서 영감을 받았다. 피스릴레이는 BTC 릴레이의 작동 방식을 양방향으로 발전시켜 주고 받도록 개선한 형태다. 현재 카이버네트워크가 운영하고 있다. 예를 들어 BTC릴레이에서 비트코인을 전송하면 이더리움의 스마트 컨트랙트와 이벤트를 일방적으로 실행할 수 있었지만 피스릴레이에서는 이더리움과 이더리움 클래식에서 토큰을 서로 주고 받을 수 있다.

이는 ETH와 ETC 모두가 스마트 컨트랙트를 지원하기 때문에 가능했다. 양쪽 가상머신(VM)을 사용하면 양방향 페깅을 구현할 수 있었다. 그러나 과정이 쉽지는 않았다. 이더리움 프로토콜을 검증하려면 이대시(Ethash)라는 이더리움의 PoW 알고리즘을 검증해야 하기 때문이다. 이더리움의 PoW 역시 메모리하드 알고리즘을 사용해 채굴에 저항하는 특성을 지니고 있다. 피스릴레이는 이대시를 스마트 컨트랙트 차원에서 검증해야만 하는 부담이 있었다. 스마트풀 등 외부의 솔루션으로 양쪽 이대시를 검증하려는 시도도 있었다. 하지만 피스릴레이에는 양쪽 이대시를 검증하는 자체적인 솔루션이 없어 피스릴레이는 실제로 현재 사용되지는 않고 있다.

더욱이 도지코인을 연결하는데는 피스릴레이 방식은 부족했다. 피스릴레이로 도지코인을 이더리움과 연결하는 경우 도지코인에 블록리오그 등으로 고아 블록이 발생하면 이를 대응할 방법이 없었기 때문이다.

실제로 도지코인 블록이 엉켜 검증을 번복해야 하는 경우가 다수 발생했다. 한편 이름이 비슷한 피스브릿지는 피스릴레이와 거의 유사하다. 다만 피스브릿지는 보증금 거는 주체가 존재하고 토큰은 대체불가능토큰(NFT) 계열인 ERC-721기반으로 발행하는 차이점이 있다.

토큰 잠금, 해제에 다수가 승인하는 ‘연합페깅’ RSK

브릿지에서는 운영자의 역할이 가장 중요하다. 하지만 운영자가 한명 뿐이면 독단적으로 거래를 처리할 수 있다는 우려도 나왔다. 이로써 운영자를 여럿으로 구성해 책임을 분산하는 다중서명(멀티시그) 브릿지 개념이 등장했다. 루트스탁(RSK)은 비트코인을 연결하는 멀티시그 브릿지를 만들었다. RSK는 비트코인을 사이드체인으로 연결하는 프로젝트다. RSK는 비트코인과 사용자의 블록체인을 연결하는 중간다리 역할을 담당하는 셈이다. 예를 들어 사용자는 RSK에 비트코인을 지불하면 사이드체인으로 연결된 블록체인의 컨트랙트 등 서비스를 사용할 수 있다. 멀티시그 브릿지는 다중 참가자의 서명 여럿을 통해 공적으로 관리된다.

한편 RSK에서는 다른 양방향페깅과 달리 채굴자의 거버넌스가 중요하게 적용된다. 비트코인을 건너편 블록체인으로 전송하고 다시 회수하는 절차에서 채굴자의 투표를 반영하는 구조를 갖고 있기 때문이다. RSK는 이를 드라이브체인이라고 한다. 코인의 잠김 여부를 채굴자가 자신이 만들고 있는 블록에 기록하면 코인의 잠김 여부를 확실하게 기록할 수 있는 반면 채굴자가 행하는 비정상적인 행동을 방어하기는 어려워진다. RSK는 채굴자가 정직하게 행동한다고 가정하지만 올바른 투표와 기록에 대한 보상이 주어지지 않으면 드라이브 체인이 제대로 작동하기 힘든 한계점이 있다. 실제로 도지더리움은 채굴자에게 보상을 주기 위한 장치가 시스템에 없다면 채굴자가 기록에 게을러지거나 뇌물에 구조적으로 취약해질 수 있다고 지적한다.

