탈중앙화 컴퓨터의 '새로운 이야기': Quilibrium은 다음 ICP가 될 수 있을까?
글: Lydia Wu
독자에게 알림: Quilibrium의 메인넷은 아직 출시되지 않았으며 공개된 정보도 제한적이므로, 본문에서 언급하는 인센티브 구조, 경제 모델, 펀딩 이력, 로드맵 등은 현재 시점에 기반한 설명이며 향후 실제 상황과 다를 수 있습니다. 본 보고서는 연구 및 대중 교육 목적을 위해 작성되었으며 투자 참고 자료로 사용하지 말 것을 권장하며, 동종 업계의 비판적 논의를 환영합니다.
1. 핵심 요약
1.1 핵심 투자 논거
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Quilibrium은 전통 인터넷의 컴퓨팅 능력과 블록체인의 탈중앙화 사이에서 '균형'을 추구하며, 이를 위한 독특한 탈중앙화 클라우드 컴퓨팅 아키텍처를 설계함
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Quilibrium은 데이터베이스 기반 운영 체제를 구축하여 개발 경험 측면에서 전통 소프트웨어 개발에 더 근접하게 만들었으며, 이는 기존의 전통 소프트웨어 개발자 유치와 동시에 현재 Web3 개발자가 보다 복잡한 암호화 애플리케이션을 구축하는 데 도움이 될 수 있음
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Quilibrium의 설계는 보안성과 개인정보 보호를 중시하며, 민감한 데이터를 노출하고 싶지 않지만 암호화 기술을 활용하고자 하는 기업들에게 큰 매력을 가짐. 개인 사용자 관점에서는 Farcaster의 초기 성공 사례가 탈중앙화 애플리케이션이 사용자 확보 및 수익 창출 면에서 장기적인 잠재력을 입증함
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창립자이자 CEO인 Cassie Heart는 이전 코인베이스 고급 엔지니어이자 Farcaster 개발자로서 풍부한 경험과 안정적인 프로젝트 수행 능력, 명확한 비전을 갖춘 팀을 이끌고 있음
1.2 주요 리스크
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프로젝트는 매우 초기 단계이며 메인넷 출시 전으로, 기술적 실현 가능성과 시장 수요 검증이 완료되지 않았고 프로젝트 자체의 복잡도 또한 높음
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단기적으로는 Arweave AO에 비해 브랜드 인지도 면에서 열세에 있으며, 사용자 인식 및 개발자 커뮤니티 측면에서 경쟁 압박을 받을 수 있음
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고정된 토큰 모델이 없으며 토큰 발행 속도가 불안정할 수 있어 투자자에게 추가적인 리스크를 초래할 수 있음
1.3 밸류에이션
Quilibrium은 여전히 매우 초기 단계이므로 정확한 프로젝트 밸류에이션을 도출하기 어렵습니다. 그러나 유통 시가총액과 전체 유통 시가총액을 기준으로 유사한 개념의 다른 프로젝트들과 비교했을 때, Quilibrium의 현재 시가총액은 일정한 매력을 지닌 것으로 평가할 수 있습니다.
2. 사업 분석
Quilibrium은 자신을 "사생활이나 확장성을 희생하지 않으면서도 클라우드 컴퓨팅의 편의성을 제공하는 탈중앙화 인터넷 계층 프로토콜"이자 "탈중앙화 PaaS 솔루션"으로 정의합니다. 이러한 포지셔닝을 바탕으로 본 섹션에서는 다음과 같은 질문들을 중심으로 Quilibrium의 사업을 분석합니다.
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기존 인터넷 클라우드 컴퓨팅에는 어떤 문제가 있는가?
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왜 우리는 또 하나의 탈중앙화 컴퓨터가 필요한가?
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현재 주류 블록체인 설계와 비교했을 때 Quilibrium은 어떤 차별점을 가지는가?
출처: Cassie Heart의 Farcaster 계정
2.1 사업 포지셔닝
2.1.1 컴퓨팅에서 시작하기
웹2와 웹3 모두에서 '컴퓨팅(computing)'은 애플리케이션 개발, 실행, 확장을 위한 핵심 동력으로 중요한 개념입니다.
