[Ethereum] 이더리움2.0개론(Introduction to Ethereum2.0)(ft.서울이더리움밋업) 2부 v1.3

이더리움2.0개론(Introduction to Ethereum2.0) Part.2

  다음으로는 이더리움2.0 즉 세레너티를 단계별로 살펴보겠습니다.

  먼저 0단계에서는 비콘체인이 도입되어 PoS시대를 엽니다. 이 비콘체인은 1)검증인 및 그들이 예치한 유효지분을 관리하고, 2)추후 생길 샤드상에서 블록제안자를 지명하고, 3)그 제안된 블록에 대한 투표를 하기 위해 증인위원회를 구성하고, 4)합의규칙과 보상 및 패널티를 정의합니다. 0단계의 특징으로는, 유효지분을 통한 검증 즉 스테이킹을 개시하여 보상 또는 페널티를 받을수 있고, 비콘체인과 추후 생길 샤드체인의 가교 역할을 할 크로스링크를 만들어 이런저런 시뮬레이션을 합니다.

  그 다음 단계인 1단계에서는 샤드체인이 도입되어 샤딩시대를 엽니다. 앞서 설명한대로 샤드체인이 도입되면 스테이트를 분할하고 트랜잭션을 병렬 처리할수 있는데 아직 이 단계에서는 데이터를 저장하는 수준에 머무를겁니다. 1단계에의 특징은, 방금 말씀드린대로 샤드를 도입하여 데이터체인을 구축하고, 크로스링크를 통해 갹 샤드의 데이터를 확정하고, 그 데이터의 가용성을 증인위원회가 검증합니다.

  그 다음 단계인 2단계는 앞서 도입된 샤드체인이 본격가동되고 스테이트를 실행함과 동시에 새로운 가상머신인 eWASM이 도입됩니다. 특히 이 eWASM은 갹 샤드에서의 스테이트, 컨트렉트를 실행 및 관리를 적극 지원합니다. 2단계의 특징은 앞서 설명한대로 사용자가 스토리지에 저장하는 데이터의 양과 시간에 비례하여 수수료를 내고, 이때서야 비로소 PoS버전의 이더를 거래소나 다른 사람에게 자유롭게 전송가능합니다. 

  다음으로 살펴볼 대목은 이더리움2.0에서의 경제분야입니다. 일단 이더보유자, 엄밀히 말하면 적어도 32이더를 보유한 자는 누구나 비콘체인 도입 직후 그 이더를 디파짓 컨트렉트에 마이그레이션하여 스테이킹을 할수 있습니다. 이 마이그레이션은 네트워크 유지관리의 근간이, 채굴기라는 외부요인이 아닌 각자가 지닌 유효지분이라는 내부요인으로 전환하는데 큰 의의가 있습니다.

  그렇게 스테이킹을 하면 얼마나 검증에 참여했는지에 따라 연간 발행량과 발행률, 스테이킹 이율이 달라집니다. 발행량과 발행률은 좀이따 살펴보기로 하고 먼저 스테이킹 이율을 보면 검증참여가 적을수록 스테이킹이율이 높습니다. 아마도 스테이킹이 개시된 직후엔 스테이킹 이율이 상당히 높을 것입니다. 다만, 초기 스테이킹한 사람들은 2단계까지 어디든 전송이 불가한 기회비용은 있겠죠. 여튼 검증참여는 시간이 지나면서 일정수준으로 수렵될텐데 최소 3천만 이더가 검증에 참여할것 같습니다. 그럴 경우 3프로대의 이율이 되는데 어찌보면 적은 이율일수 있습니다. 그래서 한때 뷰터린이 이 이율을 좀 더 높일 필요가 있다고 언급한 적도 있습니다. 참고로 이 표는 예측치일 뿐이므로 실제와 다를수 있음을 말씀드리는 바입니다. 

