a16z: 왜 DePIN이 중요한가, 그리고 우리는 그것을 어떻게 작동시킬 수 있는가?
저자: Guy Wuollet
번역: TechFlow
기존의 물리적 인프라 네트워크인 통신, 에너지, 수자원, 교통은 일반적으로 천연 독점 시장이다. 이 시장에서는 한 기업이 제품이나 서비스를 제공하는 비용이 경쟁을 유도하기 위한 비용보다 훨씬 낮다. 대부분의 선진국에서는 이러한 네트워크가 복잡한 정부 규제와 규칙에 의해 운영된다. 그러나 이러한 구조는 혁신을 유도할 동기를 거의 제공하지 않으며, 고객 경험 개선, 사용자 인터페이스 최적화, 서비스 품질 향상, 응답 속도 가속화 등은 더욱 기대하기 어렵다. 게다가 이러한 네트워크는 종종 비효율적이며 관리 상태가 좋지 않다. 예를 들어 캘리포니아 산불로 인해 PG&E가 파산한 사례나 기존 통신 회사를 보호하는 규제 정책 등이 이를 입증한다. 개발도상국의 상황은 더 심각하다. 많은 서비스들이 존재하지 않거나, 비싸고 접근이 어려운 경우가 많다.
우리는 더 나은 방법을 찾을 수 있다. 탈중앙화된 물리적 인프라 네트워크(DePIN)는 기존의 독점 구조를 넘어설 기회를 제공하며, 더 강력하고, 쉽게 투자 가능하며, 투명한 네트워크를 구축할 수 있게 한다. DePIN(Decentralized Physical Infrastructure Network) 프로토콜은 사용자가 소유하고 운영하는 서비스로, 누구나 일상생활의 핵심 인프라 운영에 기여할 수 있다. 이러한 프로토콜은 사회를 더욱 효율적이고 개방적으로 만들 수 있는 중요한 민주화의 힘이 될 수 있다.
본 글에서는 DePIN이 무엇이며 왜 중요한지를 설명하고자 한다. 또한 DePIN 프로토콜을 평가하는 프레임워크를 제시하며, 특히 검증 문제를 포함하여 DePIN 프로토콜을 설계할 때 고려해야 할 질문들을 살펴볼 것이다.
DePIN이란?
탈중앙화 물리적 인프라 네트워크(DePIN)란 충분히 탈중앙화되어 있으며 암호화 기술과 메커니즘 디자인을 활용해 클라이언트가 다수의 서비스 제공자로부터 물리적 서비스를 요청할 수 있도록 하여 천연 독점을 해소하고 경쟁의 이점을 가져오는 모든 네트워크를 의미한다(이 부분은 아래에서 자세히 다룰 것이다). 여기서 클라이언트는 보통 최종 사용자이지만, 최종 사용자를 대신해 작동하는 애플리케이션일 수도 있다. 서비스 제공자는 일반적으로 소규모 기업이지만, 네트워크에 따라 프리랜서나 대형 전통 기업일 수도 있다. 여기서 "탈중앙화"란 단순한 물리적 분산이나 데이터 구조의 분산이 아니라 권한과 통제의 분산을 의미한다.
디자인이 잘 되었다면, DePIN 프로토콜은 사용자와 소기업이 물리적 인프라 네트워크에 참여하고 시간이 지남에 따라 공동으로 그 발전을 거버넌스하며 기여에 대한 투명한 인센티브를 제공하도록 유도할 수 있다. 인터넷이 사용자 생성 콘텐츠(User Generated Content) 중심으로 발전했듯이, DePIN은 물리적 세계에서 사용자 생성 서비스(User Generated Service) 중심의 가능성을 열어준다. 더 중요하게는 블록체인이 독점적인 기술 기업들의 "끌어들이고 착취하기(attract-extract)" 순환을 깨뜨리고 있는 것처럼, DePIN 프로토콜 역시 물리 세계의 공공 유틸리티 독점을 해소하는 데 기여할 수 있다.
