Pharos Network 기술 아키텍처의 심층 분석: 확장성, 상호 운용성 및 보안
Pharos Network는 확장성, 상호 운용성 및 보안성을 핵심 강점으로 하는 고성능 모듈화 레이어 1 퍼블릭 블록체인입니다. Pharos는 차세대 블록체인을 위한 효율적인 실행, 합의 및 맞춤형 지원을 목표로 하며 초당 5만 건의 트랜잭션 처리(50K TPS), 2기가가스(Gigagas)의 처리량, 그리고 현재 EVM 호환 체인 중 최고 수준인 DP 5 등급 성능을 갖추고 있습니다.
본 문서에서는 다음과 같은 측면에서 Pharos Network의 아키텍처 설계를 심층적으로 분석합니다: 합의 메커니즘, 실행 모델, 저장 기술 혁신, 네트워크 계층 최적화, 파이프라인 효율성 및 모듈화된 SPN 프레임워크.
Pharos Network 아키텍처 분석
Pharos Network는 모듈화되고 맞춤화 가능한 계층 구조를 채택하여 실행 계층, 합의 계층, 정산 계층, 데이터 가용성 계층을 분리함으로써 고성능과 유연한 업그레이드라는 두 가지 목표를 동시에 달성합니다. 아래에서는 각 핵심 기술 설계를 단계별로 분석합니다.
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네트워크 계층
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최적화된 P2P Gossip 프로토콜을 사용하여 낮은 지연 시간의 메시지 전송 실현
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SPN(특수 처리 네트워크) 간 통신 채널 내장
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합의 계층
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자기 적응 비동기 BFT 합의 프로토콜 기반으로 높은 내결함성과 낮은 지연 특성 제공
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거래 정렬 최적화 알고리즘으로 검증 노드 부하 감소 및 효율성 향상
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실행 계층
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이중 가상 머신 지원: EVM 호환 계층 + WASM 고성능 실행 환경
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LLVM 기반 실행 엔진, 병렬 거래 처리, 낙관적 실행, SALI(스마트 접근 리스트 추론) 기능 탑재
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정산 계층
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검증 노드의 크로스체인 재스테이킹 메커니즘으로 생태계 내 보안 공유 실현
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다양한 실행 환경에서도 약 1초 미만의 거래 최종 확인 가능
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데이터 가용성 및 저장 계층
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Pharos Store: 다중 버전 제어 기능을 갖춘 고효율 블록체인 저장 모델
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ADS 푸시 압축 기술과 델타 인코딩 적용, 동적 I/O 최적화로 디스크 읽기/쓰기 오버헤드 감소
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SPN(SPecialized Processing Network, 특수 처리 네트워크) 프레임워크
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개발자가 블록체인 실행 계층을 커스터마이징하고 합의 모델을 자유롭게 구성 가능
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반독립 실행 모드: 메인넷의 보안성과 데이터를 공유하면서도 독립적인 확장성 유지
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다음으로 각 계층의 핵심 기술 구현과 혁신 설계를 심층적으로 살펴보겠습니다.
네트워크 계층
네트워크 계층은 시스템 모든 통신의 기반이 되며, 최적화된 P2P Gossip 프로토콜을 통해 블록, 거래, 합의 메시지를 효율적으로 전파합니다. 이 프로토콜은 자가 적응 대역폭 할당 기능을 갖추고 있어 실시간 네트워크 부하에 따라 리소스를 동적으로 조정함으로써 과부하 상황에서도 고속 거래 및 데이터 전송을 유지할 수 있습니다. 또한, SPN 간 통신 채널을 지원하여 서로 다른 실행 환경 간 저지연 상호 운용성을 제공합니다.
Pharos 합의 메커니즘
Pharos Network는 혁신적인 합의 설계를 채택하여 BFT 내결함 메커니즘을 비동기 실행과 빠른 경로 제출 프로토콜과 결합함으로써 시스템 처리량, 거래 공정성 및 최종 확인 속도를 모두 향상시켰습니다. 기존의 BFT 구현 방식과 달리 Pharos는 고정된 리더 역할이나 라운드 기반 통신을 필요로 하지 않으며, 여러 검증 노드가 병렬적으로 거래를 시작하고 검증하며 제출할 수 있도록 합니다. 이를 통해 단일 리더에 의한 성능 병목 현상을 효과적으로 회피합니다.
또한 이 합의 메커니즘은 동적 거래 정렬 기능을 구현하여 거래의 공정성을 보장하고 블록 생성 과정에서 발생하는 편향을 줄이며, 네트워크 상태가 불안정할 때에도 전역 거래 순서의 일관성을 유지합니다. 특히 주목할 점은 '빠른 경로 실행' 메커니즘이 특정 조건을 충족하는 거래가 완전한 합의 절차를 우회하고 바로 확인 단계로 진입할 수 있도록 해 평균 확인 시간을 단축시키면서 전체 시스템 처리량을 높인다는 점입니다. 이러한 정교하게 설계된 합의 메커니즘을 통해 Pharos Network는 전 세계적으로 고처리량, 저지연의 안정적인 운영을 지원할 수 있습니다.
