단일체 대 모듈화: 블록체인의 미래는 누구 것인가?
저자: Kodi, espresso
번역: TechFlow
1992년 컴퓨터 과학자 앤드류 타넨바움(Andrew Tanenbaum)은 리눅스(Linux)가 이미 죽었다고 주장했다. 리눅스에 익숙하지 않다면 간단히 소개하자면, 이는 하드코어 컴퓨터 사용자들 사이에서 인기 있는 운영체제다.
타넨바움이 리눅스의 종말을 주장한 이유는 그것이 사용하는 커널(kernel)에 있었다. 커널은 운영체제의 엔진과 같으며, 컴퓨터를 작동시키는 다양한 작업들을 처리한다.
리눅스는 모놀리식 커널(monolithic kernel)을 채택하고 있는데, 이는 전체 운영체제가 높게 통합된 하나의 단위로 동작한다는 의미다.
그러나 1990년대에는 타넨바움을 비롯한 일부 전문가들이 마이크로 커널(microkernel)이 전통적인 모놀리식 커널을 대체할 것이라 예측했다. 마이크로 커널 아키텍처에서는 핵심 커널을 최소한으로 유지하고, 기존 모놀리식 커널이 제공하던 대부분의 서비스를 소규모 독립 모듈들로 분리하여 구현한다.
GNU 허드(GNU Hurd)라는 마이크로 커널 프로젝트는 리눅스의 모놀리식 커널을 대체하기 위해 개발되었다.
그러면 이후 상황은 어떻게 되었을까?
만약 당신이 안드로이드 스마트폰으로 이 글을 읽고 있다면, 실제로 수정된 리눅스 커널을 사용하고 있는 것이다.
개인용 컴퓨터 시장에서는 덜 보편적이며, 마이크로소프트 윈도우와 애플 맥이 주도하고 있지만, 특정 작업을 수행하는 임베디드 시스템 컴퓨터(예: 교통신호등 제어 장치) 중 40%가 리눅스를 사용한다. 또한 70%의 스마트폰과 인터넷 상 모든 웹사이트 서버의 80%에서도 리눅스가 사용된다.
덧붙여 말하자면, 세계 상위 500대 슈퍼컴퓨터 역시 모두 리눅스 기반에서 구동된다.
반면 GNU 허드는 여전히 개발 중이다.
이러한 사실이 이미 익숙하다면, 현재 암호화폐 분야에서도 유사한 논쟁이 격렬하게 벌어지고 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이는 이더리움 및 기타 레이어 1 블록체인의 미래에 중대한 의미를 갖는다.
모놀리식 vs 모듈화
블록체인 아키텍처 설계에는 두 가지 주요 접근 방식이 존재한다. 첫 번째는 모놀리식 설계다. 이름에서 알 수 있듯이, 하나의 블록체인이 모든 기능을 처리한다는 의미다.
모놀리식 체인을 네 가지 주요 기능으로 나눌 수 있다: 실행(execution), 결제(settlement), 합의(consensus), 데이터 가용성(data availability).
이들의 역할을 이해하기 위해 이더리움 거래 과정을 살펴보자.
NFT를 구매했다고 가정해보자. 먼저 실행 단계에서 노드가 이 거래를 처리하며 NFT를 당신의 지갑으로 이전한다.
다음으로 결제 과정에서 이 거래가 블록체인에 돌이킬 수 없게 기록된다. 이제 거래 발생의 증거가 블록체인에 저장되어 위조 불가능해진다.
그 후 합의 단계에서 탈중앙화 네트워크의 노드들이 해당 거래가 유효하다고 승인한다.
마지막으로 데이터 가용성 단계에서 거래 세부 정보가 P2P 네트워크에 공개되며, 모든 노드가 필요 시 해당 데이터에 접근할 수 있도록 한다.
이제 당신은 NFT를 소유하게 되었고, 누구나 이를 확인하고 검증할 수 있다.
비트코인, 이더리움, 솔라나(Solana) 등 초기 블록체인 프로젝트들은 모놀리식 구조를 채택했으며, 하나의 시스템이 이러한 모든 단계를 처리한다.
그러나 초기 블록체인 설계는 어릴 적 처음 구운 얇은 팬케이크처럼 혼란스럽고 비효율적이며, 타협과 부적절한 설계로 가득 차 있다. 지금까지 거의 모든 블록체인은 탈중앙화, 보안성, 확장성을 동시에 합리적인 비용으로 제공하지 못하고 있다.
이는 대규모 채택에 적합하지 않다는 의미다.
