블록체인의 제1원리: Sui와 Arweave AO를 예로 들어

첫 번째 원리란 무엇인가

첫 번째 원리(First principle thinking)는 사물의 가장 기본적인 조건으로 돌아가 각 요소로 분해하여 해체 분석함으로써 목표를 달성하는 최적의 경로를 찾는 방법을 의미합니다. 이 원리는 고대 그리스 철학자 아리스토텔레스에서 유래되었으며, 일론 머스크의 찬양으로 대중에게 알려지게 되었습니다. 이 원리는 동양 철학의 "도"와도 연결되는 부분이 있습니다.

2014년, 일론 머스크는 남가주대학교 경영대학원 졸업 연설에서 그의 첫 번째 원리 의사결정 방식을 언급했습니다:

"아마 여러분은 내가 문제를 물리학적 관점에서 생각하라고 말하는 것을 들었을 것입니다. 이것이 첫 번째 원리입니다. 즉, 유추 추론을 하지 말라는 것입니다. 당신은 사물을 당신이 상상할 수 있는 가장 기본적인 요소로 세분화한 다음, 거기서부터 추론을 시작합니다. 이것은 어떤 것이 의미가 있는지를 결정하는 좋은 방법입니다. 이러한 사고는 쉽지 않으며, 모든 것에 대해 이렇게 생각할 수는 없을 것입니다. 왜냐하면 이것은 많은 에너지를 소모하기 때문입니다. 그러나 당신이 혁신적인 지식을 원한다면, 이것이 최고의 사고 방법입니다. 이 프레임워크는 물리학자들에 의해 제안되고 발전되었으며, 그들은 양자역학과 같은 반직관적인 것들을 발견했습니다. 그래서 이것은 매우 효과적이고 강력한 방법입니다. 어쨌든, 가능한 한 이렇게 하도록 하십시오."

머스크는 진공 캡슐 고속철도를 예로 들며, 비교적 사고나 경험적 사고로 새로운 기차 제품을 설계할 경우, 대부분의 사람들은 기존 기능을 개선하여 동력을 더 강하게 하고 유체역학을 더 좋게 하려는 생각을 합니다. 그러나 첫 번째 원리로 제품 수요를 분석하면, 운송 수단의 본질적인 목적, 즉 A 지점에서 B 지점으로 더 많은 화물을 운송하는 것으로 돌아가야 합니다. 이것이 기차와 같은 운송 수단을 처음 제작한 목적이며, 반드시 견인력으로 업그레이드를 실현해야 하는 것은 아닙니다. 첫 번째 원리의 지원 아래, 머스크는 자기 부상과 저진공 모드를 채택하여 진공 캡슐 고속철도를 만들 것을 제안했습니다.

블록체인에서의 첫 번째 원리

그렇다면 블록체인의 첫 번째 원리는 무엇일까요?

샤오펑 박사는 2024 홍콩 Web3 축제 폐막식 연설에서 다음과 같이 말했습니다: 블록체인의 첫 번째 원리는 새로운 회계 방법입니다.

"2009년에 등장한 블록체인은 분산 원장(DLT)으로서 디지털 가치와 네트워크 가치를 기록하며, 더 이상 개인 원장에서 회계하지 않고, 공개적이고 투명한 글로벌 공공 원장에서 모두가 함께 회계하는 것입니다. 모든 이해관계자가 하나의 원장에서 회계하는 것입니다. 이것이 블록체인의 첫 번째 원리인 투명하고 공개적인 '글로벌 공공 원장'이며, 모든 Web3 혁신은 첫 번째 원리를 기반으로 이루어집니다."

필자는 샤오펑 박사의 의견에 동의하며, 이 관점에 기반하여 블록체인의 본질을 더 설명하겠습니다.

"블록체인"이라는 세 글자를 분해해 보면 블록 + 체인입니다. 블록체인의 첫 번째 원리가 회계 방식이라면, 블록과 체인이 정말로 필요한 것일까요?

이 질문에 답하기 전에, 비트코인이 분산 원장으로서 왜 블록과 체인이 필요한지를 먼저 살펴보겠습니다.

비트코인에서 블록은 거래 정보 집합을 포함하는 디지털 기록으로, 장부의 한 페이지로 이해할 수 있습니다. 해시 함수를 사용하여 해시 값을 계산할 수 있으며, 이 해시 값의 특징은 블록의 내용이 조금만 변경되어도 해시 값이 달라진다는 것입니다. 각 블록은 이전 블록의 해시 값을 포함하며, 이는 N+1 번째 블록의 첫 번째 줄에 N 번째 블록에서 계산된 해시를 기록해야 함을 의미하여, 변경할 수 없는 체인 구조를 형성합니다.

