TrueBit: 블록체인을 위한 확장성 있는 검증 솔루션

목차

1. 경제적 메커니즘을 통한 연산 보안

비트코인과 이더리움과 같은 나카모토 합의 기반 암호화폐는 블록체인으로 알려진 금융 거래의 확정적인 공개 원장을 제공합니다. 이 합의 기술은 기본적인 비트코인 거래를 가능하게 하는 반면, 이더리움 거래는 스마트 계약을 통해 더 복잡한 계산 스크립트를 수행합니다.

익명의 채굴자들이 중앙 기관 없이 거래 유효성을 결정하지만, 블록체인 무결성은 최소한의 검증 부담에 의존합니다. 역사상 가장 강력한 계산 자원을 보유하고 있음에도 불구하고, 검증자의 딜레마로 인해 비트코인과 이더리움은 일반적인 스마트폰 이상의 검증 능력을 제공하지 않습니다.

1.1 아웃소싱 연산

이 시스템은 이더리움 네트워크에 대한 안전한 아웃소싱 연산을 가능하게 하여, 사용자가 복잡한 계산에 대한 정확한 답변을 받으면서 블록체인 보안을 유지할 수 있도록 합니다.

1.2 실질적 영향

즉각적인 응용 분야에는 이더리움 스마트 계약으로 운영되는 분산형 마이닝 풀, 확장성 있는 트랜잭션 처리량을 가진 암호화폐, 그리고 분리된 암호화폐 시스템 간의 신뢰 없는 자금 이체가 포함됩니다.

1.3 스마트 계약

이더리움 스마트 계약은 계산 스크립트 평가에 의존하는 복잡한 금융 및 데이터베이스 작업을 가능하게 하여, TrueBit의 검증 시스템을 위한 기초를 제공합니다.

2. TrueBit 작동 방식

TrueBit는 다양한 "검증 게임" 형태를 취하는 분쟁 해결 계층 위에 금융 인센티브 계층으로 구성됩니다. 이 이중 계층 아키텍처는 보안 보장을 유지하면서 이더리움 상에서 확장성 있는 계산을 가능하게 합니다.

2.1 시스템 특성

이 시스템은 신중하게 설계된 경제적 메커니즘을 통해 계산 무결성, 생존성 및 인센티브 호환성을 제공합니다.

2.2 가정

TrueBit는 합리적인 경제 행위자와 시스템 내에 최소한 한 명의 정직한 검증자가 존재한다고 가정하여 보안을 유지합니다.

2.3 공격자 모델

이 프로토콜은 정교한 인센티브 구조를 통해 사이빌 공격, 공모 풀 및 경제적 악용을 포함한 다양한 공격 벡터에 대해 방어합니다.

3. 분쟁 해결 계층

TrueBit의 핵심 혁신은 계산 결과에 대한 효율적인 분쟁 해결을 가능하게 하는 검증 게임입니다.

3.1 병목 현상: 검증자의 딜레마

검증자의 딜레마는 채굴자들이 복잡한 계산을 검증할 충분한 인센티브가 없을 때 발생하며, 잠재적으로 무효한 거래가 블록체인에 포함될 수 있습니다. 이것은 7월 4일 비트코인 포크와 이더리움의 2016년 서비스 거부 공격에서 나타났습니다.

3.2 해결책: 검증 게임

검증 게임은 상호작용 증명 시스템과 이분법 프로토콜을 사용하여 체인 상 자원을 최소화하면서 효율적으로 계산 오류를 찾아냅니다.

3.3 상세 프로토콜

이 프로토콜은 검증자가 솔버의 계산에 도전하는 여러 라운드를 포함하며, 분쟁은 단계별 실행 검증을 통해 해결됩니다.

3.4 실행 시간 및 보안 분석

이 시스템은 계산 크기에 대한 분쟁 해결에서 로그 복잡도를 달성하여 대규모 계산에 실용적입니다.

4. 인센티브 계층

경제적 계층은 신중하게 조정된 보상과 패널티를 통해 정직한 참여를 보장합니다.

4.1 잭팟

무작위 잭팟 보상은 검증자가 검증 과정에 적극적으로 참여하도록 경제적 인센티브를 제공합니다.

4.2 세금

거래 세금은 인센티브 풀을 자금 조달하고 검증 생태계의 지속 가능한 운영을 보장합니다.

