AO의 파괴적 혁신을 이해하는 세 가지 관점

AO는 무한한 샤딩과 무한한 확장이 가능한 네트워크로 이해할 수 있습니다. 각 프로세스는 슬라이스입니다.

작성자: 0xmiddle

리뷰어: 샌디

출처: 콘텐츠 협회 - 투자 연구

AO는 전통적인 의미의 블록체인이 아닙니다. 그 비전통적이고 반직관적인 디자인은 AO에 대해 막 배운 연구자들을 쉽게 혼란스럽게 할 수 있습니다. 특히 연구자들이 기존 블록체인 아키텍처를 사용하여 AO를 정의하려고 할 때 더욱 그렇습니다.

비PoS, 비PoW, AO가 언급한 '홀로그램 합의'는 어떤 합의 메커니즘인가요?
해시 체인이나 블록이 없는데, AO는 어떻게 데이터의 불변성을 보장할까?
조정 센터가 없다면 AO는 어떻게 글로벌 상태의 일관성을 보장할 수 있을까?
중복된 컴퓨팅 메커니즘이 없다면, 누가 컴퓨팅의 안정성을 보장할 것인가? 계산이 잘못된 경우 어떻게 해야 하나요?
공유된 보안 없이 프로세스 간 상호 운용성을 어떻게 보장할 수 있을까?

블록체인에 대한 모든 사람에게 친숙한 세 가지 관점과 개념을 활용해, 모든 사람이 알려진 것에서 알려지지 않은 것으로 여행하고, 알려지지 않은 것을 알려진 것으로 바꾸고, 지각적 수준에서 AO를 이해할 수 있도록 도와드리겠습니다.

샤딩 관점

Ethereum 2.0, Polkadot, Near와 같은 퍼블릭 체인에 대해 교육을 받은 사람이라면 누구나 "샤딩"에 대해 알고 있을 것입니다.

샤딩의 개념 : 블록체인에서 샤딩은 네트워크를 여러 샤드로 분할하여 네트워크 확장성을 개선하는 솔루션입니다. 각 샤드는 독립적으로 거래를 검증하고 처리하며 자체 블록을 생성하여 전체 네트워크 효율성을 개선합니다. 동기적 상호 운용성은 샤드 내에서 구현할 수 있으며, 비동기적 상호 운용성은 특정 통신 프로토콜을 통해 샤드 간에 구현할 수 있습니다.

폴카닷은 가장 전형적인 샤딩 아키텍처이다. 폴카닷에서 각 파라체인은 샤드이며, 파라체인은 자체 블록체인을 독립적으로 수집하여 패키징하고, 이는 릴레이 체인에서 무작위로 지정한 검증자 그룹에 의해 검증됩니다. 병렬 체인은 통합된 XCM 메시지 형식을 사용하여 통신하고 상호 운용성을 달성합니다.

AO의 궁극적 샤딩

샤딩의 관점에서 볼 때 AO는 "샤딩"의 극단적인 형태로 이해될 수 있습니다. 각 프로세스가 샤드입니다. 이더리움의 모든 스마트 계약이 별도의 샤드에서 실행된다면 어떨까요? 그렇습니다. 이것이 AO입니다. 각 프로세스는 독립적이며, 프로세스 간의 호출은 메시지 기반이며 완전히 비동기 방식으로 수행됩니다.

모듈식 관점

하지만 우리는 핵심 요점을 발견했습니다. Polkadot의 설계에는 "릴레이 체인"이 있고 ETH2.0에는 "비콘 체인"도 있습니다. 그들의 역할은 통합된 합의 계층 역할을 하고 공유 보안을 제공하는 것입니다. 통합 합의 계층은 모든 샤드에 대한 직접 또는 간접 검증 서비스를 제공하고, 샤드 간의 메시지 전송을 담당합니다. AO에는 이런 구성 요소가 없는 듯합니다. 그렇다면 AO의 합의 계층은 어떻게 설계되어 있을까요?