  다음으로는 아까 방금 잠깐 살펴본 발행률에 대한 것입니다. Frontier때는 인플레이션이 상당히 높게 되어있지만 난이도 폭탄이 터지는 2017년 초부터 인플레이션이 급감합니다. 그러다가 난이도 폭탄이 연기되면서 잠시 반등하는데 2019년 초에 또한번 난이도폭탄이 터지면서 다시 하락합니다. 

  그 이후 인플레이션이 약간 상승할때가 있는데 이때가 바로 0단계에서 스테이킹이 시작될때인데 이때는 PoW에서의 채굴과 PoS에서의 민팅이 막 공존할때이기때문에 살짝 늘어납니다. 하지만 나중에 2단계때쯤 되면 PoW체인의 채굴보상을 완전 낮아질것이기 때문에 이더의 발행율은 거의 제로가 됩니다. 여기서 끝이 아닙니다. 그때쯤이면 PoS에서의 트랜잭션 수수료, 페널티 등으로 모여진 이더를 소각하는 정책이 도입되므로 마이너스 발행율 시대가 될것으로 보고 있습니다.

  여태까지 기술적인 관점으로 살펴봤다면, 이번에는 우리가 익히 배운 1,2,3차 산업구조의 관점으로 이더리움의 역사를 살펴보겠습니다. 

  농축수산업으로 대표되는 1차산업을 이더리움으로 옮겨보자면 Ethereum1.0이자 채굴업일겁니다. 이때는 보상을 통한 네트워크 유지 동기부여 및 보안관리, 그리고 채굴을 통한 확고한 팬덤과 커뮤니티 확보가 가능했습니다.

  생산제조업으로 대표되는 2차산업을 이더리움으로 옮겨보면 Ethereum1.x이자 토큰제조업일겁니다. ERC-20을 포함한 여러 ERC버전을 통한 디앱, 토큰 등이 생성되었고, ICO 등 펀드레이징에 이더가 활발하게 활용되었습니다.

  그리고 서비스업으로 대표되는 3차산업은 Ethereum2.0이자 이더리움 서비스업 시대라고 볼수 있습니다. 이때는 이더리움이 블록체인서비스업의 선두주자로 발돋움하여 Blockchain as service를 통한 익명성, 경제성 등 기존문제를 해소하고, Staking as service를 통해 Decentralized Finance를 잘 구성하여 전통적인 금융서비스 대체 및 Defi가 활발해지기를 기대합니다.

  제가 앞서 설명한 것들을 토대로 이쯤되서 궁금해할만한 질문을 스스로 5개정도 선정해봤습니다. 

  첫번째로, Ethereum2.0에서 확장성 향상은 명확히 예측하기 어렵지만 단순하게 보면 현재 평균치인 14tps에 총 샤드갯수인 1,024를 곱한 약14,000tps가 될수도 있습니다.

  두번째로, PoS로 전환시 페널티의 종류는 크게 2가지입니다. 하나는 우리가 일반적으로 알고 있는 시빌공격(Sybil attack)이 있는 경우 악의적인 행위를 한다고 의심되는 검증자로부터 최소 1eth를 삭감시키는 Slashing이 있습니다. 다른 하나는 검증 즉 스테이킹 도중에 정전 등으로 오프라인이 된경우 그 검증자는 악의자로 간주되어 유효지분이 지속 삭감되는 Inactivity leak이 있습니다. 여기서 주목할만한 점은, 이 오프라인되는 시점이 재수없게 총 검증인의 1/3이상이 오프라인된 시점이라면 블록체인 확장성에조차 악영향이 가기때문에 상당량의 유효지분이 삭감될것입니다.

  세번째로, PoS버전의 ETH는 샤드체인이 본격적으로 가동되는 Phase2때쯤 비로소 거래소에서 거래가능하거나 다른 사람들에게 송금가능합니다.

  네번째로, Ethereum2.0에서의 우려되는 점들은, 검증참여가 너무 낮거나 높거나, 샤딩이 생각보다 복잡하거나, 또는 노드운영이 비경제적이어서 진입장벽이 높은 점입니다.