DePIN의 실제 사례: 에너지 그리드
에너지 분야를 예로 들자면, 미국의 전력망은 암호화 환경이 아니더라도 이미 탈중앙화로 나아가고 있다. 전송 병목 현상과 새로운 발전 용량 연결을 위한 장기간의 지연은 분산형 발전 용량에 대한 수요를 증가시키고 있다. 가정과 기업은 전력망 가장자리에 태양광 패널을 설치해 전기를 생산하거나 배터리를 설치해 전력을 저장할 수 있다. 즉, 전력망에서 전기를 구매할 뿐 아니라 전력을 되팔 수도 있다는 의미다.
엣지에서의 발전과 저장이 확산됨에 따라, 전력망에 연결된 많은 장치들이 공공사업자(유틸리티)가 아닌 개인 소유가 되고 있다. 사용자가 소유한 이러한 장치들은 특정 순간에 전력을 저장하거나 방출함으로써 전력망 전체에 큰 도움을 줄 수 있지만, 왜 아직 충분히 활용되지 않을까? 기존의 유틸리티들은 이러한 장치들의 상태 정보를 효과적으로 수집할 수 없으며, 장치의 제어권을 구매할 수도 없다. Daylight 프로토콜은 에너지 부문의 조각난 문제를 해결하고자 한다. Daylight는 사용자가 자신의 전력망 연결 장치의 상태 정보를 판매하고, 에너지 기업이 일시적으로 이러한 장치를 제어할 수 있도록 하는 탈중앙화 네트워크를 구축 중이다. 요약하자면, Daylight는 탈중앙화된 가상 발전소를 만드는 것이다.
이러한 결과는 더 강력하고 효율적인 전력망, 사용자가 소유한 발전 능력, 더 나은 데이터, 그리고 중앙집중식 독점보다 적은 신뢰 가정을 가능하게 한다. 이것이 바로 DePIN이 약속하는 바다.
DePIN 구축 가이드
DePIN 프로토콜은 우리가 매일 접하는 핵심 물리적 인프라를 개선할 잠재력을 지니고 있지만, 이를 실현하려면 다음의 세 가지 주요 과제를 극복해야 한다:
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특정 상황에서 탈중앙화가 필요한지 판단하기;
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시장 진입(Market adoption);
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검증 문제(Verification problem), 이는 가장 어려운 부분이다.
나는 특정 물리적 인프라 분야의 기술적 난관은 의도적으로 생략했다. 이 문제가 중요하지 않다는 것이 아니라, 분야마다 특성이 다르기 때문이다. 본 글에서는 추상적인 차원에서 탈중앙화 네트워크를 구축하는 방법에 집중하며 다양한 물리적 산업에 걸쳐 적용 가능한 조언을 제시하고자 한다.
1. 왜 DePIN인가?
DePIN 프로토콜을 구축하는 두 가지 일반적인 이유는 하드웨어 배포를 위한 자본 지출(Capex) 감소와 산재된 리소스 용량의 집약이다. 추가로 DePIN 프로토콜은 물리적 인프라 위에 중립적인 개발자 플랫폼을 만들어 무허가 혁신(permissionless innovation)을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어 오픈 에너지 데이터 API나 중립적인 차량 호출 시장 등이 있다. 탈중앙화를 통해 DePIN 프로토콜은 검열 저항성(censorship resistance), 플랫폼 리스크 제거, 무허가 혁신을 실현한다. 이러한 구성 가능성(composability)과 무허가 혁신은 이더리움(Ethereum)과 솔라나(Solana)가 성장한 핵심 요인이다. 전통적으로 물리적 인프라 네트워크는 고비용으로 인해 중앙화된 기업이 담당하는 것이 일반적이었으나, DePIN은 소유권을 탈중앙화함으로써 비용과 통제를 분산시킨다.
1.1 자본 지출(Capex)
많은 DePIN 프로토콜은 사용자가 하드웨어를 구매하고 네트워크 운영에 참여하도록 유도함으로써, 중앙화된 기업이 부담해야 할 막대하거나 불가능한 수준의 자본 지출을 줄인다. 높은 자본 지출은 많은 인프라 프로젝트가 천연 독점으로 간주되는 이유 중 하나이며, Capex 절감은 DePIN 프로토콜에게 구조적 우위를 제공한다.