가장 대표적인 사례가 바로 이더리움이다. 최초의 범용 스마트 계약 플랫폼으로서 혁신적이었지만, 거래 처리량이 낮고 수수료가 높아 확장에 실패했다.
이더리움의 이러한 문제를 보고, 많은 암호화폐 전문가들은 모듈화된 블록체인을 잠재적 해결책으로 주목하게 되었다.
모듈화 아키텍처는 서로 다른 책임을 전문화된 체인들에 분배한다.
왜 하필 하나의 체인이 합의, 실행, 데이터 가용성 등을 모두 감당해야 하는가? 전문화된 모듈화 체인은 한 가지 일에 집중하여 잘 수행할 수 있다.
예를 들어, 합의와 데이터 가용성은 한 체인이 담당하고, 실행과 결제는 다른 체인이 처리하도록 할 수 있다. 이것이 바로 주권 롤업(rollup)의 모습이다.
이더리움에서 일반적으로 볼 수 있는 롤업(Arbitrum이나 Optimism 같은)은 실행 부분만 전담하고, 결제, 합의, 데이터 가용성은 이더리움 본체에 맡기는 모듈화된 체인이다.
비탈릭(Vitalik)이 예언한 바와 같이, 이더리움의 궁극적 목표는 다른 롤업들을 위한 기본 결제 계층(layer)이 되는 것이다. 이러한 설계는 블록체인 아키텍처의 모범 사례로 여겨진다.
모듈화 옹호론자들은 블록체인을 레고 조각처럼 나누면 더 높은 수준의 맞춤화와 확장성이 가능하다고 주장한다.
그러나 나는 모듈화 설계 선호가 이더리움의 현재 위치에서 비롯된 것이라고 생각한다.
현실은 이더리움이 활동량을 많이 처리하지 못한다는 점이다. 가장 충성심 깊은 이더리움 팬들도 이 점에는 동의할 것이다.
그러나 이더리움은 막대한 자본(재정적·인적 자원 포함)을 끌어모았고, 가장 높은 결제 가치를 처리하며, 가장 많은 혁신이 일어나고, 가장 우수한 인재들이 몰리는 곳이기도 하다.
따라서 더 나은 모놀리식 체인을 구축하기보다는, 이더리움을 모듈화 방향으로 발전시키는 데 자원을 투입하는 것이 자연스러운 결과다.
이더리움 지지자들은 당신에게 이 논쟁이 이미 끝났다고 말할 것이다. 모듈화된 블록체인이 본질적으로 모놀리식보다 우월하며, 모놀리식 체인은 고성능, 탈중앙화, 보안성을 갖춘 체인과 양립할 수 없다고 주장한다.
그러나 아래에서 살펴볼 바와 같이, 모듈화 아키텍처에도 자체적인 숨겨진 비용이 존재하며, 약속된 목표를 달성하지 못할 수도 있다.
모듈화 체인의 근본적 결함
첫째, 모놀리식 블록체인은 모듈화된 블록체인보다 성능이 더 뛰어나다.
직접 말하겠다.
이 말이 주류 견해와 어긋날 수 있음을 안다. 그러나 모듈화된 체인이 모놀리식보다 우월하다는 어떠한 증거도 존재하지 않는다.
앞서 언급했듯, 가장 성능 좋은 컴퓨터들은 모두 모놀리식 커널을 사용한다. 블록체인도 본질적으로 다르지 않다. 현재 가장 성능 좋은 퍼블릭 체인(Solana, Sui, Aptos)을 보면 모두 모놀리식이다.
일부 이유는 모놀리식 체인의 모든 거래가 통합된 하나의 체인에서 실행되기 때문이다. 거래는 내부적으로 장벽 없이 파이프라인처럼 원활하게 흐르며, 다른 체인의 데이터를 기다릴 필요가 없다. 파편화가 없기 때문에 거래를 효율적으로 처리할 수 있다.
모놀리식 체인은 또한 더 간단하다. 간단함은 좋다. 특히 고도로 복잡한 시스템에서는 더욱 그렇다.
사용자와 개발자는 하나의 시스템만 상대하면 되며, 여러 복잡한 모듈 간 조율을 할 필요가 없다.
또한 모놀리식 체인은 본질적으로 더 안전하다. 검증자들이 동일한 네트워크 내에 머무르기 때문에 해커의 공격 표면이 모듈화 체인보다 작다. 크로스체인 브릿지가 얼마나 취약한지는 굳이 말하지 않아도 된다.
마지막으로, 모놀리식 체인은 과도한 크로스체인 메시지 전달을 피함으로써 통신 오버헤드를 줄인다. 모듈화 시스템은 활동 조정을 위해 다수의 체인 간 메시지를 필요로 하며, 이는 대역폭, 지연 시간, 비용이라는 부담을 초래한다.