전통 인터넷 아키텍처에서는 컴퓨팅 작업이 일반적으로 중앙집중식 서버에 의해 처리됩니다. 클라우드 컴퓨팅의 등장은 컴퓨팅의 확장성, 접근성, 비용 효율성을 높였으며 점차 전통 컴퓨팅을 대체해 주류가 되었습니다.
제공 서비스 내용 측면에서, 대규모 클라우드 서비스 제공업체들이 제공하는 클라우드 서비스 모델은 일반적으로 인프라로서의 서비스(IaaS), 플랫폼로서의 서비스(PaaS), 소프트웨어로서의 서비스(SaaS) 세 가지로 나뉘며, 각각 다른 요구사항과 역량을 가진 주체들에게 자원에 대한 다양한 수준의 제어 권한을 제공합니다. 일반 최종 사용자에게는 SaaS가 익숙하며, PaaS와 IaaS는 주로 개발자를 대상으로 합니다.
출처: Lydia @ Mint Ventures
출처: S2 Lab, Lydia @ Mint Ventures
이더리움 등의 주류 블록체인에서는 컴퓨팅 작업이 탈중앙화 노드들에 의해 수행됩니다. 이 방식은 중앙 통제 서버에 의존하지 않으며, 각 노드가 로컬에서 컴퓨팅 작업을 수행하고 합의 알고리즘을 통해 데이터의 정확성과 일관성을 보장합니다. 하지만 탈중앙화 컴퓨팅의 처리 능력과 속도는 일반적으로 전통 클라우드 서비스에 미치지 못합니다.
Quilibrium은 전통 인터넷의 컴퓨팅 능력과 확장성, 그리고 블록체인의 탈중앙화 사이에서 '균형'을 찾고자 하며, 이는 새로운 형태의 애플리케이션 개발 가능성을 열어줍니다.
출처: Cassie Heart의 라이브 스트리밍 녹화본
2.1.2 컴퓨터 시스템의 중앙집중화 문제
대부분의 최종 사용자에게 컴퓨터 시스템의 중앙집중화 문제는 쉽게 느껴지지 않습니다. 그 이유는 사용자가 직접 마주하는 대부분의 컴퓨터 시스템이 하드웨어 수준이기 때문입니다. PC나 스마트폰 등의 기기는 세계 곳곳에 분산되어 있으며 개인의 통제하에 독립적으로 작동합니다. 이러한 물리적 분산성은 하드웨어 수준에서 컴퓨터 시스템이 반드시 중앙집중화되는 것은 아니라는 점을 의미합니다.
반면 상대적으로 분산된 하드웨어와 달리, 현존하는 컴퓨터 시스템은 네트워크 아키텍처와 클라우드 컴퓨팅 서비스 수준에서 명백하게 더 중앙집중화되어 있습니다. 아마존 AWS, 마이크로소프트 Azure, 구글 클라우드는 2024년 1분기 기준 클라우드 서비스 시장 점유율 67% 이상을 차지하며 후발주자들과 큰 격차를 벌리고 있습니다.
출처: Synergy Research Group
또한 AI 붐의 '물 공급자(sell water)'로서 클라우드 서비스 제공업체들은 강자 우위의 흐름을 계속 유지하고 있습니다. 오픈AI의 독점 클라우드 서비스 제공업체인 마이크로소프트 Azure는 최근 1년간의 실적이 부진했던 이전과 달리 급속한 성장을 나타내고 있습니다. 마이크로소프트 2024 회계연도 3분기(2024년 자연년 1분기) 실적 발표에 따르면, Azure 및 기타 클라우드 서비스 수익은 31% 증가하여 시장 예상치 28.6%를 상회했습니다.
출처: Microsoft, Lydia @ Mint Ventures
시장 경쟁 외에도, 중앙집중화된 컴퓨터 시스템이 가져오는 개인정보 보호 및 보안 문제도 점점 더 주목받고 있습니다. 대형 클라우드 서비스 제공업체들의 서비스 장애는 대규모 영향을 미칩니다. 데이터에 따르면 2010년부터 2019년까지 AWS는 총 22회의 갑작스러운 장애를 겪었으며 연평균 장애 횟수는 2.4회에 달합니다. 아마존 자체의 전자상거래 사업 외에도 Robinhood, 디즈니, 넷플릭스, 닌텐도 등 AWS를 사용하는 여러 기업들의 온라인 서비스도 대규모로 중단되었습니다.