통신 산업을 예로 들어보자. 새로운 네트워크 표준의 채택은 종종 하드웨어 배포를 위한 막대한 Capex 때문에 어려움을 겪는다. 예를 들어 한 분석은 미국 내 5G 셀룰러 네트워크 배포에만 2750억 달러의 민간 투자가 필요할 것으로 예측했다.
반면 DePIN 네트워크 Helium은 단일 실체가 막대한 초기 하드웨어 투자를 하지 않고도 전 세계에서 가장 큰 장거리·저전력 네트워크(LoRaWAN)를 성공적으로 배포했다. LoRaWAN은 사물인터넷(IoT) 용례에 매우 적합한 표준이다. Helium은 하드웨어 제조사와 협력해 LoRaWAN 라우터를 개발하였고, 사용자는 제조사로부터 직접 이를 구매할 수 있었다. 이후 사용자들은 네트워크의 소유자이자 운영자가 되어 LoRaWAN 연결이 필요한 고객에게 서비스를 제공하고 보상을 받았다. 현재 Helium은 5G 셀룰러 네트워크 커버리지 확장에 주력하고 있다.
Helium처럼 IoT 네트워크를 배포하려면 막대한 초기 Capex 리스크를 감수하고, 충분한 고객층이 새 네트워크 연결 서비스를 구매할지 여부를 걸어야 한다. 그러나 DePIN 프로토콜로서 Helium은 탈중앙화 방식으로 수요 측면의 시장성을 검증했으며, 비용 구조를 크게 낮췄다.
1.2 리소스 용량
어떤 경우에는 물리적 자원에 막대한 잠재적 유휴 용량이 존재하지만, 기존 기업들이 이를 효과적으로 통합하기엔 너무 복잡하다. 예를 들어 하드디스크의 빈 공간을 생각해보자. 개별 하드디스크에서는 이 공간이 너무 작아 AWS 같은 스토리지 기업의 관심을 끌기 어렵다. 그러나 Filecoin 같은 DePIN 프로토콜을 통해 이를 모으면 하나의 클라우드 스토리지 제공업체로 변모할 수 있다. DePIN 프로토콜은 블록체인 기술을 활용해 일반 사용자의 자원을 조정하고, 대규모 네트워크에 기여할 수 있도록 한다.
1.3 무허가 혁신
DePIN 프로토콜이 해제하는 가장 중요한 기능은 무허가 혁신이다. 누구나 해당 프로토콜 위에서 자유롭게 구축할 수 있다. 이는 전통적인 지역 전력회사의 전력망 같은 독점 인프라와 뚜렷한 대비를 이룬다. 자본 지출 절감이나 리소스 용량 통합에 비해 무허가 혁신의 잠재력은 종종 과소평가된다.
무허가 혁신은 물리적 인프라가 소프트웨어 수준의 속도로 발전할 수 있게 한다. 우리는 흔히 디지털 영역("bits")의 혁신 속도는 놀랍지만, 물리적 영역("atoms")의 혁신 속도는 실망스럽다고 말한다. DePIN은 "원자(atoms)"를 "비트(bits)"처럼 만들 수 있는 중요한 경로를 개발자와 투자자에게 제공한다. 전 세계의 인터넷 사용자가 세상을 움직이는 물리적 시스템을 조직하고 조정하는 새로운 방법을 제안할 수 있을 때, 똑똑하고 창의적인 사람들은 기존보다 더 나은 해결책을 고안해낼 수 있다.
1.4 구성 가능성(Composability)
무허가 혁신이 "원자"를 "비트"로 바꾸는 속도를 높이는 이유는 바로 구성 가능성에 있다. 구성 가능성은 개발자가 최적의 단일 솔루션에 집중하고, 이를 쉽게 통합할 수 있게 해준다. 우리는 이미 탈중앙화 금융(DeFi)의 "머니 레고(money legos)"에서 이러한 힘을 목격했다. DePIN에서도 "인프라 레고(infrastructure legos)"가 유사한 영향을 미칠 수 있다.