비트코인에서 원장 동기화 메커니즘은 PoW 합의 메커니즘입니다. 비트코인 네트워크에서 거래가 발생하면, 이 거래는 메모리 풀(mempool)에 저장됩니다. 그런 다음, 채굴자는 메모리 풀에서 거래 집합을 선택하여 새로운 블록을 구성하려고 시도합니다. 이를 위해 채굴자는 무작위 수에서 특정 값을 찾아야 하며, 이 특정 값을 블록 데이터와 결합하여 네트워크 난이도 목표를 만족하는 해시 값을 생성합니다. 이 과정은 "채굴"이라고 하며, 조건에 맞는 해시 값을 먼저 계산한 사람이 회계 권한을 얻고, 즉 채굴에 성공하는 것입니다. 난이도 목표는 동적 값으로, 2016개의 블록마다(약 2주마다) 조정되어 비트코인의 평균 블록 생성 시간을 약 10분으로 유지합니다.

블록과 체인은 비트코인의 기본 구조이며, PoW는 비트코인의 합의 메커니즘으로, 두 가지가 결합하여 비트코인의 탈중앙화 회계 기능을 실현합니다. 그러나 블록체인의 본질적으로는 탈중앙화 회계를 실현할 수 있다면, 회계는 비블록일 수 있으며(예: 단일 거래 합의), 원장도 비체인 구조일 수 있습니다(예: DAG). 따라서 블록과 체인은 필수가 아니며, 블록체인이라는 세 글자는 비트코인, 이더리움, 솔라나를 대표하는 탈중앙화 원장의 대명사가 되었을 뿐입니다.

비트코인은 이미 2009년의 산물이므로, 블록체인 연구가 계속 발전함에 따라, 대부분의 블록체인이 여전히 전통적인 블록 + 체인 구조를 따르지만, 첫 번째 원리에 기반하여 설계된 블록체인도 등장했습니다. 그들은 가장 근본적인 탈중앙화 회계 문제에서 출발하여 독특한 데이터 구조와 합의를 가지고 있으며, 본문에서는 Sui와 Arweave AO를 예로 들겠습니다.

Sui: 물의 도

Sui는 첫 번째 원리에 기반하여 재설계 및 구축된 Layer1으로, 주요 팀은 Facebook(후에 Meta)에서 해체된 Diem 및 Novi 프로젝트 출신입니다. Sui의 이름은 일본어로 물을 의미하며, 브랜드 이미지에서도 물의 영향을 볼 수 있습니다.

Sui는 Sui Move를 사용하여 스마트 계약을 작성하며, 객체 기반 데이터 모델을 채택하여 모든 거래가 객체를 입력으로 사용하고 새로운 또는 수정된 객체를 출력으로 생성하여 독립적인 객체가 거래를 병렬 처리할 수 있도록 허용합니다.

Sui Move에서 각 스마트 계약은 함수와 구조 정의로 구성된 모듈입니다. 구조는 함수 내에서 인스턴스화되며, 함수 호출을 통해 다른 모듈에 전달될 수 있습니다. 런타임에 저장된 구조 인스턴스는 객체로 존재하며, Sui에는 소유자 객체, 공유 객체 및 변경 불가능한 객체의 세 가지 다른 유형의 객체가 존재합니다.

Sui는 블록이 없으며, 거래를 개별적으로 검증하고, 거래가 Sui의 정렬 및 합의 메커니즘을 거쳤는지는 거래 내의 객체가 공유 객체인지 비공유 객체인지에 따라 달라집니다.

공유 객체가 포함되지 않은 거래는 간단 거래라고 하며, Sui는 경량 알고리즘인 비잔틴 일관성 브로드캐스트(Byzantine Consistent Broadcast)를 사용합니다. 이는 FastPay의 설계 사상을 참고한 것입니다. 클라이언트는 거래를 Sui의 모든 검증자에게 브로드캐스트하고, 검증자의 지분 기반 투표를 수집하여 인증서를 생성한 후, 인증서를 검증자에게 다시 브로드캐스트합니다. 이 인증서를 받은 검증자는 이 거래를 직접 실행할 수 있습니다.

공유 객체가 포함된 거래는 복잡 거래라고 하며, Sui는 Narwhal & Bullshark 합의 메커니즘을 사용합니다. Narwhal은 거래의 가용성을 보장하는 메모리 풀 모듈입니다. Narwhal은 라운드 기반으로 운영되며, 각 라운드는 거래 배포(다른 노드에 거래 동기화)와 거래 검증(다른 노드의 거래 투표 수집) 두 단계로 나뉩니다. 여러 라운드 후, 거래는 방향성 비순환 그래프(DAG)를 형성합니다. Bullshark는 Narwhal의 DAG 거래를 정렬하는 합의 모듈입니다.

Sui는 DAG를 활용하여 거래 전파 및 합의를 수행하여 거래 지연을 줄이고 통신 과정에서의 네트워크 오버헤드를 감소시킵니다. 동시에 역사 정보의 완전성과 순서를 유지하기 위해, Sui는 별도의 과정에서 거래를 체크포인트로 정렬하며, 체크포인트는 선형 방식으로 서로 연결되어 역사 데이터를 저장하고 접근하는 데 전통적인 블록체인과 유사한 구조를 제공합니다.

하지만 실제로 Sui의 데이터 구조는 전통적인 블록체인과 완전히 다릅니다. Sui는 체크포인트에 그룹화된 거래가 이미 최종 결정된 것이며, 전통적인 블록체인은 아직 최종 결정되지 않은 거래를 블록에 그룹화합니다.

