Ark: 비트코인 기반 익명 오프체인 결제 프로토콜
작성: Burak
번역: TechFlow
Ark는 비용 효율적이고 익명성을 보장하는 비트코인 오프체인 결제 솔루션을 제공하기 위해 고안된 혁신적인 레이어2 프로토콜입니다. Ark는 프라이버시와 낮은 비용이라는 두 가지 장점을 결합하여 사용자에게 완전히 새로운 결제 경험을 제공합니다. 본 글에서는 Burak의 설명을 따라 Ark의 작동 원리와 이점, 그리고 이 프로젝트를 시작하게 된 동기를 깊이 있게 살펴보겠습니다.
Ark는 수취인이 입금 유동성(inbound liquidity)을 보유하지 않아도 결제를 받을 수 있도록 하며, 수취인의 프라이버시를 보호합니다. 이 프로토콜은 WabiSabi처럼 익명적이며, 온체인 거래만큼 편리하고, 라이트닝 네트워크만큼 저렴합니다. 자세한 내용에 들어가기 전에 먼저 제 이야기부터 해보겠습니다.
초기 저는 대용량 블록 캠프에 서 있던 사람으로서, 라이트닝 네트워크(LN)의 큰 비판자였습니다. 저는 특히 입금 유동성, 비동기 수신, 온체인 흔적 등의 문제로 인해 라이트닝 네트워크에 대해 강한 반감을 가지고 있었습니다.
시간이 지남에 따라 라이트닝 네트워크에 대한 이해가 깊어지면서, 제가 느꼈던 일부 문제들은 해결 가능하다는 것을 깨달았습니다. 예를 들어 PTLC는 비동기 수신과 지불 증명 문제를 동시에 해결하며, 공유 UTXO 모델은 부분적으로 온체인 흔적 문제를 완화합니다.
그러나 안타깝게도, 입금 유동성 문제를 해결할 '만병통치약'은 찾지 못했습니다. 입금 유동성은 저에게 항상 버그처럼 느껴졌습니다. 존재해서는 안 되는 기능처럼 느껴졌고, 전체 시스템이 어딘가 잘못된 것 같았습니다.
라이트닝 네트워크 설계 전 간단한 시장 조사를 한다고 상상해보세요. "24시간 내내 서버를 운영해야 하고, 돈을 받기 전에 반드시 유동성을 먼저 확보해야 작동하는 결제 시스템을 사용하시겠습니까?" 이것이 어떤 사용자 경험인지 아시겠습니까?
이상적인 최종 사용자 경험은 매끄러워야 합니다. 사용자는 마법의 버튼 하나만 누르면 사츠(sats)를 받을 수 있어야 하고, 다른 버튼 하나로 사츠를 보낼 수 있어야 합니다. 마치 온체인 자금 이동처럼 말입니다.
결국 저는 몇 가지 사용자 경험 문제를 해결할 만한 흥미로운 솔루션들을 생각해냈고, 그 결과 새로운 LN 지갑 개발을 시작하게 되었습니다. 어느 순간, 제가 연구하고 있는 것이 더 이상 라이트닝 네트워크처럼 보이지 않는다는 것을 깨달았습니다. 오히려 라이트닝 네트워크의 인보이스를 지불할 수 있고, 라이트닝 네트워크로부터 결제를 받을 수 있지만, 내부 구조와 핵심 설계는 완전히 다른 독립적인 레이어2 프로토콜에 가까웠습니다.
짧게 요약하자면, 제 라이트닝 네트워크 지갑 아이디어는 결국 새로운 레이어2 프로토콜로 진화했습니다. 저는 계속해서 신뢰할 수 있는 소규모 그룹과 논의를 나누며 피드백을 수집하고 설계를 반복 개선해왔습니다.
수개월간의 재구성과 반복 개선 끝에, 저는 현재의 설계가 최적화되었다는 결론을 내렸고, 이제 기술이 충분히 성숙하여 커뮤니티 전체와 작업 결과를 공유할 때가 되었다고 판단했습니다. 그것이 바로 Ark입니다.
저는 이 프로토콜을 Ark라 명명했는데, 이는 노아의 방주(Noah's Ark)에서 영감을 받아 일반 사용자를 체인 분석 회사와 트러스트 서비스 제공자의 위협으로부터 구원한다는 의미를 담고 있습니다. 트러스트리스 방식의 라이트닝 네트워크 자체가 여러 이유로 제대로 작동하지 않으며, 체인 분석 회사는 사용자 프라이버시에 심각한 위협이 됩니다.