주요 특징:
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비동기 실행 아키텍처
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동적 거래 정렬
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빠른 경로 실행
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최적화된 리더 교대 및 투표 메커니즘
Pharos 실행 계층
Pharos 실행 계층의 핵심은 혁신적인 실행 엔진으로, 이중 가상 머신 환경(EVM + WASM)을 통해 개발자에게 큰 유연성을 제공합니다. 실행 엔진은 LLVM 기반 중간 표현(IR) 변환과 추측적 병렬 처리 기술을 결합하며, 오퍼코드 융합, 레지스터 승격, 추측적 실행 등의 다양한 성능 최적화 기법을 적용합니다. 이러한 최적화 기술들은 스마트 계약의 병렬 실행을 가능하게 하면서도 실행 결과의 결정론적 특성을 유지합니다.
실행 효율을 더욱 향상시키기 위해 Pharos는 스마트 접근 리스트 추론(SALI) 기술을 도입했습니다. SALI는 정적 또는 동적 분석을 통해 계약이 접근할 상태 항목을 예측함으로써, 상태 접근 패턴이 겹치지 않는 거래들을 그룹화하여 병렬로 실행할 수 있게 하고, 상태 접근 충돌을 방지합니다. 또한 이 기술은 계약 상태 객체를 사전에 로드함으로써 실행 속도를 가속화합니다.
또한 Pharos는 블록체인용으로 특별히 설계된 WASM 런타임 환경인 Ph-WASM을 제공합니다. Ph-WASM은 결정론적 고속 실행을 지원할 뿐 아니라 Rust 및 Go 등의 프로그래밍 언어를 원생으로 지원하여 개발자가 직접 블록체인 위에서 고성능, 이식 가능한 dApp 및 AI 모델을 구축할 수 있도록 합니다.
주요 특징:
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낙관적 실행 및 거래 그룹화 지원
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스마트 접근 리스트 추론(SALI) 기술
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다양한 언어의 스마트 계약을 지원하는 Ph-WASM 환경
Pharos Store 저장 시스템
Pharos Store는 상태 팽창 및 낮은 I/O 효율 문제를 해결하기 위해 설계된 확장 가능한 고성능 블록체인 저장 시스템입니다. 이 혁신적인 데이터 저장 엔진은 검증된 버전화 상태 저장을 지원하도록 특화되어 있으며, 델타 인코딩 다중 버전 Merkle 트리(DMM-Tree)와 로그 구조 버전화 페이지 저장(LSVPS)이라는 두 가지 핵심 기술을 채택하여 기존 Merkle Patricia Trie 기반 전통 시스템의 효율성 문제를 효과적으로 해소합니다.
이더리움의 trie 저장 모델과 비교해, Pharos Store는 더 빠른 상태 조회가 가능하며 병렬 Merkle화 처리를 지원하고 전체 저장 오버헤드를 80%까지 감소시킵니다. 시스템은 수정된 상태의 증분 데이터만 저장하고 버전 기반 인덱싱 메커니즘을 사용함으로써 쓰기 증폭(write amplification) 효과를 크게 줄여 I/O 처리량을 최대 15.8배까지 향상시킵니다.
Pharos Store는 추가 전용(append-only) 저장 모델을 채택하여 동시 쓰기 작업 중 데이터 보안을 보장하며, 노드 다운 시 신속한 복구도 가능하게 합니다. 또한 경량 클라이언트를 위한 효율적인 검증 증명 생성 능력을 갖추고 있으며, 뜨거운 데이터와 차가운 데이터의 지능형 계층 저장 관리를 지원합니다.
주요 특징:
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델타 인코딩 다중 버전 Merkle 트리(DMM-Tree) 기술
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로그 구조 버전화 페이지 저장(LSVPS) 방식
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경량 SPN 자산 이전 프로토콜
Pharos 파이프라인
Pharos 파이프라인은 다단계 병렬 실행 아키텍처를 채택하여 전통적인 블록체인 시스템에서 발생하는 동기 상태 실행과 순차적 블록 검증으로 인한 성능 병목을 효과적으로 해결합니다. 실행, Merkle화, 상태 확인 등의 핵심 단계를 병렬화함으로써 CPU, 디스크 I/O, 네트워크 리소스의 활용 효율을 극대화합니다.
