Artela 백서 해석: 독특한 병렬 실행 스택 + 탄력적 블록 공간

저자: ChainFeeds

올해 3월, 확장성 L1 블록체인 네트워크 Artela는 EVM++를 출시했습니다. 이는 차세대 EVM 실행 레이어 기술에 대한 업그레이드입니다. EVM++의 첫 번째 「+」는 「Extensibility」를 나타내며, 이는 Aspect 기술을 통해 구현된 확장성을 의미합니다. 이 기술은 개발자가 WebAssembly(WASM) 환경에서 체인 상의 사용자 정의 프로그램을 생성할 수 있도록 지원하며, 이러한 프로그램은 EVM과 협력하여 dApp에 고성능의 맞춤형 애플리케이션 특정 확장을 제공합니다. 두 번째 「+」는 「Scalability」를 나타내며, 이는 병렬 실행 기술과 탄력적 블록 공간 설계를 통해 네트워크 처리 능력과 효율성을 크게 향상시킵니다.

WebAssembly(WASM)는 웹 브라우저에서 거의 네이티브 실행 속도의 성능을 구현할 수 있는 효율적인 이진 코드 형식으로, AI 및 대규모 데이터 처리와 같은 계산 집약적인 작업을 처리하는 데 특히 적합합니다.

6월 21일, Artela는 백서를 발표했습니다, 블록체인 확장성을 강화하기 위해 병렬 실행 스택을 개발하고 탄력적 컴퓨팅 기반의 탄력적 블록 공간을 도입하는 방법을 자세히 설명했습니다.

병렬 처리의 중요성

전통적인 이더리움 가상 머신(EVM)에서는 모든 스마트 계약 작업과 상태 전환이 전체 네트워크에서 일관성을 유지해야 합니다. 이는 모든 노드가 동일한 순서로 동일한 거래를 실행해야 함을 의미합니다. 따라서 실제로 일부 거래 간에 의존 관계가 없더라도, 이들은 블록 내의 순서에 따라 하나씩 실행되어야 하며, 즉 직렬 처리됩니다. 이러한 방법은 불필요한 대기를 초래할 뿐만 아니라 비효율적입니다.

병렬 처리는 여러 프로세서 또는 여러 계산 코어가 동시에 여러 계산 작업을 수행하거나 데이터를 처리할 수 있게 하여 처리 효율성을 크게 향상시키고 실행 시간을 단축시킵니다. 특히 여러 독립적인 작업으로 분해할 수 있는 복잡하거나 대규모 계산 문제에 적합합니다. 병렬 EVM은 전통적인 이더리움 가상 머신의 확장 또는 개선으로, 여러 스마트 계약 또는 계약 함수 호출을 동시에 실행할 수 있어 전체 네트워크의 처리량과 효율성을 크게 향상시킵니다. 또한 단일 스레드 실행 시의 효율성도 최적화할 수 있습니다. 병렬 EVM의 가장 직접적인 이점은 기존의 분산 애플리케이션이 인터넷 수준의 성능을 실현할 수 있게 한다는 점입니다.

Artela 네트워크와 EVM++

Artela는 EVM++를 도입하여 EVM의 확장성과 성능을 향상시키는 L1입니다. EVM++는 EVM 실행 레이어 기술의 업그레이드로, EVM의 유연성과 WASM의 고성능 특성을 통합합니다. 이 강화된 가상 머신은 병렬 처리와 효율적인 저장을 지원하여 더 복잡하고 성능 요구가 높은 애플리케이션이 Artela에서 실행될 수 있도록 합니다. EVM++는 전통적인 스마트 계약을 지원할 뿐만 아니라 체인 상에서 동적으로 고성능 모듈을 추가하고 실행할 수 있습니다. 예를 들어 AI 에이전트는 체인 상의 협력 프로세서로 독립적으로 실행되거나 체인 상의 게임에 직접 참여하여 진정으로 프로그래밍 가능한 NPC를 생성할 수 있습니다.

