탈중앙화 장부 구조의 다양성 탐구: DAG, Hashgraph, Block-lattice 및 Tempo
Web3 의 최첨단 세계로 더 깊이 들어가는 여정에 동참해 보세요. 주류 퍼블릭 체인의 성능 역학과 이더리움의 업그레이드 경로를 살펴본 데 이어, 이제 전통적인 "블록체인" 개념을 넘어선 탈중앙화 장부에 대한 혁신적인 접근 방식들을 탐구하며 시야를 넓혀보겠습니다.
1. DAG / Tangle (Directed Acyclic Graph, 방향성 비순환 그래프)
핵심 아이디어: "트랜잭션 → 거미줄 형성 → 전체 네트워크가 스스로 대기열 구성"
- 작동 원리: 블록체인의 선형적인 "열차" 모델과 달리, DAG 는 끊임없이 퍼져나가는 거미줄과 비슷합니다. 새로운 트랜잭션이 생성될 때마다 네트워크 내의 기존 트랜잭션 두 개 이상을 먼저 검증하고 "참조"(연결)해야 합니다. 따라서 트랜잭션 자체가 네트워크의 노드와 엣지를 형성하며, 채굴자가 이를 블록으로 묶을 필요가 없습니다.
- 장점: 트랜잭션이 네트워크에 병렬로 통합될 수 있기 때문에 이론적으로 동시성이 매우 높으며, 블록 타임에 따른 "유휴 시간"이 없습니다. IoT (사물인터넷) 소액 결제와 같이 대량의 작은 트랜잭션 처리가 필요한 시나리오에 매우 적합합니다.
- 과제: 어떤 "이전 트랜잭션"을 참조할지 효과적으로 선택하는 것 (즉, "Tip selection")이 과제입니다. 관리가 부실하거나 "이기적 참조" 공격이 발생하면 일부 트랜잭션이 오랫동안 확정되지 않을 수 있습니다. IOTA 2.0 은 이러한 스팸 트랜잭션 공격에 대응하기 위해 Mana (평판 시스템)를 도입했습니다 (데이터 소스: mdpi.com, pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
- 진전 사항: Avalanche 는 트랜잭션 순서 지정에 DAG 를 영리하게 사용하고 이를 고유한 "아발란체" 샘플링 합의와 결합하여 수년간 메인넷에서 안정적으로 운영함으로써, 고성능 퍼블릭 체인에서 DAG 의 실현 가능성을 증명했습니다 (데이터 소스: medium.com).
2. Hashgraph
핵심 아이디어: "가십에 대한 가십 (Gossip-about-Gossip) + 가상 투표, 모든 사람의 머릿속에 동일한 타임라인 동기화"
- 핵심 메커니즘: Hashgraph 는 순수한 합의 알고리즘입니다. 노드들은 자신이 알고 있는 최신 "이벤트" (트랜잭션 및 타임스탬프 포함)를 이웃에게 지속적이고 무작위로 방송하는데, 이를 "가십 프로토콜"이라고 합니다. 나아가, 이벤트 자체뿐만 아니라 "누가 누구의 가십을 언제 받았는지" (Gossip-about-Gossip)에 대해서도 가십을 나눕니다. 이 풍부한 통신 기록을 통해 각 노드는 실제 네트워크 투표 없이도 로컬에서 전역적으로 일관되고 타임스탬프가 찍힌 이벤트 순서를 독립적으로 계산할 수 있습니다 (데이터 소스: docs.hedera.com).
- 특징: 빠른 트랜잭션 완결성 (보통 5초 이내)과 이론적으로 포크가 없으며, 공정하고 예측 가능한 순서 지정 결과를 제공합니다. 유일한 공개 구현체인 Hedera 는 합의 엔진을 서비스로 제공하며, 호출당 비용이 $0.0001 만큼 저렴합니다 (데이터 소스: reddit.com).
- 한계: Hashgraph 알고리즘은 특허로 보호되어 있으며, Hedera 네트워크는 구글, IBM 과 같은 대기업들이 포함된 **이사회 (Council)**에 의해 관리됩니다. 이로 인해 허가형 거버넌스 모델은 "절대적 탈중앙화" 측면에서 논란의 여지가 있습니다 (데이터 소스: solulab.com).
