이더리움의 최종성 도전: 비콘체인이 여전히 활력을 가지고 있는가?
작성: Yicheng
번역: TechFlow
소개
“비콘체인이 생명을 얻었다.” 2023년 5월 11일과 12일, 이더리움은 두 차례의 일시적인 최종성 상실 사건을 겪으며 그 회복력을 시험받았다. 이러한 도전에도 불구하고 네트워크는 활력을 유지하며 자율적으로 두 사건에서 복구되었다. 이번에는 주목할 만한 이 사건들을 심층 분석하고, 그 영향과 이후 시행된 개선 조치를 검토하여 유사한 사태가 미래에 다시 발생하지 않도록 할 것이다.
사건 개요
2023년 5월 11일과 12일은 이더리움 역사상 중요한 날로 기록될 것이다. 이 둘 사이에 이더리움의 회복력이 극한까지 시험되었기 때문이다. 5월 11일 약 20:19 UTC경, 이더리움 메인넷의 블록 생성 속도가 크게 감소했고, 이로 인해 최종성이 4개 에포크(epoch) 동안 지연되는 사태가 발생했는데, 이는 이더리움 역사상 처음 있는 일이었다. 다음날 비슷한 사건이 다시 발생했고, 이번엔 지연이 9개 에포크까지 늘어나며 불활성 페널티(inactivity penalty)가 발동되었다.
이러한 사건 동안 네트워크 참여도가 급격히 하락한 것이 관찰되었다. 첫 번째 하락은 200,551번째 에포크에서 발생하여 최종성이 일시 정지되다가 200,555번째 에포크에서야 회복되었다. 두 번째 참여도 하락은 200,750번째 에포크에서 발생했으며, 최종성은 200,759번째 에포크까지 다시 중단되었다.
초기에는 우려가 있었지만, 이더리움 네트워크는 스스로 복구함으로써 내재된 강력한 회복력을 입증했다. 이 사건들은 단순히 비콘체인의 탄력성을 입증한 것뿐만 아니라, 잠재적 개선 가능성을 부각시키기도 했다.
불활성 누수(Inactivity Leak)
최종성이 이루어지지 않는 상태 동안, 이더리움 네트워크는 "불활성 누수(inactivity leak)"라 불리는 핵심 메커니즘을 가동한다. 이 기능은 이더리움 2.0의 PoS 프로토콜에 내장되어 있으며, 제3차 세계대전이나 대규모 자연재해와 같은 중대한 장애 상황에서 다수의 검증자가 오프라인 상태가 되어 블록 최종성이 방해받는 경우에도 네트워크 기능을 유지하기 위한 목적을 가진다.
네트워크가 연속 4개 에포크(약 16분) 동안 블록을 최종화하지 못하면, 불활성 누수 모드가 작동한다. 이 모드에서는 블록에 대한 증명(proof)을 수행하지 않은 검증자들이 자신의 스테이킹된 이더리움(ETH) 일부를 잃게 된다. 이 페널티는 시간이 지남에 따라 제곱 형태로 증가하며, 블록 최종성이 복구될 때까지 지속된다.
이 메커니즘은 이중적인 억제 효과를 갖는다. 우선, 검증자에게 제공되는 증명 보상을 박탈한다. 또한, 참여하지 않는 검증자에게는 비활동 시간에 비례하는 점진적인 페널티를 부과한다. 이러한 구조는 검증자들이 계속해서 적극적으로 참여하도록 유도하며, 네트워크의 신속한 회복을 촉진한다. 이는 중대한 장애 상황에서도 네트워크 무결성을 유지하는 핵심 기능이다.
영향
네트워크 참가자(검증자)에게:
Ben Edgington이 제공한 추정치에 따르면, 8개 에포크 동안 누수가 발생하는 동안 65%의 검증자가 오프라인 상태였다면, 불활성 누수로 인해 약 28 ETH가 소각되었다. 이는 오프라인 상태인 각 검증자당 약 0.0006 ETH의 손실에 해당한다.
또한, 서비스 중단 기간 동안 증명 보상이 0으로 줄어들었고, 이로 인해 약 50 ETH의 추가 손실이 발생했다. 이는 다른 방식으로 발행되었을 수 있었던 물량이다. 종합적으로 보면, 불활성 페널티와 잃어버린 증명 보상을 포함한 검증자들의 총 예상 손실은 약 78 ETH 정도이다.
사용자에게:
반대로 일반 사용자들에게 미친 영향은 매우 적었다. 사용 가능한 블록 공간의 감소로 인해 트랜잭션 처리 능력이 낮아졌지만, 가스 가격은 급등하지 않았고 당일 최고치보다 여전히 낮은 수준을 유지했다. 무엇보다도, 네트워크는 이러한 사건 동안에도 계속해서 활성 상태를 유지했다.
이는 이더리움이 중대한 중단 없이 트랜잭션을 계속 처리하고 있음을 의미하며, 회복력을 입증한 것이다. 따라서 사용자들은 큰 지장 없이 이더리움 네트워크 상에서 운영을 지속할 수 있었고, 도전 상황에서도 시스템의 강력한 탄력성이 드러났다.