  다섯번째로, Ethereum2.0을 넘어서서 진정한 Full PoS에서의 World Computer의 면모를 보일 Ethereum3.0에서의 주요특징은 첫째도 STARKs, 둘째도 STARKs, 셋째도 STARKs,입니다. 이는 영지식증명에서 가장 진보된 기술로서 익명성 뿐만 아니라 확장성, 양자컴퓨터 저항성 등이라는 이점을 지니고 있습니다.

  지금까지 제가 이더리움2.0을 나름대로 자세하게 설명했지만, 이 모든게 순조롭게 이행되려면 각자의 노력이 필요합니다. 

  첫번째로, 이더리움 마법사라고 볼수 있는 개발자의 역할입니다. 이들은 여태 그래왔던것처럼 EIP를 제안하고 테스팅하고 구현과정을 최적화하는데 최선을 다해야할것입니다. 또한 아직은 많이 부족한 User Experience와 User Interface를 개선해야합니다.

  두번째로, 이더리안이라고 볼수 있는 사용자입니다. 이들은 언제든 이더리움을 경험하고 느끼는 장단점을 피드백하고 개선점에 대한 어필을 해야합니다.

  그리고 마지막으로 이더리움의 버팀목이 될 커뮤니티의 역할입니다. 단순 지지자부터 이더를 홀딩하고 있는 투자자로 구성된 이들은 비판적 사고를 갖고 꾸준한 관심과 인내를 가져야합니다. 또한 이더리움 비전이 높다고 판단되면 이더 보유분으로 스테이킹 특히 초기에 동참해야합니다. 

< 29차 서울이더리움밋업에서 발표하는 오공(필자) >

  이상으로, 제가 준비한 이더리움2.0 개론에 대한 내용이었습니다. 비트코인 뿐만 아니라 이더리움을 오랜간 지켜보면서 느낀건 이 블록체인과 암호화폐 시계가 빨리 돌아가는 것 같으면서도 어쩔땐 너무 더디게 간다는 느낌이 들었습니다. 그것은 아마도 분석할때와 투자할때 마음가짐이 달라서이기도 할겁니다. 극심한 변동성과 말도안되는 사건사고가 많은 탓에 잠을 설쳐서 삶의 질이 낮아진것 같기도 하지만 이 분야를 알면서 자본주의의 이면과 새로운 혁명덕분에 가슴이 설레이기도 합니다. 따라서 그 결과가 어떻든 이런 과정을 다 같이 논하고 경험하며 즐겼으면 합니다. 

  아무쪼록, 조만간 도래할 이더리움2.0시대에 많은 관심과 지지 부탁드리며 부족한 자료를 봐주신 여러분들에게 감사말씀드립니다.

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[Ethereum] 이더리움2.0개론(Introduction to Ethereum2.0)(ft.서울이더리움밋업) 1부 v1.3

이더리움2.0개론(Introduction to Ethereum2.0) Part.1

< 29차 서울이더리움밋업에서 발표하는 비탈릭 뷰터린 >

  제29차 서울 이더리움 밋업이 지난 9월 26일(목) 서울 강남 더라빌에서 개최되었습니다. 일찍이 2015년 7월 이더리움 메인넷이 출시되기도 전에 이더리움의 가치와 가능성을 발견하고 5년 넘게 우리나라에 이더리움을 소개하고 알려온 atomrigs님이 주도한 이 행사는 개인적으로 3가지 이유로 큰 의미가 있었습니다.