2.1.3 탈중앙화 컴퓨터의 필요성
이러한 배경 속에서 탈중앙화 컴퓨터의 필요성이 반복적으로 제기되고 있습니다. 최근 몇 년간 중앙집중화 클라우드 서비스 제공업체들은 단일 장애 지점(single point of failure)을 피하기 위해 분산형 아키텍처를 점점 더 많이 채택하고 있으며, 여러 위치에 데이터와 서비스를 복제하거나 엣지 저장소(edge storage)를 통해 성능을 향상시키고 있습니다. 따라서 탈중앙화 컴퓨팅의 스토리텔링 초점은 점차 데이터 보안, 개인정보 보호, 확장성, 비용 효율성으로 옮겨갔습니다.
먼저 서로 다른 프로젝트들이 제안한 탈중앙화 컴퓨터 개념을 살펴보겠습니다. 이들의 공통점은 데이터 저장과 처리를 분산시켜 글로벌 탈중앙화 컴퓨팅 플랫폼을 구축하고, 탈중앙화 애플리케이션 개발을 지원하려는 것입니다.
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월드 컴퓨터(World Computer): 일반적으로 이더리움을 지칭하며, 글로벌 스마트 계약 실행 환경을 제공하는 것을 목표로 하며, 핵심 기능은 탈중앙화된 컴퓨팅과 스마트 계약의 글로벌 통합 실행임
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인터넷 컴퓨터(Internet Computer): Dfinity 재단이 개발한 ICP를 일반적으로 지칭하며, 인터넷의 기능을 확장해 애플리케이션이 인터넷 위에서 직접 탈중앙화된 방식으로 실행되도록 하는 것이 목표임
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초병렬 컴퓨터(Hyper Parallel Computer): 일반적으로 Arweave가 제안한 AO 프로토콜을 지칭하며, Arweave 네트워크 위에서 작동하는 분산 컴퓨팅 시스템으로 높은 병렬성과 내결함성(fault tolerance)이 특징임
주목할 점은 ICP, AO, Quilibrium 모두 전통적인 의미의 블록체인이 아니라는 것입니다. 이들은 선형적인 블록 구조에 의존하지 않지만, 탈중앙화, 데이터 변조 불가 등의 블록체인 핵심 원칙을 유지하고 있어 블록체인 기술의 자연스러운 확장으로 볼 수 있습니다. ICP가 여전히 야심찬 비전을 실현하지 못하고 있지만, AO와 Quilibrium의 등장은 웹3의 미래에 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.
아래 표는 세 프로젝트의 기술적 특징과 적용 방향을 비교하여, 'Quilibrium이 ICP의 전철을 밟을 것인가', 혹은 '이더리움 킬러'라 불리는 AO와 Quilibrium이 무엇이 다른지를 이해하는 데 도움을 줄 것입니다.
2.2 합의 메커니즘
전통적인 블록체인에서 합의 메커니즘은 다소 추상적이며 핵심적인 수준에 위치하며, 네트워크가 어떻게 일치에 도달하고 트랜잭션과 기타 작업을 처리 및 검증하는지를 정의합니다. 다른 합의 메커니즘의 선택은 네트워크의 보안성, 속도, 확장성, 탈중앙화 정도 등에 영향을 미칩니다.
Quilibrium의 합의 메커니즘은 '의미 있는 작업 증명(Proof of Meaningful Work/PoMW)'이라고 불리며, 마이너는 데이터 저장, 데이터 검색, 네트워크 유지관리 등 네트워크에 실질적인 의미를 갖는 작업을 수행해야 합니다. PoMW 합의 메커니즘은 암호학, 다자간 계산(multi-party computation), 분산 시스템, 데이터베이스 아키텍처, 그래프 이론等多个 분야를 통합하여 설계되었으며, 특정 자원(예: 에너지 또는 자본)에 대한 의존도를 낮추고 네트워크의 탈중앙화 정도를 보장하며, 네트워크 규모가 확장되더라도 보안성과 확장성을 유지하려는 목적이 있습니다.
인센티브 메커니즘은 합의 메커니즘이 원활히 작동하도록 보장하는 핵심 요소입니다. Quilibrium의 인센티브 분배는 정적이지 않고 네트워크 상태에 따라 동적으로 조정되어 인센티브와 수요가 일치하도록 합니다. Quilibrium은 또한 다중 증명 메커니즘을 도입하여 하나의 노드가 여러 데이터 조각을 검증할 수 있도록 하며, 노드와 핵심 자원이 부족한 상황에서도 네트워크가 계속 운영될 수 있도록 합니다.
