상세한 탄력적 사이드체인 네트워크 SKALE: 기술 솔루션, 크로스 체인 브릿지 및 토큰 경제

원문 제목：《弹性 사이드 체인 네트워크 SKALE: 기술 솔루션, 크로스 체인 브리지 및 토큰 경제에 대한 자세한 설명》
원문 출처: ZKSwap 중국 커뮤니티

사이드 체인이란 무엇인가? 여기서 Barry Whitehat(롤업 개념 제안자)의 사이드 체인 정의를 인용합니다.

그 기본 의미는: 한 그룹의 검증자가 한 체인의 최신 상태를 하나의(메인 체인 상의) 스마트 계약에 제출하여 진행되는 일종의 시스템입니다. 이러한(최신 상태의) 체크포인트는 사용자 입금 및 출금을 지원하기 위해 브리지 계약(Bridge Contract)에서 사용될 수 있습니다. 일반적으로 해당 그룹의 검증자 간에도 특정 시점에 누가 사이드 체인 블록을 생성할지를 결정하는 리더 선출 프로세스가 존재합니다. 예를 들어 PoA 권위 증명 알고리즘 및 PoS 알고리즘 [1]이 있습니다.

Barry는 또한 일부 Layer2 확장 솔루션의 성숙에 따라 사이드 체인이 다른 솔루션과 어떻게 더 잘 결합될 수 있을지를 고려할 수 있다고 언급했습니다. 그리고 특정 상황에서는 사이드 체인의 특징이 빛을 발할 수 있습니다.

현재 주류 사이드 체인 솔루션으로는 Polygon(구 Matic Network), xDai Stable Chain 및 SKALE Network가 있습니다. 본 문서에서는 SKALE의 기술 솔루션, 확장 패키지, IMA 크로스 체인 브리지, SKALE 토큰 및 거버넌스, SKALE 생태계 발전 및 투자 상황을 정리할 것입니다.

SKALE 소개

SKALE 네트워크의 위치는 이더리움의 "탄력적 사이드 체인 네트워크"로, 수천 개의 독립 블록체인, 사이드 체인, 저장 체인 및 기타 유형의 서브 체인을 지원할 수 있습니다. 이러한 블록체인은 모두 이더리움 메인넷과 연결되어 있으며, 이더리움 생태계와 완전히 호환됩니다.

SKALE 네트워크의 사이드 체인은 네트워크 노드 집합에서 선택된 가상 서브 노드(Virtualized Subnodes) 그룹에 의해 운영됩니다. 각 사이드 체인은 고도로 구성 가능하며, 사용자는 사이드 체인의 사양, 합의 프로토콜, 가상 머신, 모체 및 맞춤형 보안 조치를 자유롭게 선택할 수 있습니다.

SKALE 네트워크는 Solidity를 스마트 계약의 프로그래밍 언어로 사용하며, 실행 모델은 EVM과 완전히 호환되어 주류 이더리움 토큰 표준을 지원합니다. 또한 web3.js 및 web3.py를 통해 네트워크에 연결할 수 있으며, Truffle 및 Remix와 같은 도구를 사용하여 개발자 친화적인 환경을 제공합니다.

SKALE 네트워크 구성

이미지 출처: SKALE Network 백서

SKALE 네트워크는 SKALE 노드와 SKALE 관리자 두 부분으로 구성되어 있으며, SKALE 관리자는 이더리움 메인넷에 배포된 스마트 계약입니다. SKALE 관리자 계약은 "입구" 역할을 하며, 노드의 생성 및 소멸, 탄력적 사이드 체인의 생성 및 소멸, 가상 서브 노드 교체 및 SKALE 보상 지급 등의 작업을 수행합니다.

이미지 출처: SKALE Network 백서

여기서 가상 서브 노드는 탄력적 사이드 체인의 참여자로, SKALE 합의를 실행하고 SKALE EVM을 운영하며 체인 간 통신을 촉진하는 역할을 합니다.