2. 시장 진입: 기회와 도전
DePIN 프로토콜을 구축하는 것은 블록체인을 구축하는 것보다 더 어렵다. 왜냐하면 탈중앙화 프로토콜과 전통 비즈니스라는 두 가지 도전 과제를 동시에 해결해야 하기 때문이다. 비트코인과 이더리움은 전통 금융 및 클라우드 컴퓨팅 분야와는 비교적 독립적으로 시작했지만, 대부분의 DePIN 프로토콜은 물리 세계의 현실 문제와 밀접하게 연관돼 있어 그러한 여유가 없다.
대부분의 DePIN 분야는 처음부터 기존의 중앙집중형 시스템과 상호작용해야 한다. 공공사업자, 케이블 TV 회사, 차량 호출 서비스, 인터넷 서비스 제공업체(ISP) 등을 예로 들 수 있는데, 기존 네트워크는 종종 규제 정책의 보호를 받으며 강력한 네트워크 효과를 가지고 있다. 신규 진입자들은 경쟁하기 어렵다. 탈중앙화 네트워크가 인터넷 독점의 자연스러운 해법이라면, DePIN 네트워크는 물리적 인프라 독점의 자연스러운 해법이다.
그러나 DePIN 개발자들은 먼저 가치를 더할 수 있는 포인트를 찾아내고, 이를 목표로 점진적으로 확장하여 궁극적으로 기존 물리적 네트워크 전체를 도전해야 한다. 올바른 포인트를 찾는 것은 미래 성공에 결정적이다. DePIN 개발자들은 자신의 네트워크가 기존 대안들과 어떻게 상호작용할지 이해해야 한다. 대부분의 전통 기업은 블록체인 전체 노드를 운영하는 것을 꺼리며, 자체 관리(self-custody)나 체인 상 거래 처리에도 서투르다. 그들은 암호화 기술의 의미나 가치를 잘 이해하지 못한다.
한 가지 방법은 DePIN 프로토콜이 제공하는 가치를 보여주는 것이다—암호화 기술 위에서 실행된다는 점을 언급하지 않고 말이다. 기존 참여자들이 새로운 프로토콜이 가져올 가치를 진지하게 고려하거나 이해할 수 있게 된다면, 그들은 암호화 기술을 수용할 가능성이 높아진다. 더 넓게 보면, 개발자들은 청중에 따라 프로토콜의 가치를 다르게 표현하고, 청중의 감정에 공감할 수 있는 스토리텔링을 설계해야 한다.
전술적으로 보면, 기존 네트워크와의 인터페이스는 일반적으로 초기 중개자와 신중한 법인 구조 설계를 필요로 하며, 이는 프로토콜이 대상으로 하는 특정 물리적 분야에 따라 크게 달라진다.
기업 영업(B2B sales) 또한 DePIN 프로토콜에게 도전이다. 기업 영업은 종종 '화이트글러브' 방식으로 오래 걸리며 맞춤형 서비스가 필요하다. 고객은 일반적으로 책임을 질 수 있는 직접적인 담당자를 원한다. 그러나 DePIN 네트워크에는 전체 네트워크를 대표할 수 있는 개인이나 기업이 없으며, 전통적인 기업 영업 프로세스를 수행할 수도 없다.
해결책 중 하나는 DePIN 프로토콜이 초기 유통 파트너로서 중앙화된 회사를 두는 것이다. 이 회사가 서비스를 재판매하는 것이다. 예를 들어 중앙화된 통신사는 일반 소비자에게 직접 서비스를 판매하고 달러로 요금을 받지만, 실제 서비스는 하위의 탈중앙화 통신 네트워크가 제공하는 것이다. 이렇게 하면 복잡한 암호화 지갑과 자체 관리 문제는 추상화되고, "암호화" 특성은 숨겨진다. 이런 방식을 중앙화된 회사가 DePIN 네트워크 서비스를 유통하는 형태로, 금융 서비스에서 DeFi mullet 모델이 유행하는 것처럼 "DePIN mullet"이라고 부를 수 있다.