AO의 합의 계층은 실제로 Arweave입니다. 모듈 관점에서 AO는 Arweave의 L2로 이해할 수 있으며, Arweave는 L1의 Rollup입니다. AO 네트워크 운영 중에 생성된 모든 메시지 로그는 영구 저장을 위해 Arweave에 업로드됩니다. 즉, Arweave에는 AO 네트워크 운영에 대한 변경 불가능한 기록이 있습니다. 그러면 Arweave는 분산형 저장 플랫폼이고 컴퓨팅 능력이 별로 없다고 생각할 수도 있을 겁니다. Arweave는 AO 네트워크에 업로드된 데이터를 어떻게 검증합니까?

답은 다음과 같습니다. Arweave는 검증하지 않으며, AO 네트워크 자체에 낙관적 중재 메커니즘이 있습니다. Arweave는 AO 네트워크에 업로드된 모든 메시지 데이터를 수락합니다. 각 메시지는 보낸 사람의 프로세스 ID, 이를 실행하는 CU(컴퓨팅 유닛)의 서명, 이를 정렬하는 SU(정렬 유닛)의 서명을 포함합니다. 분쟁이 발생하면 Arweave에 있는 변경 불가능한 메시지 기록을 믿고, 더 많은 노드를 도입하여 올바른 포크를 생성하고, 원래의 잘못된 포크를 삭제하고, 올바른 포크에 있는 잘못된 CU 또는 SU의 입금을 압수할 수 있습니다. 여기서 MU는 Process의 보류 메시지를 수집하여 SU로 전달하는 것만 담당한다는 점에 유의해야 합니다. 신뢰할 수 없고, 보증금이 필요하지 않으며, 페널티가 없습니다.

AO는 Arweave를 L1로 사용하는 Optimistic Rollup과 매우 유사합니다. 다만 검증 요청 프로세스가 L1에서 발생하지 않고 AO 네트워크 자체에서 발생한다는 점이 다릅니다.

하지만 여기에는 여전히 문제가 있습니다. Arweave에 모든 메시지가 포함되기를 기다려서 확인하는 것은 불가능합니다. 사실, Arweave의 최종적인 확실성은 30분 이상 걸립니다. 따라서 AO는 Ethereum의 Rollup이 자체 소프트 컨센서스 계층을 갖는 것처럼 자체 소프트 컨센서스 계층을 갖게 됩니다. 대부분의 거래는 기록되기 전에 L1 확인을 기다리지 않습니다.

AO의 프로세스는 실제로 검증 강도를 독립적으로 결정합니다.

메시지 수신자로서, 프로세스는 메시지를 처리하기 전에 Arweave 확인을 기다릴지, 아니면 소프트 컨센서스 계층에서 확인 직후에 메시지를 처리할지 결정해야 합니다. 소프트 컨센서스 계층 확인 단계에서도 프로세스는 유연한 전략을 채택할 수 있습니다. 단일 CU에서 확인 직후에 처리할 수도 있고, 여러 CU에서 중복으로 확인하고 처리 전에 교차 검증할 수도 있습니다. 중복 정도도 프로세스에 의해 결정됩니다.

실제 응용 프로그램에서 검증 강도는 종종 거래 금액과 관련됩니다. 예를 들어,

소액거래의 경우 빠른 검증전략을 채택하고 단일확인지점에서 거래처리

중간 규모의 거래에 대해서는 구체적인 금액에 따라 다양한 중복성 수준을 적용하는 다중 지점 확인 사후 처리 전략이 채택됩니다.

대규모 거래의 경우 신중한 검증 전략을 채택하고, Arweave 네트워크에서 확인 후 거래를 처리합니다.

이것이 AO가 "홀로그램 합의" + "탄력적 검증" 모델이라고 부르는 것입니다. AO는 "검증 가능성"과 "검증" 동작 자체를 분리함으로써 합의 문제에 대한 기존 블록체인과는 완전히 다른 접근 방식을 채택했습니다. 메시지 검증에 대한 책임은 네트워크 자체가 아니라 수신 프로세스 자체, 즉 애플리케이션 개발자에게 있습니다.

AO가 허브 없는 무한 확장 모델인 "익스트림 샤딩"을 채택할 수 있는 것은 바로 이러한 합의 모델 때문입니다.