원인
Prysm 문제의 핵심은 블록 재생(block replay)을 위한 캐시 메커니즘이 부족했다는 점이다. 이 결핍은 시스템 부하를 가중시키고, 과도한 go 루틴을 생성하며 CPU 부담을 증가시켰다. 어떤 경우에는 이전 재생이 끝나기도 전에 새로운 재생이 시작되면서 시스템 부담이 더욱 커졌다.
문제를 가중시킨 또 다른 요인은 Prysm이 이전 에포크의 증명(proof)을 잘못 처리한 점인데, 무시되어야 할 데이터를 무시하지 않은 것이다. 이러한 비효율성과 head state 사용의 비최적화는 특히 예금 폭증과 검증자 등록이 계속 증가하는 상황에서 시스템에 부담을 주었다.
이 사건들은 또한 서로 다른 이더리움 클라이언트들이 채택한 전략 간의 중요한 차이점도 드러냈다. 실행 클라이언트 문제에 직면했을 때 Lighthouse는 네트워크 활성화를 위해 증명을 버리는 선택을 한 반면, Prysm 및 Teku는 기본적으로 오래된 증명을 사용해 블록을 생성했다.
도전에 직면했음에도 불구하고, 이러한 사건들은 소프트웨어 비효율성, 설계 선택, 네트워크 상태에 대한 통찰을 제공하는 데 중요했다. 이를 통해 이더리움 네트워크는 더 강력해질 수 있었다. 이 일련의 사건은 영구적인 피해를 초래하지 않았으며, 오히려 이더리움 네트워크 설계의 탄력성과 다양성을 강화시켰다.
회복
이러한 사건들 속에서 이더리움 비콘체인의 회복력은 진정한 시험대에 올랐고, 훌륭하게 성과를 보였다. 마치 비콘체인이 생명을 가지고 스스로 치유되는 것처럼 보였다.
성공적인 복구의 핵심 요소는 이더리움 네트워크 상의 클라이언트 다양성이었다. 여러 클라이언트가 존재하며, 각각 고유한 방식으로 네트워크를 처리한다는 사실이 축복처럼 작용했다. 예를 들어, Prysm과 Teku 클라이언트가 오래된 증명의 부하로 어려움을 겪는 동안, Lighthouse의 증명 폐기 전략은 네트워크 일부가 활성화되고 정상적으로 작동하는 것을 보장했다.
본질적으로 이더리움의 회복력은 클라이언트의 다양성에서 비롯되며, 이는 네트워크가 자율적으로 회복하는 데 결정적인 역할을 한다. 이 덕분에 어떠한 인위적 개입도 필요하지 않았다.
교훈
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테스트넷과 메인넷: 이 사건들은 테스트넷 환경과 메인넷 간의 차이를 강조했다. 메인넷에는 60만 명 이상의 검증자들과 많은 인출 작업이 존재하는데, 실시간 네트워크의 복잡성과 예측 불가능성이 일반적으로 테스트 환경을 넘어서는 것으로 나타났다. 이는 현실 세계의 네트워크 상황에 더 잘 대응하기 위한 더 엄격한 스트레스 테스트의 필요성을 시사한다.
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불활성 누수 페널티: 이 사건들을 통해 메인넷에서 불활성 누수 페널티의 효과가 입증되었다. 이러한 페널티는 검증자의 적극적인 참여를 유도하고, 네트워크 활성화를 유지하며, 네트워크 복구를 이루는 데 핵심적인 역할을 한다.
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활성화의 중요성: 이 사건들은 블록체인 네트워크에서 활성화(aliveness)의 중요성을 강조했다. LMD Ghost 프로토콜 설계 하에서 이더리움은 전체 과정 동안 활성화를 유지했고, 사용자에게 미치는 영향을 최소화했다. 일부 블록체인이 네트워크 문제 시 다운타임에 직면할 수 있는 것과 달리, 이더리움은 처리량보다 활성화를 우선시한다. 이 접근법은 사용자와 네트워크의 정상 작동을 보호하며, 처리량이 아무리 높아도 활성화가 없다면 네트워크 기능과 사용자 안전이 모두 위협받을 수 있음을 강조한다.
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클라이언트 다양성의 중요성: 복구 과정은 다양한 클라이언트를 보유한 가치를 강조했다. 서로 다른 이더리움 클라이언트들은 네트워크 사건에 대해 독특한 반응을 보이며, 네트워크 전반의 회복력과 안정성을 높이는 데 기여한다.
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네트워크 회복력: 이 사건들은 이더리움 네트워크 회복력의 강력한 증거였다. 중대한 도전에도 불구하고 네트워크는 스스로 회복하며 더 강해졌고, 복잡한 시스템에서의 취약성 저항성(anti-fragility) 개념을 구현했다. 이러한 회복력은 광범위한 암호화 생태계에 강력한 선례를 제시하며, 이더리움의 기반 아키텍처와 설계 원칙의 탄탄함을 보여준다.
2023년 5월 11일과 12일의 사건은 이더리움 발전 과정에서의 중대한 전환점이었다. 이 사건들은 도전적인 환경 속에서도 비콘체인의 활력이 실제로 존재함을 입증한 것이다. 이더리움이 계속 발전함에 따라, 이러한 경험을 바탕으로 단순히 더 견고해지는 것을 넘어 취약성 저항성을 갖추게 되었으며, 탈중앙화와 그 이상의 길을 계속 나아갈 준비를 하고 있다.
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Chris | Yicheng