노드의 생성 및 소멸

잠재적 노드가 SKALE 네트워크의 노드로 전환되기 위해서는 다음 단계를 거쳐야 합니다: (1) 먼저 SKALE 백그라운드 프로그램을 실행하여, 백그라운드 프로그램이 잠재적 노드가 네트워크의 하드웨어 요구 사항을 충족하는지 평가합니다; (2) 평가가 통과되면, 잠재적 노드는 SKALE 관리자에게 네트워크에 가입하기 위한 신청을 제출할 수 있습니다. 신청 제출 시 네트워크 보증금을 스테이킹하고, IP 주소, 포트, 공개 키 등의 노드 메타데이터를 제공해야 합니다; (3) 신청이 완료되면, 잠재적 노드는 시스템에 가입하며 "풀 노드" 또는 "라이트 노드"라고 불리게 됩니다(두 노드의 차이는 풀 노드가 특정 탄력적 사이드 체인에 모든 자원을 제공하는 반면, 라이트 노드는 여러 탄력적 사이드 체인에 참여한다는 점입니다).

노드가 생성되면, SKALE 네트워크는 해당 노드에 24개의 피어 노드 그룹을 할당합니다. 피어 노드는 정기적으로 해당 노드의 다운타임 및 지연을 검토하여, 각 네트워크 주기마다 해당 노드에 지급될 보상을 결정합니다.

노드가 네트워크에서 탈퇴하고자 할 경우, 먼저 네트워크에 탈퇴 메시지를 방송하고 일정 기간의 종료를 기다려야 합니다. 이후 노드는 스테이킹한 네트워크 보증금을 회수할 수 있습니다.

탄력적 사이드 체인의 생성 및 소멸

사용자 정의 가능한 "탄력적 사이드 체인"은 SKALE의 혁신 중 하나입니다. "탄력적"은 블록체인이 고정되어 있지 않음을 의미하며, 사용자는 필요에 따라 1/128(소형), 1/16(중형) 또는 1/1(대형)의 노드 자원과 3, 6 및 12개월의 기간 옵션, 그리고 네트워크의 저장 용량에 따라 블록체인의 구성을 선택하고 SKALE 토큰으로 해당 임대료를 지불할 수 있습니다. (현재 SKALE 네트워크에서 자원 소비의 비용은 체인의 사양 및 생애 주기에 따라 달라지며, 향후 현재 네트워크 조건 및 시스템 부하에 따라 비용이 동적으로 계산될 예정입니다.)

사용자가 SKALE 관리자에게 신청서를 제출하면, 새로운 탄력적 사이드 체인이 생성됩니다.

이미지 출처: SKALE Network 백서

사용자가 지불한 임대료가 소진되거나 사용자가 탄력적 사이드 체인을 삭제하면, 해당 탄력적 사이드 체인은 소멸됩니다. 또한 사용자는 탄력적 사이드 체인의 가상 서브 노드를 교체하여 서로 결탁하는 것을 방지하고, 탄력적 사이드 체인의 탈중앙화를 보장할 수 있습니다.

전반적으로 SKALE의 탄력적 사이드 체인의 생성 및 소멸은 우리가 일반적으로 클라우드 서버를 임대하는 방식과 유사합니다. 즉, 필요에 따라 자원을 선택하고 자원에 따라 비용을 지불하는 것입니다. 임대료가 소진되면 사용자는 갱신하거나 서버(즉, 탄력적 사이드 체인)를 삭제할 수 있습니다. Docker와 Kubernetes가 쉽게 사용자 정의 가능하고 확장 가능한 클라우드 서비스를 제공하는 것처럼, SKALE의 비전은 탈중앙화된 "체인 서비스"를 제공하는 것입니다.

SKALE 보상 지급

각 SKALE 네트워크 주기가 끝난 후, 해당 기간 동안 방출된 SKALE 토큰은 해당 주기 시작 전에 네트워크에 참여한 모든 노드에게 공평하게 분배됩니다.

각 노드에 분배되는 토큰 수는 24개의 피어 노드 중 16개(최고 및 최저 4개 지표 제외)가 제출한 평균 지표에 따라 결정됩니다. 운영 시간이 부족하거나 지연으로 인해 노드에 분배되지 않은 토큰은 N.O.D.E 재단으로 흘러갑니다.