  첫번째로, 이번 밋업행사 메인 주제가 '이더리움2.0'이었기 때문입니다. 필자는 2015년 말과 2016년 초 비트코인과 이더리움을 알고 여태까지 분석과 투자를 해온 사람으로써 이더리움 로드맵상 마지막 단계인 Serenity가 어떤 모습일지, 그리고 이더리움 공동창업자인 뷰터린이 이더리움 출시전부터 'Proof of Stake is future'라고 언급해온만큼 Proof of Stake(이하 'PoS')가 어떤 모습일지 궁금해왔습니다. 그런데 이 2가지가 2020년 초에 개시되는 '이더리움2.0'부터 모습을 보일 예정입니다.
  두번째로, 이 밋업에 그 유명한 이더리움 공동창업자인 뷰터린이 참석하기 때문입니다. 수많은 영상과 논문을 통해, 간접적으로 그를 지켜왔지만 실제로 본적은 없었습니다. 물론, 지난 5월 '2019 이드콘 코리아' 축사 영상에서 이더리움 커뮤니티에 기여한 공로로 뷰터린이 필자를 언급한 적은 있지만 만난적은 없었습니다.
  세번째로, 필자가 이번 밋업에 발표한 연사들 중 한명이기 때문입니다. 필자는 블록체인과 암호화폐의 일반론적인 논평, 분석글 등을 제외하고, 특정 프로젝트들의 커뮤니티에 활동하는데 그 중 하나가 '이더리움'이다. 그렇게 나댄 덕분인지, 평소 존경해온 atomrigs님의 제안으로 이번 밋업의 연사로 나서게 되었습니다.

  발표 주제를 고민하던 차에, 비트코인를 빼면 최고로 높은 브랜드 가치와 가장 큰 시총과 커뮤니티를 보유한 이더리움에 대해 잘 아는 사람들이 극소수이며, 또한 알고자하더라도 너무 어렵게 생각하는 분들이 많다는 것을 꺠달았습니다. 그래서 평소에 필자가 써온 이더리움 개발자 회의와 같은 딱딱한 내용 대신에, 일반적인 이더리움에 대한 내용, 특히 다가오는 이더리움2.0에 대하여 쉽게 작성하여 발표하기로 마음먹었습니다.
  이번 글은 그런의미에서 작성하고 발표한 밋업 자료를 글로 소개하는 자리이며, 이더리움에 대해 조금이라도 관심있는 분들에게 도움이 되길 바랍니다.

  먼저 표 하나를 같이 보시죠. 이 표는 여태까지의 이더리움 역대 하드포크 또는 네트워크 업그레이드 역사를 보여주는 표입니다.

  2015년 7월엔 이더리움 로드맵의 첫번째 단계이자 이더리움 메인넷에서 첫번째 블록이 생성된, 'Frontier'가 있었습니다. 2015년 9월엔 'Frontier Thawing'포크가 있었고, 이때 블록가스리밋 조정 및 'ice age'라는 난이도 폭탄을 프로토콜에 심어서 향후 난이도 조정에 대비하게 됩니다.  

  그리고 2016년 3월엔 이더리움 로드맵의 두번째 단계인 'Homestead'가 있었고, 이때 스마트컨트렉트 생성비용 조정, 각종 네트워크 개선 등이 있었습니다. 2016년 7월엔 가장 많은 논란이 있었던 DAO포크가 있었고, DAO가 해킹되고나서 개발팀의 의지와 커뮤니티의 지지를 기반으로 롤백을 감행합니다. 그리고 2016년 10월과 11월엔 Tangerine Whistle과 Spurious Dragon포크가 있었는데, 이 둘은 DoS공격의 피해를 미리 완화하기 위한 작업이라는 공통점이 있지만, 차이점이 있다면 Tangerine Whistle포크는 좀더 명확하고 시급한 업데이트를, Spurious Dragon포크는 약간의 시간을 갖고 추가적인 업데이트를 했다는 점입니다.

  그다음이 이더리움 로드맵 세번째 단계인 'Metropolis'인데 아시다시피 2번에 걸쳐 진행되었습니다. 2017년 10월엔 Byzantium 포크를 해서, 영지식증명 도입, EVM병렬처리, 난이도폭탄 연기 및 채굴보상 감소 등이 있었고, 2019년 2월엔 Constantinople 포크를 통해 새로운 형식의 컨트렉트주소 생성, 난이도폭탄 연기 및 채굴보상 감소 등이 있었습니다.

