ABSTRACT

• 블록체인은 거래를 기록하기 위한 탈중앙화된 분산 원장이다. 이것은 암호화 요소를 활용하여 참여 노드 간에 유지되고 공유된다.

• 합의 알고리즘은 모든 노드가 고유한 순서에 따라 기록을 추가하는데 동의하도록 보장한다.

• 그러나 현재 블록체인은 확장성 문제에 직면했다. 이 문제를 해결하기 위해 오프체인 및 방향성 비순환 그래프(DAG) 솔루션과 같은 다양한 방법이 제안되었다.

  • DAG : Directed Acyclic Graph

  하지만 DAG는 기생 사슬을 형성하는 등의 단점이 있다.

• 샤딩은 블록체인의 확장성과 성능 문제를 모두 극복할 수 있는 좋은 후보로 떠오르고 있으나, 샤딩 프로토콜을 체계적으로 분석한 연구는 없다.

• 본 논문은 블록체인 샤딩 기술에 대한 체계적이고 종합적인 리뷰를 제공한다.

  1. 먼저 샤딩 프로토콜의 일반적인 설계 흐름을 제시한다.
  2. 다음으로 주요 설계 과제를 논의하면서 각 과제에 대해 최신 솔루션을 분석하고 비교한다.
  3. 마지막으로 블록체인 샤딩에 대한 몇 가지 잠재적 연구 방향에 대해 논의한다.

1. INTRODUCTION

• 블록체인은 분산 원장을 구현하는 핵심 기술이 되었다.

• 블록체인은 신뢰하지 않는 참여 노드들이 신뢰할 수 있고 불변하는 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

• 분산 원장은 처음에 데이터의 위변조 방지 로그로 사용되었다.

  SUNDR, SPORC, Tamper-Evident Logging

  • SUNDR : Secure Untrusted Data Repository
  • SPORC : Group Collaboration using Untrusted Cloud Resources
  • Tamper-Evident Logging(무결성 검증 로깅)

• 블록체인은 암호화폐의 성공으로 대중화되었으며, 안전한 다자간 연산과 비잔틴 결함을 허용하는 복제 서비스를 위한 분산 프로토콜의 전통이 되었다.

• 블록체인을 사용하면 당사자 그룹이 공유 상태를 유지하고, 교환을 중재하며, 안전한 컴퓨팅 엔진을 제공하는 신뢰할 수 있는 제 3자 역할을 할 수 있다.

• 결함이 있는 경우에도 많은 노드가 합의에 도달해야만 하는 것은 블록체인에서 가장 중요한 문제 중 하나이다.

  현재 합의 알고리즘은 복잡성 때문에 소규모 시스템에만 적용할 수 있으며, 확장성은 대규모 애플리케이션에 블록체인을 도입하기 전에 해결해야 할 문제이다.

• 최근 오프체인, DAG, 샤딩 등 참여 노드가 전체 트랜잭션의 일부만 획득하도록 허용하여 scale-out 방식의 처리를 하기 위한 솔루션이 제안되고 있다.

  오프체인 솔루션은 포크의 영향을 많이 받으며, DAG 레이아웃의 트랜잭션은 체인 구조로 구성되지 않는다.