이더리움 문화를 부흥시킬 것인가? 매직 포션을 지닌 모나드(Monad)
글: 100y
번역: Luffy, Foresight News
1. 몰락한 이더리움 마을
옛날 옛적, 이더리움 마을에는 초록색 페페 개구리들이 살고 있었다. 이곳은 한때 가장 번성하던 국가 중 하나였으며, 높은 수준의 탈중앙화와 강력한 보안이 번영하는 경제를 낳았다.
이러한 원칙에 따라 주민들은 자신의 이익에 따라 정기적으로 선거를 실시하고, 거래 기록이 담긴 블록을 12초마다 생성하는 리더를 임명했다. 이렇게 해서 그들은 성실하게 마을의 번영하는 경제를 관리해왔다.
하지만 이제 이더리움의 과거 영광은 서서히 사라져가고 있으며, 밈 바이러스가 창궐하면서 마을의 힘이 약화되고 있다. 거리는 어둠에 휩싸여 있고, 초록 페페 개구리들은 무겁게 발걸음을 옮기며 황량하고 어두운 마을 안에서 방황한다.
그럼에도 불구하고 일부 초록 페페 개구리들은 이더리움의 상실된 영광을 되찾고자 한다. 그들은 'L2 개혁'을 지지하며, 이는 마을을 부흥시키려는 운동이다. 그들의 노력 덕분에 이더리움은 다시 번성하기 시작했고, 과거에 불가능했던 경제적 활력을 실현하게 된다.
하지만 L2 개혁에도 한계가 있다. 솔라나(Solana)와 스위(Sui) 같은 인근 마을은 비록 젊고 불안정하지만, 전례 없는 과학적 혁명을 통해 급속도로 성장하고 있다. 그들의 혁신으로 복잡한 금융 거래가 매끄럽게 이루어지는 반면, 이더리움은 개혁에도 불구하고 여전히 진척이 더디다. 그래서 페페 개구리들 사이에서는 이러한 인근 마을로 이주할 가능성에 대한 소문이 돌고 있다.
그리고 마침내 운명을 결정짓는 날, 자색 페페 마법사가 이더리움 마을에 나타났다.
2. 자색 페페 마법사의 등장
보랏빛 로브를 입은 페페 마법사는 이더리움 마을의 상실된 영광을 슬픈 눈빛으로 바라보다가, 모나드(Monad)라는 새로운 국가를 세우기로 결심한다.
어느 날 그는 초록 페페 개구리들 앞에 나타나, 모나드 마을 건설의 위대한 계획을 선포한다. 그는 초록 페페 개구리들을 중심 광장에 모아놓고, 그들의 생각을 경청하기 시작한다.
초록 페페 개구리 1호: "저는 모나드의 삶이 이더리움과 같기를 바랍니다. 솔라나나 스위처럼 확장성이 부족하더라도, 저는 떠난 적이 없습니다. 왜냐하면 그들의 문화는 우리와 너무 다르기 때문입니다."
초록 페페 개구리 2호: "생활 방식과 문화를 유지하는 것은 중요하지만, 다른 마을만큼 효율적인 시스템도 원합니다. 이더리움은 안전하지만, 속도와 민첩성을 추구하는 기업들에게는 아직 부족합니다."
마법사는 그들의 소망을 마음 깊이 새기며, 이더리움의 문화적 특성과 솔라나·스위의 확장성을 모두 갖춘 모나드를 만들겠다고 약속한다. 그리고 그는 이런 꿈을 실현하기 위해 필요한 강력한 주문을 고민한다. 바로 이더리움의 전통과 호환되면서도, 새로운 시대의 효율성과 진보를 만족시킬 수 있는 마을을 말이다.
그리고 나서 그는 새로운 마을을 간절히 기다리는 페페 개구리들과 자신의 비전을 공유하며, 두 가지 장점을 모두 갖춘 진정한 집에 대한 희망을 불러일으킨다.
3. 비결 1: 지연 실행(Delayed Execution)
이더리움 마을의 확장성 제약 요인 중 하나는 각 블록 생성 필수 단계인 합의 과정에서 모든 트랜잭션을 처리해야 한다는 점이다.
이더리움에서는 블록을 제안하는 리더가 제안 전에 블록 내 모든 트랜잭션을 계산하여 각 거래 결과를 보장해야 한다. 또한 해당 블록을 수신하는 검증 노드도 모든 트랜잭션을 계산하여 블록의 유효성을 검증하고 투표해야 한다.