  그리고 2019년 11월로 예정된 Istanbul포크가 있는데, 이때 타원곡선산술 프리컴파일 재평가, 블록가스리밋 극대화, Calldata가스비 조정 등이 있습니다.

  아마 여기까지가 Ethereum1.0으로 볼수 있으며, 시간상 그 이후로는 이더리움 로드맵 마지막 단계인 Serenity 즉 Ethereum2.0이 진행될것입니다. Ethereum2.0을 알아보기에 앞서 

방금 살펴본 Ethereum1.0의 연장선이자 Ethereum2.0의 안정적인 전환을 위해 꼭 필요한 Ethereum1.x에 대해서 살펴보겠습니다.

  우선 Ethereum1.x의 개념은, 앞으로 진행될 업그레이드를 보다 응집력있고 효율적으로 진행시키위해 고안된 코드네임으로, 2018년 10월 데브콘4에서 개발자들 위주로 제안되었습니다. 최근 들어 Ethereum2.0에 대한 정보와 뉴스 덕분에 그것에만 관심이 커지지만 Ethereum1.x는 Ethereum2.0과 2021년까지 공존할것이기때문에 무시할수는 없습니다.

  이 Ethereum1.x의 목적은, 새로운 EIP개발, 공식화, 구현을 통해 Ethereum1.0을 최적화 하고, state size 증가를 완화하고 주요 과업을 달성하는 것입니다.

  여기서 주요 과업은 크게 3가지로 분류할수 있는데요, 첫번째로, EVM의 속도, 안전성, 상호운용성을 향상시키는 것입니다. 정적분석과 검증도구의 능력을 키워서 속도와 안전성을 개선하고, 솔리디티, 바이퍼에서부터 웹어셈블리까지 다양한 코드생성을 가능케하여 상호운용성을 개선하게 됩니다. 두번째로, Ethereum맞춤형 웹어셈블리, 즉 eWASM의 스펙을 구성하여 Ethereum2.0에 대비하는 것입니다. 이 eWASM의 개발은 더욱 다양한 프로그래밍 언어로 더욱 효율적인 프로그램 작업을 하기 위하여 기본적인 웹어셈블리 기반의 환경을 조성할것입니다. 세번째로, 스토리지 프루닝인데, 이것은 이름처럼 가지치기를 해서 저장공간의 효율성을 높이는 방식입니다. 이더리움 스테이트는 하나의 블록이 생성되어도 분기될 가능성이 있고 그럴 경우 롤백할수도 있기 때문에 적어도 최종확정되기전까지의 히스토리를 유지합니다. 그런데 일정시간이 지나고 난뒤에는 그런 히스토리를 삭제하여 저장공간을 늘릴수도 있기 때문에 이런 방식을 시도해보는 겁니다.

 다음으로 이더리움2.0에 대해서 말씀드리겠습니다. 이것은 아시다시피 이더리움 로드맵상 마지막 단계인 Serenity로, PoS로의 전환, 확장성 향상 등 여러 개선사항이 포함된 업그레이드입니다. 

  이것의 목적은 보다 탈중앙되고, 더욱 탄력적이며, 보안성, 단순성, 생존성을 향상시키는 겁니다.

  주요과업으로는 크게 4가지가 있습니다. 우선 Casper를 통해 Proof of Work방식보다 더 친환경적이고 덜 중앙화된 PoS로의 전환합니다. 그리고 샤딩이라는 분할방식을 통해 탈중앙성을 유지하면서도 분할, 병렬처리로 확장성을 향상시킵니다. 또한 eWASM을 본격적으로 활성화하여 더욱 효율적이고 정교한 웹어셈블리 기반 가상머신을 가동하며, State fee, 즉 스토리지 사용자에게 그 데이터 양과 시간에 비례하는 임대료를 부과하여, 점점 더 증가하는 State size에 대하여 경감심을 일으킴과 동시에 네트워크 자원을 마음껏 써대는 소위 '공유지의 비극'을 방지할것입니다.