탄력적 사이드 체인과 합의 과정

탄력적 사이드 체인은 SKALE 네트워크의 가상 서브 노드로 구성되며, 이 가상 서브 노드는 비동기적이고 리더 없는, 증명 가능한 안전성을 갖춘 프로토콜을 통해 블록 생성 및 확인에 참여합니다. 2/3 이상의 가상 서브 노드 검증 집합이 온라인 상태일 경우, 이들은 체인에서 새로운 블록을 지속적으로 생성하고 확인합니다. SKALE의 합의 과정은 다음과 같습니다:

이미지 출처: SKALE Network 백서

블록 제안

가상 서브 노드는 다음 원칙에 따라 블록 제안을 생성해야 합니다: (1) 대기 중인 거래 큐를 확인합니다; (2) 대기 큐의 거래 사양이 MAXBLOCKSIZE 이하인 경우, 가상 서브 노드는 모든 거래를 블록 제안에 추가합니다; (3) 대기 큐의 거래 사양이 MAXBLOCKSIZE를 초과하는 경우, 가상 서브 노드는 수신 순서에 따라 대기 거래를 추출하여 MAXBLOCKSIZE의 블록 제안에 추가합니다; (4) 이후, SHA-256 루트 노드에서 최소값에서 최대값으로 정렬된 거래를 기반으로 가상 서브 노드는 블록 제안을 수집합니다. (5) 대기 큐가 비어 있는 경우, 가상 서브 노드는 BEACON_TIME을 기다립니다. 이후 큐가 여전히 비어 있다면, 거래가 포함되지 않은 블록 제안을 생성합니다.

어떤 가상 서브 노드가 블록 제안을 생성한 후, 데이터 가용성 프로토콜에 따라 다른 가상 서브 노드에게 알립니다. 데이터 가용성 프로토콜은 정보가 대다수의 가상 서브 노드에 전달될 수 있도록 보장합니다.

합의 및 라운드

블록 제안에 대한 합의는 비동기 이진 비잔틴 프로토콜(ABBA)을 사용합니다. 현재 SKALE은 Mostefaoui et al의 ABBA 프로토콜 변형을 사용하고 있습니다.

제안 단계가 끝난 후, 제안 P를 수신한 대다수의 서명 S를 가진 가상 서브 노드 A는 즉시 ABBA에 대해 투표합니다. 프로토콜은 다음과 같습니다:

(1) 각 라운드 R에 대해 가상 서브 노드는 N개의 ABBA 인스턴스를 실행합니다; (2) 각 ABBA[i]는 가상 서브 노드 I의 블록 제안에 대한 한 번의 투표에 해당합니다; (3) 각 ABBA[i]는 "예" 또는 "아니오"로 합의 투표를 종료합니다; (4) ABBA[i]가 모두 종료된 후, 각 제안에 대한 "예" 또는 "아니오"를 포함하는 투표 벡터 v[i]가 생성됩니다.

(5) "예"로 투표한 것이 단 한 표인 경우, 관련 블록 제안 P는 탄력적 사이드 체인에 제출됩니다; (6) "예"로 투표한 것이 여러 표인 경우, "예" 투표 제안에서 의사 랜덤 숫자 R을 사용하여 P를 선택합니다. 선택된 제안은 R을 NWIN으로 나눈 나머지 부분을 인덱싱합니다. 여기서 NWIN은 "예" 투표 제안의 총 수입니다; (7) 랜덤 숫자 R은 ABBA의 모든 COMMON_COIN(일종의 랜덤 숫자 소스)의 총합입니다. (8) 모든 투표가 "아니오"인 경우, 해당 블록체인에 빈 블록을 제출합니다. 모든 투표가 "아니오"일 가능성은 매우 낮으며, N이 증가함에 따라 감소합니다.

일단 합의가 임의의 가상 서브 노드 A에서 성공적으로 블록 P를 선택하면, 가상 서브 노드는 다음 알고리즘을 실행하여 제안을 결정하고 블록체인에 제출합니다. (1) A는 선택된 제안 P를 수신했는지 확인합니다; (2) A가 제안을 수신하지 못한 경우, 피어 가상 서브 노드에 요청하여 다운로드합니다; (3) A는 P에 서명 조각 S를 서명하고 이를 모든 다른 가상 서브 노드에 전송합니다; (4) A는 자신의 대다수 가상 서브 노드로부터 서명 조각을 수신하기를 기다립니다; (5) A가 대다수의 서명 조각을 수신하면, 이를 조합하여 임계값 서명을 생성합니다; (6) 마지막으로, A는 P와 임계값 서명 S를 함께 블록체인에 제출합니다.