광부의 최종 수익을 간략화된 공식으로 이해할 수 있으며, 단위 보상은 네트워크 규모에 따라 동적으로 조정됩니다.
수익 = 평가 점수 × 단위 보상
평가 점수는 여러 요소를 기반으로 산정되며, 구체적인 공식은 다음과 같습니다.
여기서 각 파라미터의 정의는 다음과 같습니다.
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Topic별 Mesh 참여 시간(Time in Mesh for Topic): 오랜 시간 동안 참여하고 안정성이 높을수록 점수가 높음
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Topic별 최초 메시지 전달 횟수(First Message Deliveries for Topic): 최초 전달 횟수가 많을수록 점수가 높음
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Topic별 Mesh 메시지 전달률/실패률(Mesh Message Delivery Rate/Failures for Topic): 전달률이 높고 실패율이 낮은 노드일수록 점수가 높음
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Topic별 무효 메시지(Invalid Messages for Topic): 무효 메시지를 전달한 횟수가 적을수록 점수가 높음
위 네 가지 파라미터의 가중치 합계는 주제별 상한값(Topic Cap, TC)을 가지며, 특정 파라미터의 과도한 값으로 인한 평가 점수의 불공정성을 방지하기 위해 해당 값을 일정 범위 내로 제한합니다.
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Application-Specific Score: 특정 애플리케이션에서 정의하는 평가 점수
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IP Collocation Factor: 동일한 IP 주소에서 온 노드 수가 적을수록 점수가 높음
출처: Quilibrium Dashboard
현재 Quilibrium은 6만 개 이상의 노드가 운영 중이며, 실제로 운용되는 노드의 수익은 버전별 파라미터 가중치에 따라 변동될 수 있습니다. v1.4.19 버전 이후부터 광부 수익은 실시간으로 확인 가능하지만, 메인넷 출시 후에야 실제로 인출할 수 있습니다.
2.3 네트워크 아키텍처
Quilibrium의 핵심 사업은 탈중앙화 PaaS 솔루션으로, 그 네트워크 아키텍처는 주로 통신, 저장, 데이터 조회 및 관리, 운영 체제로 구성됩니다. 본 섹션에서는 현재 주류 블록체인과 비교했을 때 Quilibrium의 설계 차이점을 중심으로 설명하며, 기술적 세부사항 및 구현 방법에 관심 있는 독자는 공식 문서 및 백서를 참조하시기 바랍니다.
2.3.1 통신
네트워크의 기반 구조로서 Quilibrium의 통신은 네 부분으로 구성됩니다.
a. 키 생성
Quilibrium은 그래프 이론 기반의 PCAS (Planted Clique Addressing Scheme) 키 생성 방식을 제안합니다. 전통적인 블록체인 기술과 유사하게 PCAS도 비대칭 암호화를 사용합니다. 즉, 각 사용자는 공개키와 개인키를 가지며, 공개키는 정보 암호화나 서명 검증에 사용되며 공개될 수 있고, 개인키는 정보 복호화나 서명 생성에 사용되며 비밀로 유지됩니다. 두 방식의 차이는 주로 키 생성 방식, 표현 형식, 적용 방향에 있습니다(아래 표 참조).
b. 종단 간 암호화
종단 간 암호화(E2EE)는 노드 간 통신 보안을 보장하는 핵심 요소로, 통신 당사자만이 평문 데이터를 볼 수 있으며 정보 전달을 도와주는 시스템이나 중개자조차도 내용을 읽을 수 없습니다.
Quilibrium은 Triple-Ratchet이라는 종단 간 암호화 방법을 채택하여 기존 ECDH 방식보다 더 높은 보안성을 제공합니다. 구체적으로, 기존 방식은 일반적으로 단일 정적 키를 사용하거나 주기적으로 키를 갱신하는 반면, Triple-Ratchet 프로토콜은 매 통신 후마다 키를 갱신하여 전향적 기밀성, 유출 후 기밀성, 부인 가능성, 재전송 방지, 순서 없는 메시지 전달 등을 실현합니다. 이 방식은 특히 그룹 통신에 적합하지만 그만큼 복잡성과 계산 비용이 높습니다.
c. 혼합망 라우팅
혼합망(Mixnets)은 일종의 블랙박스로, 발신자의 정보를 받아 수신자에게 전달하지만 외부 공격자가 블랙박스 외부 정보에 접근하더라도 발신자와 수신자를 연결할 수 없습니다.