  이더리움2.0에 대해서 더 자세히 알기 위해 Casper와 Sharding, 소위 Shasper에 대해서 알아보겠습니다. 첫번째로 Proof of Stake, Casper에 대한 이야기입니다. 이것의 이점은 잘아시다시피 규모의 경제를 내세워 네트워크를 잠식하는 Proof of Work에 비해 덜 중앙화되어있습니다. 그 덕분에 탈중앙, 검열저항을 위한 게임이론 전략과 통화정책 수립이 상대적으로 유리합니다. 또한 채굴을 하기 위한 엄청난 전력소모가 불필요하기 때문에 친환경적입니다.

  다만, 부작용도 존재합니다. 이미 확정된 체인이 아닌 다른 체인을 별도로 이어 기존 확정성과 경합함으로써 네트워크에 혼란을 주는 것을 물론 기존 확정성을 뒤집을수도 있습니다. 그리고 일정 비중의 검증인, 가령 Byzantin-style Proof of Stake의 경우 1/3이 오프라인이라서 블록확정이 어려울 경우, 네트워크 생존에 무리가 올수도 있습니다. 또한, 다수의 검증인이 카르텔을 구성하고 소수검증인을 검열하여 그들의 메시지를 무시하는 등 네트워크를 교란시킬수도 있습니다. 

  다행히 이더리움2.0에서는 방금 언급한 부작용에 대해서 이미 인지를 하고있고 보다 나은 해결책을 찾기 위해 노력하고 있습니다.

  그렇다면 이쯤되서 이런 상상을 해봄직합니다. 만약에 2015년 당시 이더리움이 Proof of Stake로 나왔다면 어땠을까. 왜 뷰터린을 포함한 공동창립자들은 Proof of Stake를 지향하면서도 Proof of Work로 출시하게 되었을까.

  우선 첫번째로 초기에 살아남을수 있을지 의문입니다. 채굴방식이 아니기에 배분을 ICO등을 통해 진행해야하는데, 당시에 많아야 수백명정도 ICO에 참여했다면 다행일텐데 그러면 배분분포도가 작고 팬덤을 만들기에는 큰 어려움이 있었을겁니다. 이는 CPU나 GPU로 누구나 언제든 채굴에 참여하여 자연스럽게 코인배분와 팬덤이 생길수있는 Proof of Work방식과 대조적입니다.

  또한, 지속해서 살아남을수 있을지도 의문입니다. 이더리움은 분산 네트워크 장애모델로서는 이례적으로 안전성보다 생존성에 우위를 둔 비트코인을 참고하여 Proof of Work방식을 따랐지만 만약 Proof of Stake방식에서 Byzantine-style를 따를경우 검증인 중 1/3만 이탈해도 생존에 위협이 될수 있고, 또한 추가로 파생되는 문제들이 있었을것이기 때문에 복잡성이 높아졌을겁니다. 

  다음으로는 샤딩입니다. 각 노드가 스테이트 전부를 저장하고 모든 트랜잭션을 처리하는 현재와는 달리, 스테이트 분할 및 병렬처리하여 확장성을 높이기 위해 도입된 것을 샤딩이라고 합니다.

  이 샤딩이 중요한 이유는, 확장성 삼중고 즉, 같은 시간에 더 많은 트랜잭션을 처리할수 있는 확장성과 누구나 참여할수 있게하는 탈중앙성, 그리고 얼마나 공격에 대비할수 있는지에 대한 보안성을 베이스레이어에서 이 3요인을 훼손하지 않고 균형있게 확장시키는 야심찬 목표를 갖고있습니다.

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