또한 SKALE의 컨테이너화 구조는 dApp 개발자에게 기업 수준의 성능 및 선택 옵션을 제공하여 중앙 집중식 시스템과 동등한 수준의 유연성, 구성 가능성 및 모듈화 특성을 실현하고, SKALE 관리 서비스, 노드 모니터링 서비스, 가상 서브 노드 조정 서비스 등을 제공하며, 네트워크 공격 및 장애와 같은 긴급 상황에 대응하기 위한 일련의 비상 전략 및 장애 복구 계획을 통합합니다.

SKALE 네트워크 확장

SKALE은 두 개의 확장 패키지를 개발했습니다: 파일 저장 및 체인 간 통신.

파일 저장

이미지 출처: SKALE Network 블로그

SKALE 네트워크의 파일 저장은 내장된 데이터 가용성 프로토콜에 의존하며, 이는 데이터가 각 탄력적 사이드 체인에서 2/3의 가상화된 서브 노드에 최소한 저장되도록 보장합니다. fileStorage.js는 npm 패키지로, 사용자는 몇 줄의 코드로 SKALE FileStorage를 dApp에 통합할 수 있습니다. 그리고 uplodaFile, downloadFileIntoBrowser/downloadFileIntoBuffer, deleteFile 메서드를 호출하여 파일을 업로드, 다운로드 및 삭제할 수 있습니다.

SKALE 네트워크 사용자는 파일을 1MB의 "청크"로 나누어 fileStorage 스마트 계약에 제출하여 각 노드의 파일 시스템에 연속적으로 저장할 수 있습니다.

체인 간 통신

이미지 출처: SKALE Network 백서

SKALE 네트워크는 BLS(Boneh--Lynn--Shacham) 임계값 서명을 사용합니다. BLS 서명 알고리즘은 서명 집계 및 키 집계를 구현할 수 있는 알고리즘(즉, 여러 키를 하나의 키로 집계하고, 여러 서명을 하나의 서명으로 집계할 수 있음)으로, 서명자 간의 불필요한 통신을 피할 수 있습니다 [2].

SKALE 네트워크의 각 탄력적 사이드 체인은 해당 서명을 지원하여 빠르고 안전한 체인 간 통신을 구현할 수 있습니다. 즉, SKALE 네트워크의 독립적인 탄력적 사이드 체인은 다른 탄력적 사이드 체인의 서명을 검증하고 제출된 블록을 확인할 수 있어, SKALE 네트워크에서 스마트 계약의 실행 및 탄력적 사이드 체인 간의 암호 자산 전환을 가능하게 합니다.

IMA 크로스 체인 브리지

이미지 출처: SKALE Network 블로그

SKALE은 올해 7월 IMA(Interchain Messaging Agent) 크로스 체인 브리지를 출시하여 사용자가 이더리움과 임의의 SKALE 체인 간에 주류 ERC 표준을 지원하는 디지털 자산 및 일반 메시지 데이터를 전송할 수 있도록 허용합니다.

사용자가 자산을 이더리움에서 SKALE 네트워크로 전송해야 하는 경우, IMA 크로스 체인은 이더리움의 자산을 Deposit Box 계약에 저장하고 10개의 이더리움 블록의 확인을 기다린 후, SKALE 네트워크에서 실행되는 SKALE TokenManager를 호출하여 각 SKALE 체인에서 이 전송을 처리하는 전송 요청을 보냅니다.

자산을 SKALE 체인에서 이더리움으로 전송해야 하는 경우, 토큰은 SKALE 체인에서 소각되고 이더리움 메인넷에서 잠금 해제됩니다. 전송할 토큰이 SKALE 체인에서 발행된 경우, 전송의 일환으로 이더리움에서 발행되어 해당 토큰의 소유권을 유지합니다.

SKALE 토큰 및 거버넌스

SKALE Token은 검증 노드로서 네트워크에 참여하는 권한을 나타내며, 또는 개발자가 특정 기간 동안 탄력적 사이드 체인을 배포하고 임대하여 얻은 자원의 일부를 나타냅니다.

(1) 사용자는 탄력적 사이드 체인의 형태로 미리 정해진 기간 동안 구독 모델을 통해(계산, 저장, 대역폭) 자원을 임대합니다. (2) 검증 노드는 네트워크에 SKALE 토큰을 스테이킹하여 노드를 운영하고 거래 수수료 및 인플레이션 토큰을 획득할 권한을 얻습니다.

