Gruut: 법정 화폐를 위한 완전 분산형 P2P 공개 원장

1 서론

기존 금융 시스템은 거래 기록을 위해 신뢰할 수 있는 제3자에 의존하며, 이는 상당한 비용을 발생시키고 중앙 집중식 통제 지점을 생성합니다. Gruut는 이러한 중개자 없이도 법정 화폐 시스템과의 호환성을 유지하는 완전 분산형 P2P 공개 원장을 제시합니다. 비트코인의 에너지 집약적인 작업증명과 달리, Gruut는 스마트폰과 같은 소비자 기기에서 효율적인 거래 검증을 가능하게 하는 인구증명이라는 새로운 합의 메커니즘을 도입합니다.

2 Gruut의 비전

Gruut는 높은 거래 비용을 가진 기존 단일 주체 모델에 비해 경쟁 우위를 제공하는 실물 경제 거래를 위한 대체 비즈니스 모델을 구축하는 것을 목표로 합니다.

2.1 경제적 분산화

Gruut는 누구나 스마트폰에 GruutApp을 설치하여 참여할 수 있도록 함으로써 진정한 경제적 분산화를 가능하게 합니다. 이 시스템은 지분이나 컴퓨팅 파워와 관계없이 동등한 보상 분배를 보장하며, 현재 제3자 결제 처리사들이 지배하는 수수료 징수의 중앙집중화를 방지합니다.

2.2 실물 경제를 위한 원장

이 플랫폼은 정부 친화적으로 설계되었으며 기존의 합법적 금융 시스템과 호환됩니다. Gruut는 블록체인 기술의 이점을 유지하면서 기존 법정 화폐 거래와의 통합을 용이하게 하기 위해 경제적 투명성을 강조합니다.

에너지 효율성

비트코인 대비 99% 적은 에너지 소비

기기 호환성

스마트폰 및 PC에서 실행

거래 속도

1,000+ TPS 처리 능력

3 기술 아키텍처

3.1 인구증명 합의

인구증명은 컴퓨팅 파워 대신 참여자 다양성에 기반하여 거래를 검증하는 공공 협력 증명의 한 사례입니다. 이 접근 방식은 Gruut가 악의적 행위자에 대한 보안을 유지하면서 최소한의 에너지 소비로 합의에 도달할 수 있게 합니다.

3.2 수학적 기초

합의 알고리즘은 다음과 같은 암호학 기본 요소를 사용합니다:

검증 가능 난수 함수: $V = H(sk, input)$ (여기서 $sk$는 비밀 키이고 $H$는 암호화 해시 함수임)

비잔틴 장애 허용: 시스템은 $3f+1$ 노드로 구성된 네트워크에서 최대 $f$개의 결함 노드를 허용하며, 악의적 행동에 대한 보안을 보장합니다.

4 실험 결과

테스트 결과, Gruut는 소비자용 스마트폰에서 2초 미만의 지연 시간으로 1,000+ TPS의 거래 처리량을 달성했습니다. 에너지 소비는 노드당 0.5W로 측정되었으며, 이는 유사한 작업에 대해 비트코인의 노드당 500W와 비교됩니다. 네트워크는 스트레스 테스트 동안 최대 35%의 노드 변동에도 안정성을 유지했습니다.

5 코드 구현

class GruutConsensus:
    def validate_transaction(self, tx, population_set):
        # 거래 서명 검증
        if not self.verify_signature(tx):
            return False
        
        # 인구 합의 확인
        consensus_threshold = len(population_set) * 2 // 3
        approvals = self.collect_approvals(tx, population_set)
        
        return len(approvals) >= consensus_threshold
    
    def select_validators(self, population, block_height):
        # 검증자 선택을 위해 검증 가능 난수 함수 사용
        seed = hash(block_height + previous_block_hash)
        selected = []
        
        for participant in population:
            if self.vrf(participant.private_key, seed) < threshold:
                selected.append(participant)
        
        return selected

6 향후 응용 분야

Gruut의 기술은 소액 결제 시스템, 국제 송금, 정부 혜택 분배, 공급망 금융 분야에서 잠재적인 응용 가능성을 가지고 있습니다. 저에너지 설계는 IoT 기기 거래 및 인프라가 제한된 개발도상국 시장에 적합합니다.

7 독자적 분석

Gruut는 기존 시스템의 두 가지 중요한 한계, 즉 에너지 비효율성과 법정 화폐와의 비호환성을 해결함으로써 블록체인 설계에서 중요한 진화를 나타냅니다. 인구증명 합의 메커니즘은 작업증명 및 지분증명 모델 모두에서 벗어나, Microsoft의 ION과 같은 분산 신원 시스템 및 Algorand의 합의 프로토콜에서 사용되는 검증 가능 난수 함수에서 영감을 얻었습니다. 이 접근 방식은 Vukolić 등이 최소 에너지 발자국을 가진 합의 프로토콜에 대한 연구와 같은 지속 가능한 블록체인 기술에 대한 최근 연구와 일치합니다.

연간 약 91테라와트시를 소비하는 비트코인의 에너지 집약적 채굴(Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index)과 비교할 때, Gruut의 스마트폰 호환 설계는 에너지 소비를 99.9% 줄일 수 있습니다. 이는 Gruut를 Chia Network의 공간-시간 증명과 같은 신흥 그린 블록체인 이니셔티브와 유사한 위치에 놓이게 하지만, 일상 사용자에게 더 큰 접근성을 제공합니다.

법정 화폐 시스템과의 통합은 기존 금융에서 블록체인 채택을 제한해 온 규제 문제를 해결합니다. 규제 당국의 검토를 받는 개인정보 보호 중심의 암호화폐(FATF 가상자산 지침에서 논의된 바와 같이)와 달리, Gruut의 투명성 기능은 자금 세탁 방지 요구 사항을 준수할 수 있게 하면서도, 적절한 경우 영지식 증명을 통해 사용자 개인정보를 보호합니다.

인구증명 메커니즘을 글로벌 거래 규모로 확장하면서 분산화를 유지하는 데는 기술적 과제가 남아 있습니다. 시스템은 강력한 신원 검증을 통해 사이비 공격에 저항해야 하며, 잠재적으로 Sovrin과 같은 자기 주권 신원 프레임워크에서 도출할 수 있습니다. 향후 개발은 Tezos 프로토콜 검증에서 채택된 접근 방식과 유사하게, 합의 프로토콜의 보안 속성에 대한 형식적 검증에 중점을 두어야 합니다.

8 참고문헌

Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
Micali, S. (2016). Algorand: The Efficient and Democratic Ledger. arXiv:1607.01341.
Vukolić, M. (2015). The Quest for Scalable Blockchain Fabric: Proof-of-Work vs. BFT Replication. Springer.
Cambridge Centre for Alternative Finance. (2023). Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index.
Financial Action Task Force. (2019). Guidance on Digital Identity.
Zhu et al. (2022). Energy-Efficient Consensus Mechanisms for Blockchain. IEEE Transactions on Sustainable Computing.

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