Quilibrium은 RPM(Random Permutation Matrix) 기술을 채택하여 외부 및 내부 공격자 모두가 해킹하기 어려운 복잡한 구조의 혼합망 아키텍처를 제공하며, 익명성, 보안성, 확장성 측면에서 장점을 가집니다.
d. 피어 투 피어 통신
GossipSub은 게시/구독 모델 기반의 피어 투 피어 메시지 전달 프로토콜로, 블록체인 기술과 탈중앙화 애플리케이션(DApps)에서 널리 사용됩니다. Quilibrium의 BlossomSub 프로토콜은 전통적인 GossipSub 프로토콜의 확장 및 개선 버전으로, 개인정보 보호를 강화하고, Sybil 공격 저항력을 높이며, 네트워크 성능을 최적화하는 것을 목표로 합니다.
2.3.2 저장
대부분의 전통 블록체인은 암호화 해시 함수를 기본 데이터 무결성 검증 도구로 사용하며 합의 메커니즘에 의존하여 네트워크 일관성을 보장합니다. 이러한 메커니즘은 두 가지 주요 한계를 가집니다.
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일반적으로 저장 시간에 대한 검증을 포함하지 않으며, 시간 또는 계산 능력에 기반한 공격에 대응하는 직접적인 메커니즘이 부족함
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저장과 합의 메커니즘이 일반적으로 분리되어 있어 데이터 동기화 및 일관성 문제를 유발할 수 있음
Quilibrium의 저장 방식은 검증 가능한 지연 함수(VDF) 설계를 사용하여 시간 의존적 체인 구조를 만들며, 저장과 합의 메커니즘을 통합합니다. 아래 도표와 함께 이러한 방식의 특징을 요약하면 다음과 같습니다.
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입력 처리: SHA256 및 SHAKE128 등의 해시 함수를 사용하여 입력을 처리함. 데이터의 미세한 변화라도 해시값에 큰 차이를 유발하므로 데이터 변조가 어려워지고 검증이 쉬워짐
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지연 보장: 계산 과정을 일부러 시간이 오래 걸리도록 설정함. 계산 작업은 순차적으로 실행되어야 하며 각 단계는 이전 단계 결과에 의존하므로 계산 자원을 늘려도 속도를 높일 수 없으며, 출력이 연속적이고 결정된 시간에 기반한 계산 결과임을 보장함. 생성 과정을 병렬화할 수 없기 때문에 이미 공개된 VDF 결과를 재계산하거나 변경하려는 시도는 상당한 시간이 소요되므로 네트워크 참여자들이 감지하고 대응할 충분한 시간을 제공함
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빠른 검증: VDF 결과를 검증하는 데 필요한 시간은 결과를 생성하는 데 필요한 시간보다 훨씬 짧으며, 일반적으로 최종 결과에 대해 일부 수학적 검사를 수행하거나 보조 데이터를 활용하여 결과의 유효성을 확인함
출처: Quilibrium 백서
이러한 시간 증명 기반의 체인 구조는 전통 블록체인의 블록 생성에 의존하지 않으며, 이론적으로 MEV 공격 및 프론트런 현상을 줄일 수 있습니다.
2.3.3 데이터 조회 및 관리
전통 블록체인 대부분은 간단한 키-값 저장소 또는 Merkle Tree를 사용해 데이터를 관리하며, 이러한 구조는 복잡한 관계 표현 및 고급 쿼리 지원 측면에서 일반적으로 제한적입니다. 또한 현재 대부분의 블록체인 시스템은 노드가 쿼리를 수행할 때 기본 제공되는 개인정보 보호 메커니즘이 없어, 이는 제로노우ledge 증명 등의 개인정보 보호 기술이 제안된 배경이기도 합니다.
Quilibrium은 '무지각 초그래프(Oblivious Hypergraph)' 구조를 제안하며, 초그래프 구조와 무지각 전송(Oblivious Transfer) 기술을 결합하여 데이터 개인정보 보호를 유지하면서도 복잡한 조회 기능을 지원합니다. 구
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