Ark는 'Ark 서비스 제공자(ASP)'라 불리는 중재자를 통해 익명성과 확장성이 보장된 오프체인 결제를 실현합니다. ASP는 항상 온라인 상태인 서버로, 네트워크에 유동성을 제공하며, 라이트닝 네트워크 서비스 제공자(LP)와 유사한 역할을 수행합니다.
Ark는 트러스트리스한 레이어2 프로토콜로, 일방향 탈출(single-sided exit) 기능을 갖추고 있어 사용자 자금을 절도하거나 송신자와 수신자를 연결할 수 없습니다. 사용자는 자기 자금을 스스로 관리(self-custody)할 권리가 있으며, 레이어2에 문제가 발생하면 언제든지 자금을 메인체인으로 복구할 수 있습니다. 또한 Ark는 '가상 UTXO(virtual UTXO)' 또는 vtxo라 불리는 오프체인 UTXO 집합을 운영합니다.
기존의 가상 UTXO는 소각되며, 새로운 가상 UTXO가 지속적으로 생성됩니다. 이는 마치 온체인 자금의 흐름과 유사합니다.
Ark는 5초마다 정산되며, 최종 확정성을 위해서는 온체인 확인이 필요합니다. 그러나 사용자는 zero-conf 토큰으로 인보이스를 즉시 결제할 수 있으며, Ark는 즉시 사용 가능한 지연된 최종성(delayed finality)을 제공합니다.
Ark는 HTLC 대신 ATLC를 사용함으로써 '절대적인 원자성(absolute atomicity)'을 보장합니다. 사용자는 확인을 기다리지 않고도 결제를 받고 즉시 전달할 수 있습니다. 메모리풀(mempool) 단계에서의 이중 지출(double-spend)은 원자성을 파괴합니다. 만약 ASP가 수신자의 vTXO를 이중 지출하면, 송신자의 vTXO를 인출할 수 없게 됩니다.
라이트닝 네트워크와 비교했을 때, Ark는 한 차원 높은 프라이버시를 제공합니다. Ark 프로토콜의 모든 결제는 CoinJoin 라운드 내에서 이루어지므로, 송신자에서 수신자까지의 경로가 혼란스러워집니다. 반면, 라이트닝 결제는 hashlock 식별자로 연결되며, 중간 허브들이 공모해 결제 정보를 추출하고 송신자-수신자 간 연계를 파악할 수 있습니다.
라이트닝 네트워크는 온체인 흔적 측면에서도 확장성이 부족합니다. 라이트닝 네트워크는 기본층에 심각하게 의존하는 레이어2 네트워크입니다. 최근의 높은 수수료 시장은 라이트닝 인프라의 신뢰성 부족을 어느 정도 입증했습니다.
숫자는 명확합니다. 모든 사람이 평균 4개의 채널을 필요로 하고, 각 채널 개설에 수백 vByte가 소요된다고 가정하면, 비트코인 네트워크가 비트러스트 방식으로 전 세계 인구를 모두 수용하려면 100년 이상이 걸릴 것입니다.
채널들을 CoinPool이나 Factory 아래에서 배치 처리할 수 있다고 말할 수도 있지만, 여전히 채널 종료를 위해 체인과 자주 상호작용해야 합니다. 이러한 종료가 TLUV* 형태로 발생한다고 생각해보면, 비트코인의 후보 공간은 하루 약 15만 명이 채널을 종료하는 규모를 처리할 수 없습니다.
(TechFlow 주: "TLUV"는 Tapscript와 관련된 개념으로, "TAPLEAF_UPDATE_VERIFY"를 의미합니다. 이는 현재의 내부 키(internal key)를 수정하기 위한 트위크(tweak)를 지정할 수 있게 해주며, Tapscript 내에서 거래 조건과 키 관리를 더욱 유연하게 제어할 수 있게 합니다. 이를 통해 더 복잡한 거래 스크립트를 만들 수 있어 비트코인 거래의 유연성과 확장성을 높일 수 있습니다.)
Ark는 다양한 기술 요소를 통합함으로써 비트코인 거래의 확장을 실현합니다. 공유 UTXO 모델, 블라인드 서명, 간단한 트위크, 타임락, ATLC 및 기타 여러 기법들이 Ark의 핵심을 구성합니다.
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Burak