결론적으로, 모놀리식 통합은 성능, 단순성, 보안성, 유동성, 운영 비용을 모두 개선할 수 있다.
기능을 모듈화한다고 해서 자동으로 시스템이 더 나아지는 것은 아니다.
게다가 모듈화된 체인(특히 이더리움과 그 롤업의 현재 비전)은 모놀리식이 이미 해결한 중요한 결함을 여전히 가지고 있다. 솔라나 공동 창립자 아나톨리 야코벤코(Anatoly Yakovenko)는 이렇게 설명한다.
솔라나는 서로 다른 요구사항을 가진 동시성 프로그램들이 서로 영향을 주지 않고 처리될 수 있도록 설계되었다.
내 생각에 모듈화는 동시성 사용 사례를 처리하는 문제를 해결하지 못한다. 각 L2는 싱글 스레드 런타임이며, 오늘날 이더리움 L1이 직면한 것과 동일한 문제에 부딪힌다.
아나톨리가 말하는 바는 이더리움, 특히 이더리움 가상 머신(EVM)이 거래를 순차적으로 하나씩 처리한다는 것이다. L2로부터 검증되고 결제되는 거래조차도 순차적으로 실행된다.
이는 처리량과 확장성에 심각한 제약을 가한다. 하드웨어가 더 진보하더라도 마찬가지다.
따라서 성능을 향상시키기 위해 블록체인은 병렬 처리(parallelization), 즉 여러 거래를 동시에 처리할 수 있는 능력이 필요하다.
오늘날 대부분의 컴퓨터는 이런 능력을 갖추고 있으며, 특히 고성능 컴퓨터일수록 그렇다.
블록체인도 예외가 아니다. 병렬 거래를 처리할 수 있는 체인(Solana, Sui, Aptos 등)은 이더리움보다 훨씬 뛰어난 성능을 보인다.
레이어 2 롤업이 병렬 처리를 지원하더라도, 그것은 결국 대부분 또는 전부의 활동을 흡수해버릴 수 있으며, 다른 롤업은 물론 이더리움 자체마저 불필요하게 만들 수 있다.
EVM 죽었도다, EVM 만세
새롭게 등장하는 모나드(Monad) 체인은 EVM을 개선하는 기반 위에 구축된다.
병렬 거래 처리를 실현함으로써, 모나드는 EVM 설계에서 가장 큰 결함으로 여겨지는 문제를 해결한다.
하지만 그것만이 아니다.
모나드는 또한 새로운 스토리지 백엔드인 모나드DB(MonadDB)를 사용하여 스마트 계약과 상태 접근을 가속화한다. 거래를 실행할 때마다 체인은 해당 거래를 처리하기 위해 스토리지의 데이터에 접근해야 하는데, 현재 EVM의 저장 방식은 이 과정을 느리게 만든다.
모나드DB는 더 효율적인 저장을 가능하게 한다. 또한 모나드는 병렬 실행을 지원하므로 비동기 입출력(I/O)도 실현할 수 있다. 즉, 체인이 저장소에 데이터를 읽고 쓰는 동시에 거래 실행을 계속할 수 있는 것이다.
또한 모나드는 합의 계층과 실행 계층을 분리한다. 이를 통해 합의 과정이 실행을 방해하지 않고 병렬적으로 앞서갈 수 있어, 거래 처리 속도를 제한하지 않는다.
덧붙여, 모나드는 새로운 합의 알고리즘을 도입했다. 이제 노드들이 더 빠르고 효율적인 방식으로 합의에 도달할 수 있다.
이러한 기타 최적화들을 통해 모나드는 EVM에 중대한 개선을 가져왔다.
물론, 아직까지는 모두 이론 상의 이야기다. 우리는 모나드가 실제로 작동하는 모습을 아직 보지 못했다.
어쩌면 모나드가 약속한 목표를 달성하지 못할지도 모른다. 그러나 주류 아키텍처 패러다임에 도전하는 모나드와 같은 프로젝트들은 블록체인 기술의 집단적 진보를 더욱 촉진할 수 있다.
아마도 모듈화 체인이 결국 승리할 수도 있고, 모놀리식 아키텍처가 더 나은 설계로 판명날 수도 있다. 하지만 어느 쪽도 혁신이나 지혜를 독점하지 않는다. 진정한 돌파구는 전통적 사고나 좁은 시각 너머의 새로운 아이디어를 열린 마음으로 탐색하는 데서 나온다. 암호화폐가 그 약속을 실현하기 위해서는 아키텍처 결정이 교조가 아닌 실증에 기반해야 한다.
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