3. DePIN의 난제: 검증
DePIN 프로토콜을 구축하는 가장 어려운 부분은 검증(verification)이다. 검증은 고객이 지불한 서비스를 실제로 받았음을 명확히 보장하고, 서비스 제공자가 작업에 대해 정확히 보상을 받도록 하는 유일한 방법이다.
3.1 풀 기반(Peer-to-Pool)과 P2P(Peer-to-Peer)
대부분의 DePIN 프로젝트는 **풀 기반(peer-to-pool)** 모델을 채택한다. 이 모델에서 고객은 네트워크에 요청을 보내고, 네트워크가 제공자 중 한 명을 선택해 고객의 요구에 응답한다. 더 중요한 것은, 고객이 네트워크에 요금을 지불하고, 네트워크가 다시 서비스 제공자에게 지불한다는 점이다.
또 다른 선택지는 P2P(peer-to-peer) 모델로, 고객이 직접 제공자에게 서비스를 요청한다. 이 경우 고객은 제공자 그룹을 찾아 협력할 상대를 선택해야 한다. 또한 고객은 제공자에게 직접 지불한다.
풀 기반 모델에서 검증은 P2P 모델보다 훨씬 중요하다. P2P 모델에서는 제공자나 고객이 거짓말을 할 수 있지만, 고객이 직접 제공자에게 지불하기 때문에 양측은 네트워크에 증명하지 않고도 문제를 발견하고 거래를 중단할 수 있다. 반면 풀 기반 모델에서는 네트워크가 고객과 제공자 사이의 분쟁을 해결할 메커니즘이 필요하다. 제공자는 일반적으로 네트워크에 가입할 때 어떤 고객이라도 서비스를 제공하겠다고 동의하므로, 고객과 제공자 사이의 분쟁을 예방하거나 해결하는 유일한 방법은 어떤 형태의 탈중앙화 검증 방법을 채택하는 것이다.
DePIN 프로젝트가 풀 기반 설계를 선택하는 데는 두 가지 이유가 있다. 첫째, 풀 기반 모델은 네이티브 토큰을 이용해 보조금을 더 쉽게 제공할 수 있다. 둘째, 사용자 경험(UX)을 최적화하고 네트워크 사용을 위해 필요한 오프체인 인프라를 줄일 수 있다. 유사한 예는 DePIN 외부에서도 찾을 수 있는데, 풀 기반 탈중앙화 거래소(DEX, 예: Uniswap)와 P2P DEX(예: 0x)의 차이가 그렇다.
토큰이 중요한 이유는 네트워크 구축 시 발생하는 냉기동 문제(cold start problem)를 해결하는 데 도움이 되기 때문이다. Web2든 Web3든, 프로젝트는 일반적으로 어떤 형태의 보조금을 통해 강력한 가치를 제공함으로써 네트워크 효과를 형성한다. 이러한 보조금은 때때로 직접적인 경제적 인센티브(예: 낮은 비용)이며, 때로는 규모화가 불가능한 부가 서비스다. 토큰은 일반적으로 경제적 보조금을 제공할 뿐 아니라 커뮤니티 형성과 고객이 네트워크 방향성에 목소리를 낼 수 있는 권한을 부여하는 데도 도움이 된다.
풀 기반(peer-to-pool) 모델은 고객이 X 금액을 지불하고, 서비스 제공자가 Y 금액을 받는 구조를 가능하게 하는데, 이때 X < Y이다. 이는 일반적으로 DePIN 프로젝트가 발행한 네이티브 토큰을 통해 이루어지며, 제공자에게 토큰 보상을 제공한다. 투기자들이 토큰을 구매하고 초기 가치(사용되지 않는 네트워크에서는 거의 0 또는 매우 낮음)보다 높은 시장 가격을 부여함에 따라, 제공자에게 지급되는 토큰 보상 Y는 고객이 지불한 금액 X를 초과할 수 있다.
최종 목표는 서비스 제공자가 서비스 효율을 높임에 따라, DePIN 프로젝트가 네트워크 효과를 통해 X > Y를 달성하고, X와 Y의 차이를 프로토콜 수익(protocol revenue)으로 삼는 것이다.
