Nexus Labs: 블록체인을 확장하기 위한 검증 가능한 클라우드 컴퓨팅 활용 방법

2023.03.08

Nexus Labs: 블록체인을 확장하기 위한 검증 가능한 클라우드 컴퓨팅 활용 방법

이 글에서는 넥서스와 넥서스 제로의 특징과 구조를 소개하고, 이들이 블록체인 기술 발전을 어떻게 촉진하는지 살펴본다.

2023.03.08 - 08:16:02

NexusLabs可验证云计算

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

이 글에서는 넥서스와 넥서스 제로의 특징과 구조를 소개하고, 이들이 블록체인 기술 발전을 어떻게 촉진하는지 살펴본다.

Nexus Labs: 검증 가능한 클라우드 컴퓨팅을 통해 블록체인을 확장하는 방법은?

작성: Stanford Blockchain Review

번역: TechFlow

이 글은 스탠퍼드 블록체인 리뷰에서 제공한 것으로, TechFlow는 스탠퍼드 블록체인 리뷰의 공식 파트너로서 독점 번역 및 게재 권한을 부여받았습니다.

블록체인 기술이 계속 발전함에 따라 다양한 응용 시나리오가 등장하고 있지만, 대규모로 활용할 때 여전히 몇 가지 과제가 존재하며 그 중 하나가 바로 블록체인의 확장성 문제입니다.

이 문제를 해결하기 위해 Nexus Labs는 새로운 솔루션을 제안합니다. 바로 블록체인, 롤업(Rollup), 스마트 계약에 컴퓨팅 성능과 확장성을 제공하는 '블록체인 기반의 범용 검증 가능 클라우드 컴퓨팅 네트워크'입니다. 본문에서는 Nexus와 Nexus Zero의 특징과 아키텍처를 소개하고, 이들이 어떻게 블록체인 기술 발전을 촉진할 수 있는지 살펴봅니다.

소개

검증 가능한 클라우드 컴퓨팅(Verifiable Cloud Computing)은 Rust나 C++ 같은 전통적인 언어로 작성된 프로그램의 계산을 AWS 또는 Google Cloud 같은 원격 서버로 위탁하고, 해당 프로그램의 출력 결과와 함께 계산이 올바르게 수행되었음을 증명하는 증거를 받는 것을 가능하게 합니다. 이를 통해 사용자는 신뢰할 수 없는 서버에 계산을 위탁하면서도 결과의 정확성을 검증할 수 있습니다.

검증 가능한 클라우드 컴퓨팅이 블록체인 분야에 미칠 잠재적 영향은 상상하기 어려울 정도로 큽니다. 스마트 계약이 계산, 저장, 다른 시스템과의 상호작용을 수학적으로 검증 가능한 방식으로 외부로 위탁할 수 있게 된다면, 스마트 계약 시스템의 컴퓨팅 능력은 크게 향상될 것입니다.

Nexus는 이러한 범용 검증 가능 클라우드 컴퓨팅을 구현하려는 시도이며, 특히 이더리움 앱의 확장을 목표로 하고 있습니다. 본 문서에서는 우리가 미래를 실현하기 위해 개발 중인 핵심 혁신들을 간략히 소개합니다.

검증 가능한 컴퓨팅

검증 가능성은 다양한 방식으로 정의되고 구현될 수 있습니다. 일반적으로 다음과 같은 세 가지 방식이 있습니다:

유효성 증명(Validity Proofs): 제로지식 증명(zk-SNARKs)을 사용하면 검증자는 특정 프로그램이 올바르게 계산되었는지를 수학적으로 검증할 수 있습니다.
사기 증명(Fraud Proofs): 잘못된 계산임을 증명하는 방식입니다. 보통 '낙관적(Optimistic)' 컴퓨팅이라고 불리며, 최소한 한 명의 정직한 참여자가 사기 행위를 식별하고 증명해야 합니다.
합의 증명(Consensus Proofs): 수학적 정확성을 요구하지 않으며, 일정 비율(t-of-N)의 참여자들이 정직하거나 경제적으로 합리적인 행위를 한다고 가정합니다. 이는 블록체인 및 사이드체인에서 사용하는 방식입니다.

각 방식은 사용 편의성과 보안 간에 상당한 트레이드오프를 갖지만, 일반적으로 제로지식 증명이 가장 강력한 보안을 제공하고, 합의/상태 머신 방식이 현재 가장 실용적이며 강력한 기본 알고리즘을 제공합니다.

보안성과 활성성(Safety and Liveness)

검증 가능성만으로는 충분하지 않습니다. 진정한 탈중앙화 애플리케이션을 구현하려면 두 가지 보안 보장을 모두 제공해야 합니다:

보안성(Safety): 이는 검증 가능성 또는 정확성 속성과 동일합니다.
활성성(Liveness): 애플리케이션이 궁극적으로 실행됨을 보장하며, 즉 검열되지 않음을 의미합니다.