코인을 직접 교환하는 인터체인 기술, 아토믹 스왑

반면 운영자의 평판 등에 애초에 의존하지 않고 비잔틴장애감내(BFT) 환경에서 자동적으로 작동하는 인터체인 기술도 등장했다. 아토믹 스왑이 그것이다. 아토믹 스왑이란 이종 블록체인 간 코인 교환을 직접적으로 해주는 기능을 말한다. 예를 들어 도지코인을 브릿지에 보내면 이더를 받고, 브릿지에 이더를 전송하면 도지코인을 발급받는 방식이다. 아토믹스왑은 도지더리움에 실제로 사용되지는 않지만 도지더리움의 사용성을 높이기 위해 응용할 수 있는 기능이다.

이전의 아토믹 스왑 기능에서는 사용자가 거래 파트너를 먼저 찾아야만 교환을 할 수 있었다. 반면 최근의 아토믹 스왑 기능은 파트너를 찾지 않더라도 즉각 교환할 수 있도록 개선됐다. 아토믹 스왑은 도지더리움에 실제로 많이 사용되지는 않지만 도지더리움의 사용성을 높이기 위해 응용할 수는 있다. 아토믹 스왑으로는 양방향 페깅을 달성하기에는 부족하다. 코인 교환이 빠르고 간단한 장점이 있지만 블록데이터나 합의 내용을 상대방 블록체인에 전송할 수는 없기 때문이다.

라이트 클라이언트로 사이드체인을 검증하는 NIPoPoW

단순지불검증(SPV) 기능으로 사이드체인을 검증하는 솔루션도 등장했다. SPV는 라이트 클라이언트라고도 불리며 비트코인 백서에서 먼저 제시된 라이트 노드 구현방식이다. SPV는 모든 정보를 하나씩 대조하는 풀노드에 비해 데이터 검증이 빠르고 용량도 1000배 작아 가볍다. SPV를 사용하면 풀 노드를 가동하지 않더라도 블록체인을 운영할 수 있다.

IOHK는 SPV에 기반해 논인터랙티브 형식의 작업증명에 대한 증명(NIPoPoW) 기법을 최근 발표했다. NIPoPoW는 특히 모든 블록헤더를 내려받지 않고 샘플만 추출하더라도 전체를 검증할 수 있다. 샘플로는 슈퍼블록이 선택된다. 슈퍼블록은 여러 블록을 대변하는 대장 블록을 말한다. 슈퍼블록은 블록체인에서 블록의 생성 난이도가 급격하게 튀었던 블록만 골라서 주로 만들게 된다. 슈퍼블록만 택해 검증하면 검증하는 블록의 양이 크게 줄어드는 장점이 있다. 하지만 도지더리움은 블록을 건너뛰는 스킵리스트를 지원하지 않기에 NIPoPoW를 사용할수는 없다. 한편 도지코인에서 스킵리스트를 지원하려면 하드포크가 필요하다.

NIPoPoW는 거래를 압축한 짧은 문자열로 이뤄져 있다. NIPoPoW의 문자열이 트랜잭션 데이터에 포함돼 전송되면 스마트 컨트랙트는 이를 토대로 거래가 유효한지 바로 검증할 수 있다. 인터랙티브 검증과 달리 NIPoPoW는 데이터를 주고받는 별도의 과정이 생략돼 빠른 장점이 있다. 또 컴퓨터 프로그램이 PoW 블록체인에서 발생한 이벤트를 블록체인에 접속하지 않고 블록데이터를 내려받지 않고도 검증할 수 있어 간편하다. NIPoPoW의 이같은 기능은 라이트클라이언트 지갑 등을 만드는데도 사용된다. 예를 들어 암호화폐 결제가 정상적으로 이뤄졌는지 검증하는데 NIPoPoW를 사용하면 효과적이다.

NIPoPoW는 사이드체인을 연결하고 검증하는 솔루션으로도 사용된다. 사이드 체인으로 연결되는 블록체인이 스마트 컨트랙트를 지원하면 컨트랙트 코드에 NIPoPoW를 실행해 상대편 체인을 검증하도록 설계할 수도 있다. 이더리움 클래식과 이더리움을 NIPoPoW에 기반한 스마트 컨트랙트로 연결하는 프로젝트도 등장했다. 이밖에 카르다노에서도 NIPoPoW를 사용해 사이드체인을 구축하기도 했다.

[강민승 D.STREET(디스트리트) 기자]
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