Artela는 병렬 실행 설계를 통해 네트워크 노드의 계산 능력이 필요에 따라 유연하게 확장될 수 있도록 보장합니다. 또한 검증자 노드는 수평 확장을 지원하여 네트워크가 현재의 부하나 요구에 따라 자동으로 계산 노드의 규모를 조정할 수 있도록 합니다. 이 확장 과정은 탄력적 프로토콜에 의해 조정되어 합의 네트워크 내의 계산 자원이 충분하도록 보장합니다. 탄력적 계산을 통해 네트워크 노드의 계산 능력을 확장 가능하게 하여 최종적으로 탄력적 블록 공간을 실현합니다. 이는 대규모 dApp이 특정 요구에 따라 독립적인 블록 공간을 신청할 수 있게 하여, 공공 블록 공간의 확장 요구를 충족시킬 뿐만 아니라 대규모 애플리케이션의 성능과 안정성을 보장합니다.

Artela의 병렬 실행 아키텍처 상세 설명

1. 예측적 낙관적 실행 (Predictive Optimistic Execution)

예측적 낙관적 실행은 Artela의 핵심 기술 중 하나로, Sei, Monad 등 다른 병렬 EVM과의 차별점 중 하나입니다. 낙관적 실행은 초기 상태에서 거래 간에 충돌이 없다고 가정하는 병렬 실행 전략을 의미합니다. 이 메커니즘에서 각 거래는 개인 상태 버전을 유지하며, 수정 사항을 기록하지만 즉시 최종 확정하지는 않습니다. 거래 실행이 완료된 후, 검증 단계가 진행되어 동시에 발생한 다른 병렬 거래로 인한 전역 상태 변화와의 충돌 여부를 확인합니다. 충돌이 감지되면 거래를 다시 실행합니다. 예측적 실행은 특정 AI 모델을 통해 과거 거래 데이터를 분석하여 곧 실행될 거래 간의 의존 관계를 예측하는 것을 의미합니다. 즉, 어떤 거래가 동일한 데이터에 접근할 가능성이 있는지를 파악하고, 이를 바탕으로 거래를 그룹화하여 실행 순서를 정함으로써 실행 충돌과 중복 실행을 줄입니다. 반면, Sei는 개발자가 미리 정의한 거래 의존 관계 파일에 의존하고, Monad는 컴파일러 수준의 정적 분석을 통해 거래 의존 관계 파일을 생성합니다. 두 경우 모두 EVM의 동등성을 갖추지 못하며, Artela의 AI 기반 동적 예측 모델의 적응 능력이 부족합니다.

2. 비동기 사전 로딩 기술 (Async Preloading)

비동기 사전 로딩 기술은 상태 접근으로 인한 입력 출력(I/O) 병목 현상을 해결하는 데 중점을 두며, 데이터 접근 속도를 높이고 거래 실행 시 대기 시간을 줄이는 것을 목표로 합니다. Artela는 거래 실행 전에 예측 모델에 따라 필요한 상태 데이터를 느린 저장소(예: 하드 드라이브)에서 빠른 저장소(예: 메모리)로 미리 로드합니다. 필요한 데이터를 미리 로드함으로써 실행 시 I/O 대기 시간을 줄입니다. 데이터가 미리 로드되고 캐시되면, 여러 프로세서나 실행 스레드가 동시에 이 데이터에 접근할 수 있어 실행의 병렬성을 더욱 높입니다.

3. 병렬 저장 (Parallel Storage)

병렬 실행 기술이 도입됨에 따라 거래 처리는 병렬화될 수 있지만, 데이터의 읽기 및 쓰기와 업데이트 속도가 동기화되지 않으면 전체 시스템 성능의 주요 제한 요소가 될 수 있습니다. 따라서 시스템의 병목 현상은 점차 저장 계층으로 이동하게 됩니다. MonadDB 및 SeiDB와 같은 솔루션은 이미 저장 계층 최적화에 집중하기 시작했습니다. Artela는 다양한 성숙한 전통 데이터 처리 기술을 참고하고 융합하여 병렬 저장을 개발하여 병렬 처리의 효율성을 더욱 향상시켰습니다.