주요 처리 단계:
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병렬 블록 처리:
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실행, Merkle화, 상태 업데이트를 동시 처리
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동적 리소스 스케줄링:
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CPU, I/O, 네트워크 리소스를 실시간 수요에 따라 할당
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유연한 확인 메커니즘:
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다양한 계층에서 정렬, 거래, 블록의 최종 확정을 수행
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Pharos 파이프라인의 각 처리 단계는 실시간 처리량 요구에 따라 리소스를 동적으로 할당할 수 있습니다. 시스템은 혁신적으로 유연한 최종 확인 계층을 설계하여 dApp 및 클라이언트가 블록이 완전히 확정되기 전이라도 거래 정렬 및 실행 결과를 조기에 확인할 수 있게 합니다. 이 기능은 고빈도 거래, DeFi 등 실시간성 요구가 높은 애플리케이션에 특히 중요합니다.
지능형 자기 적응 스케줄링 알고리즘과 효율적인 리소스 조정 메커니즘을 통해 Pharos 파이프라인은 64코어 실행 환경에서 초당 20만 건 이상의 TPS를 달성할 수 있으며, 표준 블록체인 파이프라인 모델 대비 지연 시간을 30~50%까지 낮출 수 있습니다.
Pharos SPN 아키텍처
Pharos SPN(SPecialized Processing Network, 특수 처리 네트워크)은 특정 애플리케이션을 위해 맞춤 설계된 실행 환경으로, Pharos 메인넷 아키텍처에 깊이 통합되면서도 독립적인 비즈니스 로직과 구성 체계를 유지합니다. 각 SPN은 독립된 실행 엔진, 검증 노드 클러스터, 재스테이킹 인센티브 메커니즘, 거버넌스 규칙 프레임워크를 완전히 갖추고 있습니다.
SPN 아키텍처
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SPN 매니저:
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수명 주기 관리, 노드 레지스트리, 거버넌스 규칙 실행을 담당
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SPN 어댑터:
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SPN 간 통신 및 메시지 검증을 촉진
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재스테이킹 및 공유 검증자 보안:
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검증자가 자산을 여러 SPN에 재스테이킹할 수 있도록 허용
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SPN은 제로노우ledge 머신러닝 증명(zkML 증명), 보안 다자간 계산(SMPC), AI 모델 훈련, DeFi 파생상품과 같은 연산 집약적 작업에 매우 적합합니다. 강제 포함 및 비상 대응 메커니즘을 지원하여 거래 검열을 방지하고 사용자 자산의 자율권을 보장합니다.
상호 운용성 측면에서 SPN은 SPN 간 상호 운용성 프로토콜을 통해 상호 작용하며, SPN 간 및 메인체인과의 원자적 실행 및 데이터 공유를 실현합니다. 검증자는 $stPHRS를 어떤 SPN에도 재스테이킹할 수 있으며, 해당하는 $rstPHRS 토큰을 받게 됩니다. 이 토큰은 거버넌스 참여, 위임, 유동성 마이닝 등에 활용될 수 있습니다.
SPN 간 상호 운용성
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SPN 간 메시지 전달 프로토콜:
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다중 블록체인 계층 간의 매끄러운 공동 실행을 실현
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검열 저항성 및 비상 대응 메커니즘:
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사용자를 강제적인 거래 검열로부터 보호
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상호 운용성 및 크로스체인 통신
Pharos Network는 설계 초기부터 크로스체인 애플리케이션을 기본적으로 지원하며, 내부 통신(SPN 간 상호작용) 및 외부 블록체인 연결을 위한 두 가지 통신 프로토콜을 제공합니다. SPN 간 메시지 전달 프레임워크는 SPN 간 무신뢰 메시지 릴레이를 보장하며, 증명과 합의 서명을 사용하여 메시지의 진위를 검증합니다.
주요 특징:
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크로스체인 메시지 전달
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SPN 간 데이터 동기화
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다중 VM 스마트 계약 상호작용
이러한 기능들은 크로스체인 DeFi, 현실 세계 자산(RWA) 정산, 오라클 네트워크, 그리고 서로 다른 실행 환경에서의 AI 모델 협업과 같은 애플리케이션 시나리오에 핵심적인 지원을 제공합니다.
전반적으로 Pharos Network는 아키텍처의 각 계층에 모듈화 설계, 고성능 처리, 병렬 컴퓨팅, 조합 가능성 등을 통합함으로써 레이어-1 블록체인 인프라의 새로운 기준을 정의합니다. 독특한 자기 적응 합의 메커니즘, 병렬 실행 엔진, 다중 가상 머신 아키텍처, 초고속 저장 시스템, 모듈화된 SPN 프레임워크의 조합을 통해 개발자는 고확장성, 검열 저항성, 보안성이 뛰어난 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.
Pharos Network는 전통 금융(TradFi)과 탈중앙화 금융(DeFi)을 매끄럽게 연결하고, AI 기반 탈중앙화 애플리케이션, 개인 정보 보호 금융 거래, 확장 가능한 DeFi 생태계에 기관 수준의 블록체인 인프라를 제공하는 것을 목표로 합니다.
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