반대로 P2P(peer-to-peer) 모델은 보조금으로서 토큰 보상을 구현하기 어렵게 만든다. 고객이 X를 지불하고 제공자가 Y를 받으며(X < Y), 고객과 제공자가 직접 상호작용한다면, 제공자는 자신에게 서비스를 판매하는 "자기거래(self-dealing)"를 통해 네트워크로부터 가치를 추출할 수 있다. 이러한 행위는 탈중앙화된 DePIN 프로토콜 내에서 피하기 어렵다. 중앙화 요소를 일부 도입하거나 풀 기반 모델을 채택하지 않는 한 말이다.
3.2 자기거래(Self-Dealing)
자기거래(self-dealing)란 사용자가 동시에 고객과 서비스 제공자의 역할을 하며, 자신과 거래함으로써 네트워크로부터 가치를 추출하려는 행위를 말한다. 이는 명백히 네트워크에 해롭기 때문에 대부분의 DePIN 프로젝트는 이를 해결하려 한다.
가장 간단한 해결책은 보조금이나 토큰 인센티브를 제공하지 않는 것이다. 그러나 이는 네트워크의 냉기동 문제 해결을 더욱 어렵게 만든다.
자기거래자가 자신에게 서비스를 제공하는 비용이 0일 때(대부분 실제로 그렇다) 자기거래의 피해는 특히 심각하다. 자기거래를 해결하는 일반적인 방법 중 하나는 서비스 제공자가 토큰(대개 네이티브 토큰)을 스테이킹하게 하고, 스테이킹 비중에 따라 고객 요청을 제공자에게 배분하는 것이다.
스테이킹 메커니즘은 자기거래 문제를 완화할 수 있지만, 완전히 해결하지는 못한다. 이유는 대규모 제공자(많은 토큰을 스테이킹한 제공자)가 자신에게 할당된 일부 요청에서 여전히 이득을 볼 수 있기 때문이다. 예를 들어 제공자의 보상이 고객 지불 비용의 5배라면, 25%의 토큰을 스테이킹한 제공자는 4개의 토큰을 소비해 5개의 토큰을 받는다.
이 경우 자기거래자가 자신에게 서비스를 제공하는 비용이 0이며, 다른 제공자에게 할당된 요청에서는 아무런 수익도 얻지 못한다고 가정한다. 만약 자기거래자가 다른 제공자에게 할당된 요청에서도 일정한 수익이나 가치를 얻을 수 있다면, 특정 고객 비용과 제공자 보상 비율에서 더 많은 가치를 추출할 수 있다.
3.3 검증 방법
검증이 왜 중요한 문제인지 이해했으므로, 이제 DePIN 프로젝트가 고려할 수 있는 다양한 검증 메커니즘을 살펴보자.
합의 메커니즘(Consensus)
대부분의 블록체인은 합의 메커니즘을 채택한다(일반적으로 작업증명PoW나 지분증명PoS 같은 사이빌 공격 저항 메커니즘과 결합됨). "합의"를 "재실행(re-execution)"으로 다시 표현하면 이해하기 쉬울 수 있는데, 이는 블록체인 네트워크에서 합의를 이루는 각 노드가 일반적으로 네트워크가 처리한 모든 계산을 다시 실행해야 함을 강조하기 때문이다. (모듈화된 블록체인이나 합의, 실행, 데이터 가용성을 분리한 아키텍처에서는 이 규칙이 완전히 적용되지 않는다.)
재실행은 일반적으로 필요하다. 왜냐하면 네트워크의 각 노드는 비잔틴 행동(Byzantine behavior)을 보일 수 있다고 가정되기 때문이다. 즉, 노드들은 서로를 신뢰할 수 없으므로 작업을 서로 확인해야 한다. 새로운 상태 변경 제안이 있을 때마다, 블록체인을 검증하는 각 노드는 해당 상태 변경을 실행해야 한다. 이는 막대한 재실행을 초래할 수 있다! 예를 들어 본문 작성 시점 기준으로 이더리움 네트워크에는 6000개 이상의 노드가 존재한다.