물론, 탄력적 검증은 다양한 프로세스에 대해 서로 다른 검증 강도를 초래하여 복잡한 상호 운용에서 신뢰 체인이 끊어질 수 있습니다. 긴 호출 체인에서 개별 링크가 실패하면 전체 트랜잭션이 실패하거나 오류가 발생할 수 있습니다. 사실, 이러한 문제는 AO 테스트 네트워크 단계에서 노출되었습니다. 저는 AO가 모든 검증 작업에 대한 최소 검증 강도 표준을 설정해야 한다고 생각합니다. AO의 다가올 공식 네트워크가 어떤 새로운 디자인을 갖게 될지 기다려 보겠습니다.

자원 관점

기존 블록체인 시스템에서 리소스는 "블록 공간"으로 추상화됩니다. 이는 노드가 제공하는 저장, 컴퓨팅 및 전송 리소스의 모음으로 이해될 수 있으며, 온체인 블록을 통해 유기적으로 결합되어 온체인 애플리케이션을 작동하기 위한 매개체를 제공합니다. 블록 공간은 제한된 리소스입니다. 기존 블록체인에서는 다양한 애플리케이션이 블록 공간을 놓고 경쟁하고 비용을 지불해야 하며, 노드는 이러한 지불을 통해 수익을 창출합니다.

AO에는 블록이라는 개념이 없으며, 당연히 "블록 공간"이라는 개념도 없습니다. 하지만 다른 체인의 스마트 계약과 마찬가지로 AO의 각 프로세스도 실행 시 리소스를 소모합니다. 노드가 트랜잭션과 상태 데이터를 일시적으로 저장해야 하며, 노드가 컴퓨팅 리소스를 소모하여 컴퓨팅 작업을 수행해야 합니다. 보내는 메시지는 MU와 SU가 대상 프로세스로 전송해야 합니다.

AO에서 노드는 CU(컴퓨팅 단위), MU(메시지 단위), SU(정렬 단위)의 세 가지 범주로 나뉩니다. 이 중 CU는 컴퓨팅 작업을 수행하는 핵심입니다. MU와 SU는 통신 작업을 수행합니다. 프로세스가 다른 프로세스와 상호 작용해야 할 때 메시지가 생성되어 아웃바운드 큐에 저장됩니다. 프로세스를 실행하는 CU가 메시지에 서명합니다. MU는 아웃바운드 큐에서 메시지를 추출하여 SU에 제출합니다. SU는 메시지에 고유한 일련 번호를 지정하고 영구 저장을 위해 Arweave에 업로드합니다. 그런 다음 MU는 메시지를 대상 프로세스의 인바운드 큐에 전달하고 메시지 전달은 완료됩니다. MU는 메시지 수집 및 전달자로 이해할 수 있고, SU는 메시지 분류 및 업로더로 이해할 수 있습니다.

저장 리소스의 경우, AO 네트워크의 MU는 계산에 필요한 임시 데이터만 저장하면 되며, 계산이 완료된 후 해당 데이터와 데이터를 삭제할 수 있습니다. Arweave는 영구 저장소를 담당합니다. Arweave는 수평으로 확장할 수 없지만 저장소 성능 한계는 매우 높습니다. AO 네트워크의 저장소 수요는 가까운 미래에 Arweave의 한계에 도달하지 않을 것입니다.

AO 네트워크의 컴퓨팅 리소스, 전송 리소스, 스토리지 리소스는 모두 분리되어 있음을 발견했습니다. Arweave에서 제공하는 통합 스토리지 리소스 외에도 컴퓨팅 리소스와 전송 리소스는 아무런 제한 없이 수평으로 확장할 수 있습니다.

더 많고 성능이 높은 CU 노드가 네트워크에 가입할수록 네트워크의 컴퓨팅 파워가 높아지고, 더 많은 프로세스를 지원할 수 있습니다. 마찬가지로, 더 많고 성능이 높은 MU 및 SU 노드가 네트워크에 가입할수록 네트워크 전송 효율이 더 빨라집니다. 즉, AO 내의 "블록 공간"은 지속적으로 생성될 수 있습니다. 애플리케이션의 경우, 오픈 마켓에서 공개 CU, MU, SU 노드 서비스를 구매할 수도 있고, 자체 개인 노드를 운영하여 자체 애플리케이션을 제공할 수도 있습니다. 애플리케이션의 비즈니스가 확장되면 Web2 애플리케이션과 마찬가지로 자체 노드를 확장하여 성능을 개선하는 것이 매우 가능합니다. 이런 일은 기존 블록체인에서는 상상도 할 수 없습니다.