합의 과정이 주민들 간의 계산 및 통신을 포함하기 때문에, 거래 처리에 할당된 시간 예산이 매우 낮아 결국 확장성이 제한된다.
이 문제를 해결하기 위해 자색 페페 마법사는 '지연 실행'이라는 새로운 주문을 도입한다. 이 주문은 '합의(거래 순서 결정)' 과정과 '실행(거래 결과 계산)' 과정을 분리한다.
간단히 말해, 각 블록에서 합의와 실행을 동시에 하는 것이 아니라, N번째 블록에 대한 합의를 하면서 이미 순서가 결정된 N-1번째 블록의 실행을 병행하는 것이다.
이렇게 전체 블록 시간을 실행에 사용함으로써, 동일한 시간 범위 내에서 처리할 수 있는 거래 수를 크게 늘릴 수 있다.
고급 주문: 지연 메르클 루트(Delayed Merkle Root)
이더리움에서는 합의 전에 노드가 계산을 수행하여 블록의 유효성을 보장한다. 그러나 모나드의 지연 실행 시스템에서는 합의와 실행이 분리되어 있다. 이로 인해 악의적인 노드가 이전에 합의된 거래를 무시하거나 계산 상태를 마음대로 변경할 가능성이 생긴다.
이를 방지하기 위해 모나드는 N번째 블록 제안에 (N-10번째 블록의 계산 결과인) 메르클 루트를 포함시킨다. N번째 블록에 대해 3분의 2 이상의 노드가 합의하면, 이는 N-10번째 블록의 계산 결과에 대해서도 합의한 것으로 간주된다.
만약 어떤 노드의 N-10번째 블록 계산 결과가 N번째 블록에 포함된 메르클 루트와 일치하지 않으면, 해당 노드는 N번째 블록부터의 합의 과정에서 제외된다. 메르클 루트의 10블록 지연은 계산 오류를 신속하게 감지할 수 있도록 보장한다.
참고로 모나드의 블록 시간은 1초지만, 이는 최종성이 10초 걸린다는 의미는 아니다. 모나드의 MonadBFT 시스템 덕분에 단일 슬롯 최종성(single-slot finality)이 가능하며, 1초 안에 최종성이 달성된다.
4. 비결 2: 트랜잭션 해시(Transaction Hash)
영리한 자색 페페 마법사는 마을 리더가 어떻게 빠르게 블록 제안을 다른 노드에 방송할 수 있을지 고민한다.
이더리움에서는 일반적으로 모든 거래를 포함한 전체 블록 제안을 패키징하여 네트워크를 통해 전송한다.
하지만 페페 마법사는 만약 모나드가 이 방식을 채택한다면, 다수의 거래를 포함한 블록 제안을 방송하는 작업이 매우 번거롭고 힘든 일이 될 것임을 깨달았다.
이 문제를 해결하기 위해 자색 페페 마법사는 '트랜잭션 해시' 개념을 도입한다. 모든 주민들이 제출한 거래는 이미 네트워크상에서 전파되었기 때문에, 각 노드는 자체 메모리풀(mempool)에 모나드 마을 거래 기록을 유지하고 있다.
즉, 리더는 더 이상 각 블록 제안에 전체 거래 목록을 전송할 필요가 없다. 대신 리더는 거래를 참조하여 해시값만 보내면 된다.
이렇게 하면 모나드의 블록 제안은 각 거래의 해시값만 포함하게 된다. 다른 노드는 수신한 해시값을 자신의 거래 기록과 쉽게 비교할 수 있다.
5. 비결 3: MonadBFT
모나드 마을에서는 각 블록 내 거래 순서와 블록 생성에 대한 합의를 MonadBFT가 제어한다. 이는 HotStuff 기반의 고성능 합의 메커니즘이며, 단계별 BFT(비잔틴 장애 허용) 알고리즘으로 두 단계로 합의를 달성할 수 있다.
블록 리더의 역할은 각 참여자의 지분(stake) 비율에 따라 무작위로 선택된다. 모나드에서는 각 블록 N 제안이 이전 블록 N-1의 법정 증명(QC, Quorum Certificate)과 함께 전송되기 때문에, 블록 구성 효율이 이더리움 마을보다 더 높다. QC는 3분의 2 이상의 노드가 해당 블록을 검증했음을 나타낸다.
과정은 다음과 같다:
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리더 N이 블록 N 제안을 방송하며, 블록 N-1에 대한 QC를 첨부한다.
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검증자들은 블록 N을 검증한 후, 투표를 리더 N+1에게 전송한다.