4.3 예치금

솔버와 검증자의 보안 예치금은 악의적 행위를 억제하는 경제적 지분을 생성합니다.

4.4 강제 오류 생성

이 시스템은 검증자의 경계심을 테스트하고 적극적인 참여를 보장하기 위해 의도적으로 강제 오류를 도입합니다.

4.5 솔버 및 검증자 선정

참가자는 시스템 조작을 방지하는 무작위 샘플링 메커니즘을 통해 선정됩니다.

4.6 프로토콜 개요

완전한 프로토콜은 분쟁 해결과 경제적 인센티브를 통합된 시스템으로 통합합니다.

4.7 정합성 검사

다중 검증 메커니즘은 시스템 무결성을 보장하고 악용을 방지합니다.

5. 방어 메커니즘

TrueBit는 다양한 공격 벡터에 대한 정교한 방어 메커니즘을 통합합니다.

5.1 쌍별 사이빌 공격

이 시스템은 경제적 장벽과 신원 검증 메커니즘을 통해 사이빌 공격을 방지합니다.

5.2 트리펙타

세 가지 상호 보완적인 방어 메커니즘이 함께 작동하여 강력한 보안 보장을 제공합니다.

5.3 공모 풀

경제적 억제책과 무작위 샘플링은 참가자 간의 공모를 방지합니다.

5.4 쉬운 표적 공격

이 시스템은 일반적으로 검증 시스템을 악용하는 일반적인 공격 벡터를 해결합니다.

5.5 현금 등가 문제

경제적 메커니즘은 인센티브가 시스템 보안과 일치하도록 보장합니다.

6. 구현

TrueBit 구현에는 TrueBit 가상 머신과 이더리움 스마트 계약과의 통합이 포함되어 원활한 운영을 가능하게 합니다.

7. 응용 분야

이 프로토콜은 기본적인 계산 검증을 넘어서는 수많은 실용적인 응용 분야를 가능하게 합니다.

7.1 실용적인 분산형 풀 마이닝

스마트 계약으로 운영되는 분산형 마이닝 풀은 중앙 집중식 장애 지점을 제거합니다.

7.2 도지코인-이더리움 브릿지

암호화폐 시스템 간의 신뢰 없는 브릿지는 원활한 가치 이체를 가능하게 합니다.

7.3 확장성 있는 트랜잭션 처리량

TrueBit는 상당히 높은 트랜잭션 용량을 가진 암호화폐를 가능하게 합니다.

7.4 빅데이터 시스템으로의 진화

이 아키텍처는 블록체인 네트워크 상의 대규모 데이터 처리를 지원합니다.

원본 분석

기술적 상세

실험 결과

코드 예제

// 솔버가 작업 제출
function submitTask(bytes memory code, bytes memory input) public payable {
    require(msg.value >= MIN_DEPOSIT);
    
    Task memory newTask = Task({
        solver: msg.sender,
        code: code,
        input: input,
        deposit: msg.value,
        status: TaskStatus.Pending
    });
    
    tasks[taskCounter] = newTask;
    emit TaskSubmitted(taskCounter, msg.sender);
    taskCounter++;
}

// 검증자가 결과 도전
function challengeResult(uint taskId, bytes memory claimedOutput) public {
    require(tasks[taskId].status == TaskStatus.Pending);
    
    challenges[taskId] = Challenge({
        verifier: msg.sender,
        claimedOutput: claimedOutput,
        round: 0
    });
    
    initiateVerificationGame(taskId);
}

// 분쟁 해결을 위한 이분법 프로토콜
function performBisection(uint taskId, uint step) public {
    Challenge storage challenge = challenges[taskId];
    
    // 단일 단계 실행 및 머클 증명 제공
    (bytes32 stateHash, bytes32 proof) = executeStep(
        tasks[taskId].code, 
        tasks[taskId].input, 
        step
    );
    
    // 검증을 위한 단계 실행 제출
    emit StepExecuted(taskId, step, stateHash, proof);
    
    // 오류가 정확히 찾아질 때까지 이분법 계속
    if (challenge.round < MAX_ROUNDS) {
        challenge.round++;
    } else {
        resolveFinalStep(taskId, step);
    }
}

향후 응용 분야

참고문헌