자원 가격 수준에서 AO는 수요와 공급에 따라 유연하게 조정할 수 있으므로 자원 공급을 수요에 따라 확장할 수 있습니다. 이러한 조정은 매우 민감하며, 노드를 매우 빠르게 추가하고 종료할 수 있습니다. 이더리움을 다시 살펴보면, 리소스 수요가 급격히 증가하면 모두가 높은 가스 요금을 감내할 수밖에 없습니다. 이더리움은 노드 수를 확장하여 성능을 향상할 수 없기 때문입니다.

요약하다

위에서 우리는 "샤딩", "모듈화", "롤업", "블록 공간" 등 대부분의 암호화 연구자에게 친숙한 개념에서 시작하여 AO의 원리와 메커니즘을 살펴보았고, AO가 파괴적 혁신을 통해 어떻게 거의 무한한 확장을 달성하는지 모든 사람이 이해하도록 도왔습니다.

이제 처음 질문을 다시 살펴보세요. 이해하셨나요?

1. 비 PoS, 비 PoW, AO가 언급한 "홀로그램 합의"는 어떤 합의 메커니즘입니까?

AO의 합의 메커니즘은 실제로 Op Rollup과 유사한 디자인입니다. 하드 컨센서스 수준에서는 Arweave에 의존합니다. 소프트 컨센서스 수준에서는 각 프로세스가 독립적으로 검증 강도와 중복 계산에 사용할 CU 노드 수를 결정할 수 있습니다.

2. 해시 체인이나 블록이 없는데 AO는 어떻게 데이터가 변경 불가능하다는 것을 보장합니까?

Arweave에 업로드된 DA 데이터는 변경 불가능하므로 AO의 모든 계산 및 전송 프로세스를 검증할 수 있습니다. AO 자체는 단위 시간당 처리 용량을 제한할 필요가 없으므로 블록을 설정할 필요가 없습니다. Arweave 체인에는 데이터 불변성을 보장하는 데 사용되는 구조인 "해시 체인"과 "블록"이 있습니다.

3. 조정 센터가 없다면 AO는 어떻게 글로벌 상태의 일관성을 보장합니까?

각 프로세스는 자체 트랜잭션과 상태를 독립적으로 관리하는 독립적인 "샤드"이며, 프로세스는 메시지 기반 방식으로 상호 작용합니다. 따라서 글로벌 상태 일관성은 필요하지 않습니다. Arweave의 영구 저장소는 글로벌 검증 가능성과 과거 추적 가능성을 제공하며, 이는 낙관적 이의 제기 메커니즘과 결합하여 분쟁 해결에 사용될 수 있습니다.

4. 중복 컴퓨팅 메커니즘이 없다면 컴퓨팅의 안정성을 누가 보장할 것인가? 계산이 잘못된 경우 어떻게 해야 하나요?

AO에는 전역적으로 강제된 중복 컴퓨팅 메커니즘이 없습니다. 각 프로세스는 전송된 각 메시지의 신뢰성을 검증하는 방법을 스스로 결정할 수 있습니다. 계산이 잘못되면 낙관적 도전을 통해 이를 발견하고 수정할 수 있습니다.

5. 공유 보안 없이 프로세스 간 상호 운용성을 어떻게 보장할 수 있습니까?

프로세스는 상호 운용되는 각 프로세스의 크레딧을 관리해야 하며, 보안 수준이 다른 프로세스에 대해 서로 다른 수준의 검증 강도를 사용할 수 있습니다. 보다 복잡한 호출 체인과의 상호 운용의 경우, 신뢰 체인이 끊어져서 발생하는 높은 오류 수정 비용을 피하기 위해 AO에는 최소 검증 강도 요구 사항이 있을 수 있습니다.