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리더 N+1은 블록 N+1 제안과 함께 블록 N에 대한 QC를 공유한다.
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그러나 QC N이 있더라도 검증자들은 즉시 블록 N을 확정할 수 없다. 블록체인의 특성상 모든 참여자가 동기화되어 온라인이 아닐 수 있기 때문이다.
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블록 N을 완전히 보호하기 위해, 검증자들은 QC N이 포함된 블록 N+1에 대한 '찬성' 투표를 리더 N+2에게 보내야 한다. 리더 N+2가 QC N+1을 생성하면, 이는 N+1 라운드가 성공적으로 완료되었음을 확인하며, 블록 N이 최종 확정된다.
이렇게 교묘한 마법을 통해 자색 페페 마법사는 모나드 마을을 새로운 시대로 이끌었다.
6. 비결 4: 병렬 실행(Parallel Execution)
모나드에서는 많은 주민들의 거래를 처리하기 위해, 자색 페페 마법사가 새로운 주문을 설계했다. 이는 이더리움 마을의 직렬 처리 방식이 아니라 병렬 방식으로 거래를 처리한다.
지연 실행 덕분에, 블록 내 거래 순서에 대한 합의가 된 후에야 실행이 시작된다. 모나드 마을은 많은 숙련된 실행자들로 구성되어 있으며, 각자는 거래를 처리하고 입력과 출력을 독립적으로 계산하며 대기 목록을 만든다.
이러한 입력과 출력은 즉시 마을의 상태를 변경하지 않고, 마치 떠다니는 마법처럼 존재하며, 합의된 순서에 따라 제출될 준비를 한다. 이 제출 과정은 출력을 하나씩 현재 상태에 병합하는 것으로, 마치 마법의 실이 매끄럽고 질서 있는 태피스트리를 짜내는 것과 같다.
그러나 문제가 발생한다. 병렬 처리는 거래 충돌의 가능성을 초래하는데, 이는 질서 정연한 이더리움 마을에서는 거의 없었던 일이지만 모나드에선 새로운 도전이다.
예를 들어, A村民이 B村民에게 1 ETH를 보내는 거래(b)와, B가 마을 여관에서 그 ETH를 사용하는 거래(c)가 있다고 하자. 이 경우 두 거래의 순서가 중요하다. 거래 c가 거래 b 이전에 실행되면 거래는 실패한다. 이런 경우 충돌하는 거래는 재조정되며, 거래 c는 거래 b가 완료될 때까지 기다렸다가 실행된다.
따라서 모나드에서 병렬 실행의 핵심은 순서 정렬에 있다. 결과는 병렬로 계산되지만, 상태 업데이트는 요구된 정확한 순서대로 병합된다.
7. 비결 5: MonadDb
자색 페페 마법사의 기발한 아이디어는 여기서 멈추지 않았다. 그는 모나드 마을만을 위한 맞춤형 데이터베이스인 MonadDb를 또 하나 만들어냈다. 이는 블록체인 상태를 저장하기 위해 특별히 설계된 것이다. 이더리움은 복잡한 메르클 패트리샤 트리(Merkle Patricia Trie)에 의존하는데, 이 구조는 탄력성은 뛰어나지만 외부 클라이언트에 대한 효율성이 낮기로 유명하다.
MonadDb는 마을의 병렬 실행을 고려해 설계되어, 동시에 여러 읽기 및 쓰기를 지원하며 정밀도가 매우 높다. 기존 데이터베이스가 각 작업이 완료된 후 다음 작업으로 넘어가는 것과 달리, MonadDb는 비동기 I/O 마법을 갖춰 작업이 매끄럽게 겹쳐질 수 있게 하며, 진정한 병렬 트랜잭션 처리의 길을 열어준다.
8. 모나드 마을을 방문하세요
일련의 놀라운 주문과 복잡한 마법을 통해 자색 페페 마법사는 모나드 마을을 창조했다. 여기서 이더리움의 신뢰할 수 있는 계정, 암호화 기술, 거래 형식, 언어 및 지갑이 솔라나와 스위의 확장성과 자연스럽게 융합된다. 지금 모나드는 번성하고 있으며, 초당 1만 건의 거래라는 꿈을 향해 나아가고 있다.
지혜와 희망 속에서 태어난 모나드 마을, 과연 밈 바이러스에 시달리는 세상을 구원하고 이더리움이 영광을 되찾도록 도울 수 있을까? 그 답은 오직 시간이 알려줄 것이다.
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