재실행은 일반적으로 투명하지만, 블록체인이 신뢰 실행 환경(Trusted Execution Environments, TEE, 때로는 하드웨어 또는 보안 비행지라고도 함)이나 완전 동형 암호화(Fully Homomorphic Encryption)를 사용하는 경우는 예외다. 이 두 기술에 대한 자세한 내용은 아래 참조.
정확한 실행 증명(Proof of Correct Execution, 예: Validity Rollup, ZEXE 등)
블록체인 네트워크의 각 노드가 모든 상태 변경을 재실행하도록 요구하는 대신, 단일 노드가 주어진 상태 변경을 실행하고, 그 노드가 상태 변경을 올바르게 실행했다는 증명을 생성하는 방법이 있다. 이 정확한 실행 증명은 계산 자체를 검증하는 것보다 훨씬 빠르게 검증할 수 있다(이 특성 덕분에 증명은 간결성(succinctness)을 갖는다). 가장 일반적인 형태는 SNARK(간결 비대칭 지식 증명, Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) 또는 STARK(Succinct Transparent Argument of Knowledge)이다. SNARK와 STARK는 일반적으로 제로노울리지 증명(Zero-Knowledge Proof)으로 확장되는데, 이는 증명 대상 진술의 정보를 전혀 노출하지 않고 증명을 완료하는 방식이다. 따라서 계산 증명을 압축할 때 SNARK/STARK와 제로노울리지 증명(ZK Proofs)이라는 용어는 종종 혼동되어 사용된다.
현재 정확한 실행 증명을 기반으로 한 가장 유명한 블록체인 유형은 아마 제로노울리지 롤업(Zero-Knowledge Rollup, ZKR)일 것이다. ZKR은 특정 기반 블록체인의 보안을 계승하는 레이어2(L2) 블록체인이다. ZKR은 트랜잭션을 묶어 그것이 올바르게 실행되었음을 나타내는 증명을 생성한 후, 이 증명을 레이어1(L1) 블록체인에 검증을 위해 게시한다.
정확한 실행 증명은 일반적으로 블록체인의 확장성과 성능, 프라이버시, 혹은 둘 다를 향상시키는 데 사용된다. zkSync, Aztec, Aleo, Ironfish가 대표적이다. 또한 정확한 실행 증명은 다른 분야에도 적용될 수 있다. 예를 들어 Filecoin은 스토리지 증명(Proof of Storage)에 ZK-SNARKs를 사용한다. 최근 몇 년간 정확한 실행 증명은 머신러닝 추론(ML inference), 학습(ML training), 신원 인증 등에도 적용되기 시작했다.
무작위 샘플링 / 통계적 측정
DePIN 프로젝트의 검증 문제를 해결하는 또 다른 방법은 서비스 제공자를 무작위로 샘플링하여 고객 요청에 올바르게 응답했는지 측정하는 것이다. 이러한 "챌린지 요청(challenge request)"은 일반적으로 제공자의 네트워크 내 스테이킹 비중(stakeweight)에 비례하여 배분되며, 이는 검증뿐 아니라 자기거래 문제 완화에도 도움이 된다.
많은 DePIN 프로젝트가 서비스 제공자의 가용성에 대해 높은 보상을 제공하기 때문에(가용성 보상이 고객 요청 서비스 보상보다 높은 경우가 많음), 무작위 샘플링은 제공자가 실제로 가용한 상태임을 보장할 수 있다. 네트워크는 때때로 제공자에게 챌린지 요청을 보내며, 제공자가 요청에 올바르게 응답하고 요청의 해시값이 특정 난이도 임계값을 초과하면 블록 보상에 해당하는 보상을 받는다. 이 메커니즘은 합리적인 제공자가 일반 고객 요청과 챌린지 요청을 구분할 수 없기 때문에, 고객 요청에 올바르게 응답하도록 유도한다.
무작위 샘플링의 일부 버전은 NymNym, OrchidOrchid, HeliumHelium과 같이 네트워크 기능에 집중하는 DePIN 프로젝트에서 가장 널리 사용된다.