3. Block-lattice
핵심 아이디어: "모든 사용자가 자신만의 작은 장부를 가지며, 양측이 서로를 참조하여 확인"
- 구조: Block-lattice 구조에서 각 사용자 계정은 자신만의 독립적인 미니 블록체인을 가집니다. 완전한 송금은 두 개의 블록으로 구성됩니다:
- 송신자가 자신의 체인에
send블록을 기록하고 잔액을 차감합니다. - 이
send블록을 확인한 후, 수신자는 자신의 체인에receive블록을 생성하여 잔액을 늘리고 송신자의send블록을 참조합니다. (데이터 소스: coinmarketcap.com)
- 송신자가 자신의 체인에
- 장점: 트랜잭션이 전역 합의를 기다리지 않고 비동기적으로 발생하고 확정되기 때문에, **송금이 거 의 즉각적 (1초 미만)**입니다. 네트워크에 통합된 블록이 없으므로 수수료가 없으며, 에너지 소비가 극도로 낮습니다. 대표적인 프로젝트인 Nano 는 이 아키텍처로 7년 이상 안정적으로 운영되고 있습니다 (데이터 소스: coinunited.io).
- 과제: 이중 지불과 같은 충돌이 발생할 경우, 합의 결정은 사용자가 위임한 "대표자" (Representatives)들의 가중 투표에 의존합니다. 투표권이 소수의 대표자에게 과도하게 집중될 경우 중앙집권화의 위험이 있을 수 있습니다 (데이터 소스: reddit.com).
4. Tempo (Radix Consensus)
핵심 아이디어: "모든 이벤트에 논리적 시계를 각인하여 샤딩된 세계에서 자연스럽게 대기열 형성"
- 원리: Tempo 는 대규모 샤딩 환경을 위해 설계된 합의 프로토콜입니다. 네트워크의 모든 이벤트에 논리적 시계 (logical clock) 일련번호를 할당합니다. 샤드 내에서 모든 이벤트는 논리적 시계에 의해 엄격하게 정렬됩니다. 트랜잭션이 여러 샤드에 걸쳐 발생해야 할 때, 시스템은 이러한 이벤트 간의 인과 관계를 분석 하여 올바르게 정렬되도록 보장함으로써, 전통적인 샤딩 솔루션이 해결하기 매우 어려워하는 문제인 교차 샤드 원자성 (즉, 모두 성공하거나 모두 실패함)을 달성합니다 (데이터 소스: radixdlt.com, komodoplatform.com).
- 주요 특징: 이론적으로 샤드 수를 늘림으로써 처리량을 수백만 TPS 까지 선형적으로 확장할 수 있습니다.
- 현재 현황: 핵심 아이디어의 제안자인 Radix 는 Babylon 메인넷을 출시했습니다. 이는 최종 합의 프로토콜인 Cerberus (Tempo 아이디어의 반복 진화형)의 부분적 구현으로 간주되며, 전체 아키텍처는 여전히 최종 형태로 전환 중입니다 (데이터 소스: blocmates.com).
- 과제: 매우 복잡한 시스템으로서, 완전히 개방적이고 적대적인 퍼블릭 네트워크 환경에서의 장기적인 공격 저항성과 네트워크 파티션 감내 능력은 추가적인 검증을 위해 시간과 실습이 더 필요합니다.
선택 시 고려 사항
- 고빈도 소 액 결제 → DAG / Block-lattice (수수료 제로와 초 단위 확정이 핵심 장점입니다).
- 기업 수준의 회계 및 감사 → Hashgraph (트랜잭션 순서의 확실성과 빠른 완결성이 핵심 요구 사항입니다).
- 대규모 DeFi / 게이밍 → Tempo (이론적으로 무제한인 선형 확장성과 네이티브 교차 샤드 원자성이 가장 매력적입니다) 또는 DAG + Avalanche 합의 (시장에서 검증된 고성능 솔루션입니다).
- 극도로 낮은 에너지 소비 추구 → Block-lattice + 대표자 투표 (비동기 구조와 가벼운 합의 덕분에 에너지 소비가 다른 솔루션보다 훨씬 낮습니다).
더 읽어보기
- DAG 기반 장부의 성능 비교 — MDPI Computers 2023, 다양한 DAG 장부의 성능을 비교한 학술 논문입니다.
- Hedera 문서 "Gossip-about-Gossip" — Hashgraph 합의 프로토콜의 핵심 메커니즘에 대한 Hedera 의 공식적인 상세 설명입니다.
- CoinMarketCap 용어 사전 "Block-lattice (Nano)" — Block-lattice 구조와 Nano 의 작동 방식에 대한 간결한 소개입니다.
- Radix 블로그 "Tempo 합의: 교훈" — 초기 Tempo 합의 설계 아이디어에 대한 Radix 팀의 검토 및 회고입니다.
- Amber Group "DAG 아키텍처의 비밀 파헤치기" — DAG 아키텍처의 장점과 과제를 쉽고 명확하게 설명한 훌륭한 업계 연구 기사입니다.