옵티미스틱 롤업(Optimistic Rollups)이나 ZK 롤업(ZK Rollups) 같은 시스템은 사기 증명 또는 제로지식 증명을 통해 보안성을 제공할 수 있지만, 활성성은 제공하지 못합니다(예: 중앙화된 정렬기(sorter)가 있을 경우). 보안성과 활성성을 동시에 제공하는 시스템은 완전히 올바른(fully correct) 시스템으로 간주됩니다.

Nexus: 완전히 올바른 범용 검증 가능 클라우드 컴퓨팅 구현

Nexus는 검증 가능한 클라우드 컴퓨팅을 위한 탈중앙화된 시장입니다.

개발자들은 AWS Lambda와 유사하게 Rust, C++, Go 등의 전통적인 언어로 서버리스 클라우드 애플리케이션을 호스팅할 수 있으며, 동시에 보안성과 활성성 보장을 누릴 수 있습니다.

Nexus는 두 가지 버전으로 제공됩니다: Nexus와 Nexus Zero.

Nexus Zero: 제로지식 클라우드 컴퓨팅 네트워크

Nexus Zero는 탈중앙화된 오프체인 제로지식 증명자(prover) 네트워크로, 이더리움 스마트 계약이 일반적인 계산을 외부로 위탁할 수 있도록 합니다.

Nexus Labs: 검증 가능한 클라우드 컴퓨팅을 통해 블록체인을 확장하는 방법은?

다음 세 가지 구성 요소로 이루어집니다:

범용 제로지식 가상머신(zkVM).
무허가 증명자 네트워크.
탈중앙화된 마켓 메이커 네트워크.

Nexus Zero의 애플리케이션은 상태를 유지하지 않는 'zk-Functions'이며, 스마트 계약에 의해 직접 호출됩니다. 이는 Nexus Zero가 각 프로그램을 별도의 회로 표현으로 컴파일하는 것이 아니라, 실행 시간 제한 내에서 어떤 계산이든 증명할 수 있는 범용 회로를 사용한다는 의미입니다.

Nexus: 탈중앙화된 클라우드 컴퓨팅 네트워크

Nexus는 탈중앙화된 클라우드 컴퓨팅 네트워크입니다. 다시 말해, 독립적이고 외부와 인식 가능한 '서버리스 블록체인'들로 구성된 네트워크입니다.

Nexus Labs: 검증 가능한 클라우드 컴퓨팅을 통해 블록체인을 확장하는 방법은?

Nexus의 애플리케이션은 상태를 유지하는 'Nexus 함수'이며, 스마트 계약에 의해 직접 호출됩니다. Nexus 네트워크는 스마트 계약 시스템으로부터 계산, 저장, I/O 기능을 위탁받는 데 사용될 수 있습니다. 또한 Nexus 네트워크는 ZK 또는 낙관적 증명 시스템을 복제할 수도 있으며, 일반적으로 AWS / Google Cloud가 하는 일을 완전한 정확성 보장 하에 수행할 수 있습니다.

Nexus 네트워크는 내부적으로 합의를 달성하며, 임계값 서명 방식(threshold signature scheme)과 같은 특수한 다자간 계산 기술을 통해 외부 시스템과 통신할 수 있습니다. 노드 인센티브는 전통적인 지분 증명(PoS) 기반으로 작동합니다.

따라서 사용자는 Nexus를 이용해 이더리움에 연결된 '서버리스 블록체인'을 즉시 구축할 수 있습니다. 이러한 네트워크는 사이드체인, 오라클 네트워크, 저장/데이터 가용성 네트워크, 가디언 네트워크, 탈중앙화된 정렬기 네트워크 또는 전용 블록체인으로 활용할 수 있습니다.

Nexus: 단순함

범용 검증 가능 클라우드 컴퓨팅을 구현하는 것 외에도, Nexus Labs의 핵심 목표 중 하나는 극도로 간단하고 쾌적한 개발 경험을 제공하는 것입니다.

그래서 Nexus와 Nexus Zero는 전통적인 클라우드 컴퓨팅과 동일한 사용자 경험을 제공하도록 설계되었습니다. 개발자들은 익숙한 언어로 프로그램을 작성하고 선호하는 라이브러리를 가져올 수 있습니다.

Nexus Labs: 검증 가능한 클라우드 컴퓨팅을 통해 블록체인을 확장하는 방법은?

위 이미지는 이더리움에 연결된 상태를 유지하지 않는 '람다 함수(Lambda Function)' 예시로, 새 블록이 생성될 때마다 호출됩니다. 함수는 저장 공간과 POSIX와 유사한 로컬 파일 시스템에도 접근할 수 있습니다.

또한 Nexus 함수는 스마트 계약처럼 상태를 유지할 수 있으며(호출 간 상태 보존), 장시간 실행되는 작업(예: 롤업 정렬기 또는 제로지식 증명 생성 등)을 수행할 수 있습니다. 단 두 가지 조건을 만족해야 합니다. 1) 결정론적(deterministic)이어야 하고, 2) WASM으로 컴파일되어야 합니다.