병렬 저장 시스템은 두 가지 주요 문제를 해결하기 위해 설계되었습니다: 첫째, 저장의 병렬 처리 구현, 둘째, 데이터 상태를 데이터베이스에 효율적으로 기록하는 능력 향상입니다. 데이터 저장 과정에서 일반적으로 발생하는 문제는 데이터 쓰기 시의 팽창과 데이터베이스 처리의 압력 증가입니다. 이러한 문제에 효과적으로 대응하기 위해 Artela는 상태 약속(State Commitment, SC)과 상태 저장(State Storage, SS)의 분리 전략을 채택했습니다. 이 전략은 저장 작업을 두 부분으로 나누어, 하나는 빠른 처리를 위한 작업을 담당하며 복잡한 데이터 구조를 보유하지 않아 공간을 절약하고 데이터 중복을 줄입니다. 다른 하나는 모든 상세한 데이터 정보를 기록하는 역할을 합니다. 또한 대량의 데이터를 처리할 때 성능에 영향을 미치지 않도록 Artela는 작은 데이터 블록을 큰 블록으로 병합하는 방법을 채택하여 데이터 저장 시의 복잡성을 줄였습니다.

4. 탄력적 블록 공간 (EBS)

Artela의 탄력적 블록 공간(EBS)은 탄력적 컴퓨팅 개념에 기반하여 설계되었으며, 네트워크 혼잡 정도에 따라 블록이 수용할 수 있는 거래 수를 자동으로 조정할 수 있습니다.

탄력적 컴퓨팅은 시스템이 변화하는 부하 요구에 맞춰 계산 자원의 구성을 자동으로 조정할 수 있도록 하는 클라우드 컴퓨팅 서비스 모델로, 주된 목적은 자원 사용 효율성을 최적화하고 수요가 증가할 때 신속하게 추가 계산 능력을 제공하는 것입니다.

EBS는 dApp의 구체적인 요구에 따라 블록 자원을 동적으로 조정하여 수요가 높은 dApp에 독립적인 확장 블록 공간을 제공합니다. 이는 서로 다른 애플리케이션의 블록체인 성능 요구가 현저히 다르다는 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다. EBS의 핵심 장점은 「예측 가능한 성능」으로, dApp에 예측 가능한 TPS를 제공할 수 있다는 점입니다. 따라서 공공 블록 공간이 혼잡하더라도 독립 블록 공간을 가진 dApp은 안정적인 TPS를 얻을 수 있습니다. 또한, dApp이 작성한 계약이 병렬 처리를 지원하면 더 높은 TPS를 얻을 수 있습니다. EBS는 이더리움, 솔라나 등 전통적인 블록체인 플랫폼에 비해 더 안정적인 환경을 제공합니다. 이러한 전통 플랫폼은 네트워크가 혼잡할 때, 예를 들어 각인 열풍 기간이나 DeFi 활동의 정점에서 dApp 성능 저하를 초래하는 경우가 많습니다. Artela는 맞춤형 및 최적화된 자원 관리를 통해 이러한 문제를 효과적으로 해결했습니다.

종합적으로 볼 때, Artela는 병렬 실행 스택과 탄력적 블록 공간을 통해 높은 확장성과 예측 가능한 네트워크 성능을 실현했습니다. 이러한 병렬 실행 아키텍처는 AI 모델을 통해 거래 의존 관계를 정확하게 예측하여 충돌과 중복 실행을 줄입니다. 또한 대규모 애플리케이션은 필요에 따라 전용 처리 능력과 자원을 보장받아 네트워크가 높은 부하 상태에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다. 이는 Artela 네트워크가 실시간 대규모 데이터 처리 및 복잡한 금융 거래와 같은 더 복잡한 애플리케이션 시나리오를 지원할 수 있게 합니다.