Arweave AO: 공의 도

물은 일정한 형태가 없지만, 결국 형태가 있습니다. Sui가 전통적인 블록체인에서의 합의 메커니즘을 유지하고 궁극적으로 거래 데이터를 전통적인 블록 + 체인 구조로 조직한 것처럼, AO는 전통적인 블록체인의 패러다임을 완전히 뒤엎었습니다. 블록도 체인도 합의도 없는 AO는 물보다 상징적으로 하늘(일본어로 Sora)에 더 가깝습니다.

AO는 Arweave 기반의 분산형, 탈중앙화, 액터 지향(Actor Oriented) 계산 시스템입니다. 그 기반이 되는 첫 번째 원리는 탈중앙화 원장을 구축하는 것이 아니라 탈중앙화 계산 시스템을 구축하는 것입니다. 이는 애플리케이션과 운영 체제의 관계와 유사합니다.

계산 시스템은 저장, 계산 및 통신의 세 가지 문제로 나눌 수 있으며, Web2에서는 매우 성숙한 해결책이 있지만, 어려운 것은 탈중앙화입니다. 한 가지 접근 방식은 탈중앙화 저장 네트워크, 탈중앙화 계산 네트워크 및 탈중앙화 통신 네트워크를 각각 구축하는 것입니다. 이는 2014년 이더리움 공동 창립자 Gavin Wood가 제안한 계산, 저장 및 통신의 삼위일체 탈중앙화 기술 아키텍처의 사고와 일치하며, 각각 이더리움(스마트 계약)이 탈중앙화 계산 부분을 담당하고, Swarm이 탈중앙화 저장 부분을 담당하며, Whisper가 탈중앙화 통신 부분을 담당합니다.

AO는 세 가지 단위로 구성되어 있습니다:

• 통신 단위(Messenger Unit): 메시지 통신을 담당하며, 메시지를 계산 단위에 전달하고 계산 결과를 조정합니다;
• 스케줄링 단위(Scheduler Unit): 스케줄링 및 메시지 정렬을 담당하며, 메시지를 Arweave에 업로드합니다;
• 계산 단위(Compute Unit): 계산을 처리하고 계산 결과를 Arweave에 업로드합니다.

AO의 프로세스는 일련의 단위로 구성되며, 각 단위는 수평 확장이 가능한 서브넷으로 작동하며, 동시에 많은 거래를 실행하여 고성능 계산을 실현하지만, 각 단위는 탈중앙화 네트워크가 아닙니다. 실제로 AO의 전체 아키텍처에서 진정한 탈중앙화는 기본 저장 네트워크인 Arweave에만 존재합니다.

AO의 프로세스는 전체 데이터를 Arweave에 업로드하여 검증 가능한 속성을 부여합니다. ------ 왜냐하면 누구나 전체 데이터를 통해 AO의 이 프로세스를 복원할 수 있기 때문입니다. 이는 저장 합의 패러다임(SCP)으로, 저장이 불변이라면 위의 거래는 모두 추적 가능하므로, 어디서든 애플리케이션을 계산하더라도 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.

AO는 합의 메커니즘이 없지만, SCP를 통해 계산 계층과 저장 계층을 분리하여 저장 계층을 영구적으로 탈중앙화하고, 계산 계층은 전통적인 계산 계층의 방식을 유지합니다. 따라서 AO의 계산 확장성에는 어떤 유형의 제한도 없으며, EVM, WASM 또는 Move 가상 머신을 핵심으로 하는 블록체인 원장 서비스뿐만 아니라, 기존의 Web2 서비스를 AO에 재구성하여 탈중앙화 버전으로 만들 수 있습니다.

요약

첫 번째 원리는 물리학적 관점에서 사물의 본질을 사고하고, 본질에서 출발하여 한 층씩 위로 설계하는 것입니다. 비록 Sui와 Arweave AO가 모두 첫 번째 원리에 기반하여 설계된 블록체인이지만, 그 본질이 다르기 때문에 완전히 다른 구조가 설계되었습니다.

Sui의 본질은 탈중앙화 원장 서비스이며, 솔라나와 같은 고성능 Layer1을 목표로 하므로, Sui는 "더 빠른 원장 서비스"를 중심으로 객체 지향 데이터 모델, 이중 합의 메커니즘 및 상태 접근 기반의 거래 병렬 실행을 설계하여 확장성을 높이고 지연 및 비용을 줄였습니다. 이를 통해 개발자는 Sui Move 스마트 계약 기반의 애플리케이션을 빠르고 저렴하게 개발할 수 있습니다.

Arweave AO의 본질은 탈중앙화 계산 시스템, 즉 탈중앙화 클라우드 서비스로, 원장 서비스를 운영하는 기반 인프라입니다. 따라서 AO는 "검증 가능한 분산 계산 시스템"을 제안하며, 체인 외부에서 계산을 수행하고 저장을 체인에 두어 대규모 병렬 컴퓨터의 상호 연결 및 협력을 실현합니다. 사용자 경험은 전통적인 클라우드 서비스와 거의 일치하지만, 그 뒤에는 탈중앙화된 계산 시스템이 있습니다.