일반적으로 SKALE 거버넌스는 위임 스테이킹 모델을 채택하며, 이해관계자는 스테이킹을 통해 직접 거버넌스에 참여하거나 다른 이해관계자에게 투표 권한을 위임할 수 있습니다.

SKALE이 채택한 기본 투표 모델은 단순한 다수결 투표입니다. 제안은 일반적으로 14일의 투표 단계를 포함합니다. 90일 이상 "충성스럽고 공식적으로 스테이킹"된 SKALE 토큰은 SKALE 위원회가 제기한 주요 문제에 대해 투표할 자격이 있습니다.

생태계 발전 및 투자 상황

SKALE은 지난해 6월 메인넷의 첫 번째 단계가 온라인으로 출시되었습니다. 올해 5월, Denali(드날리 봉) 업그레이드가 완료된 후, SKALE 체인은 업그레이드된 메인넷이 공식적으로 온라인으로 출시되었음을 발표했습니다. 이번 네트워크 업그레이드는 다중 체인을 이더리움에 도입하고 SKALE 네트워크에 모듈화 아키텍처를 도입하여, 파일 저장, 체인 간 메시징, 오라클, 롤업 등을 포함한 로컬 및 제3자 체인 서비스를 포함할 수 있게 되었습니다.

또한 고성능 앱 전용을 도입하여, 각 dApp 및 프로토콜이 자신들의 EVM 호환 체인에서 실행될 수 있도록 하며, 이러한 체인은 다른 네트워크 트래픽과 격리되지만 이더리움 메인넷의 보안을 상속받습니다.

이미지 출처: SKALE Network 블로그

올해 7월 말, SKALE은 SKALE 메인넷에서 운영되는 첫 번째 dApp 목록을 발표했습니다. 여기에는 Boot.Finance(탈중앙화 유동성 프로토콜), Covey(포트폴리오 공유 애플리케이션), CurioDAO(실물 자산 토큰화 플랫폼), Human Protocol(탈중앙화 노동 시장 프레임워크), Ivy(NFT 및 토큰 거래 프로토콜), Minds(탈중앙화 소셜 네트워크 플랫폼)가 포함됩니다. 또한 SKALE 공식 소식에 따르면, SKALE Innovator 프로그램에 참여하고 플랫폼에서 구축 중인 dApp 외에도 SKALE은 40개 이상의 파트너 및 검증자와 협력 관계를 구축했습니다.

SKALE 네트워크는 01NODE, Ankr, Anonstake, Audit One, Blockdaemon, Blockware, Chainflow, Chainode, Chorus One, Cypher Core, Dokia Capital, Figment Networks, FreshSkale, Hashed x DELIGHT, Hashquark, Staked, Stakin, StakedWithUs, WolfEdge Capital 및 Staking Facilities를 포함한 세계 최고의 Validators 플랫폼의 지원을 받고 있습니다. 현재 SKALE 네트워크에는 48명의 검증자가 있으며, 160개의 노드가 운영되고 있습니다.

자금 조달 측면에서, SKALE Labs는 2019년 10월 총 1710만 달러의 자금을 모금했다고 발표했으며, Arrington XRP Capital, Blockchange, ConsenSys Labs, Hashed, HashKey, Multicoin Capital, Recruit Holdings 등 40개 이상의 엔젤 투자자 및 벤처 캐피탈 기관의 지원을 받았습니다.

요약

뜨거운 롤업 확장 솔루션과 Polygon, xDai 등의 사이드 체인 프로젝트와 비교할 때, SKALE은 다소 주목받지 못하는 것 같습니다. 2017년부터 운영된 오래된 프로젝트로서, SKALE은 Denalis 업그레이드된 메인넷이 온라인으로 출시된 이후 일련의 생태계 발전을 이루었습니다. 예를 들어 첫 번째 dApp 출시, 다른 프로젝트 및 검증자 플랫폼과의 협력 관계 구축 등이 있습니다.

다양한 확장 솔루션이 잇따라 출시됨에 따라, SKALE의 다년간의 축적은 기술 면에서 상대적으로 안정된 이점을 제공하지만, 여전히 생태계 구축에서 뒤처지지 않도록 노력해야 합니다.