합의 메커니즘에 비해 무작위 샘플링은 확장성이 더 좋을 수 있는데, 샘플 수가 네트워크의 상태 변경 수보다 훨씬 적을 수 있기 때문이다.
신뢰 가능한 하드웨어(Trusted Hardware)
신뢰 가능한 하드웨어는 프라이버시 보호(위에서 언급) 외에도 센서 데이터 검증에 유용할 수 있다. DePIN 프로젝트의 경우, 탈중앙화 검증의 주요 과제 중 하나는 오라클 문제(oracle problem), 즉 물리 세계의 데이터를 신뢰 없이 또는 신뢰를 최소화하여 블록체인에 도입하는 방법을 해결하는 것이다. 신뢰 가능한 하드웨어는 네트워크가 물리적 센서 데이터 결과를 기반으로 고객과 서비스 제공자 사이의 분쟁을 해결할 수 있게 한다.
신뢰 가능한 하드웨어는 일반적으로 취약점이 존재하지만, 단기에서 중기적으로는 실용적인 해결책이거나 다중 방어 계층의 하나일 수 있다. 가장 일반적인 신뢰 실행 환경(TEE)에는 Intel SGX, Intel TDX, ARM TrustZone이 있다. OasisOasis, Secret NetworkSecret Network, PhalaPhala 같은 블록체인 프로젝트는 모두 TEE를 사용하며, SAUVESAUVE도 TEE 사용을 계획하고 있다.
화이트리스트 및 감사
검증을 위한 가장 실용적이며 기술적 복잡성이 낮은 해결책은 특정 물리적 장치를 DePIN 프로토콜에 참여하도록 화이트리스트에 등재하고, 수동으로 로그와 원격 측정 데이터를 감사하여 서비스 제공자가 고객에게 올바르게 서비스를 제공했는지 확인하는 것이다.
실제로는 서명 키를 내장한 맞춤형 하드웨어를 제작하고, 네트워크에 참여하는 모든 하드웨어는 인증된 제조업체로부터 구매해야 한다고 요구하는 경우가 많다. 제조업체는 일련의 내장 키를 화이트리스트에 등재한다. 네트워크는 화이트리스트에 있는 키로 서명된 데이터만 수락한다. 이 방법은 장치에서 내장 키를 추출하는 것이 매우 어렵고, 제조업체가 어떤 키가 어느 장치에 내장되었는지 정확히 보고한다고 가정한다. 이러한 도전에 대응하기 위해 일반적으로 수동 감사가 필요하다.
서비스의 정확성을 더욱 보장하기 위해 DePIN 프로토콜은 일반적으로 프로토콜 거버넌스를 통해 악의적인 행위를 찾아내어 프로토콜에 보고하는 "감사원(auditor)"을 선출한다. 감사원은 인간이므로 표준화된 프로토콜이 탐지하지 못하는 교묘한 공격을 식별할 수 있으며, 일단 식별되면 이러한 공격은 인간에게 매우 명백하게 보일 수 있다. 일반적으로 감사원은 프로토콜 거버넌스에 잠재적 처벌 조치(예: 스테이킹 금액 삭감)를 제출하거나 직접 삭감 이벤트를 트리거할 권한을 부여받는다. 이 방법은 또한 프로토콜 거버넌스가 프로토콜의 최선의 이익을 위해 행동한다고 가정하며, 사회적 합의에서 발생하는 인간적 인센티브 도전에 직면한다.
최적의 방법?
여러 가지 잠재적 검증 방법이 존재하기 때문에, 새로운 DePIN 프로토콜은 최선의 선택을 결정하기 어렵다.
합의 메커니즘과 정확한 실행 증명은 일반적으로 검증 측면에서 실현 가능하지 않다. DePIN 프로토콜은 물리적 서비스를 다루지만, 합의나 증명은 계산(즉 디지털, 비물리적)의 상태 변경에 대해서만 강력한 보장을 제공할 수 있다. DePIN 프로토콜에서 합의나 증명을 검증에
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