지분증명을 강화하는 분산형 검증자 기술(DVT)의 역할

더머지(The Merge)의 성공적인 구현으로, 이더리움은 작업증명(PoW)에서 에너지 소비가 상당히 낮은 지분증명(PoS) 합의 모델로 이행했다. 더머지는 이점이 많고 스테이킹 참여를 크게 높이지만, 동시에 잠재적인 중앙화에 대한 우려 역시 부상하고 있다. 특히 스테이킹된 이더리움의  30%가 넘는  제어를 라이도(Lido)가 보유하고 있는 점이 부각된다. 지분증명 스테이킹 구조에서 발생하는 이러한 특수한 과제 해결에 분산형 검증자 기술(DVT)이 유망한 해결책으로 대두되고 있다.
 

분산형 검증자 기술이란?

분산형 검증자 기술(Distributed Validator Technology, DVT)은 단일 머신과는 달리 여러 노드 오퍼레이터(컴퓨터)에 키 관리와 서명 작업에 대한 책임을 분산시킴으로써 검증자를 더욱 안전하게 만드는 차세대 기술이다. 이 전략은 단일 실패 지점의 위험을 최소화하면서 검증자들의 전반적인 회복탄력성을 강화한다 (1).

그림 1. 분산형 검증자 기술 다이어그램
출처: Ethereum.org

일반적으로 검증자는 두 가지 키 세트를 사용한다. 하나는 합의에 참여하는 키 세트(검증자 키)이며, 다른 하나는 자산에 액세스하는 데 사용된다(인출 키). 인출 키는 오프라인에 안전하게 저장될 수 있지만, 검증자 키는 블록 제안 및 증명과 같은 온체인 활동 서명에 사용되므로 반드시 항상 온라인에 있어야 한다. 검증자 키의 다른 양상은 블록체인에서 정보를 입증하는 데에 키 전체가 온전하게 필요하다는 것이다.

이제, 검증자 키에 대해 다음 세 가지를 정리해야 한다.

1. 항상 온라인일 것. 그러지 않으면 네트워크에서 해당 검증자에 슬래시 벌금(페널티로 ETH 차감)을 부과할 것이다.
2. 메시지에 서명할 때 반드시 완전히 존재할 것.
3. 쉽게 손상되지 않을 것.

실제로 DVT가 PoS 스테이킹에 안전한 프로토콜로 기능하는 동시에 앞서 언급된 우려를 어떻게 해결하는지를 여기서 살펴볼 수 있다.

• 분산형 키 생성(Distributed key generation, DKG) 기술은 온라인 키 몫을 클러스터 내 노드에 생성하고 분산시킨다. 이를 통해 그 어떤 컴퓨터도 완전한 전체 키를 보유하지 않으며, 그렇기에 해커가 컴퓨터를 탈취하기 어려워진다. 반면 완전한 원본 키는 오프라인에서 안전하게 잠긴 상태로 보관되며 필요시 키의 부분들만 온라인에서 사용된다 (1).
• 임계 서명 전략은 서명 작업에 필요한 키 몫의 개수를 결정하는데(예: 다섯 개 중 네 개 사용), 소프트웨어 버그, 네트워크 연결 실패 또는 하드웨어 충돌과 같은 심각한 상황에서 특정 노드를 일시적으로 오프라인 상태로 만들 수 있도록 하고 (2), 각 클러스터 내 머신의 하위 집합으로써 필요한 서명 작업을 수행할 수 있도록 한다 (1).
• 개별 ‘키 몫’은 BLS(Boneh–Lynn–Shacham) 키를 통해 ****하나로 집계된 키로 조합될 수 있다. DVT에서 검증자의 프라이빗 키는 클러스터 내 모든 오퍼레이터의 BLS 서명을 조합함으로써 생성된다 (1).
• **다자간 연산(MPC)**은 전체 검증자 키를 비밀리에 생성하며, 각 오퍼레이터는 자신들의 몫만 알게 된다. 이 단계는 완전한 프라이빗 키를 하나의 단일 디바이스에서 재구축하지 않아도 될 뿐 아니라, 메시지 서명에 필요한 키를 대표하기 위한 컴퓨팅을 가능케 한다 (1).
• 합의 프로토콜은 서명 집계를 위해 다른 노드들과 블록을 공유하는 블록 제안자를 선택한다. 충분한 키 몫이 집계되고 그들 중 66%가 승인하면, 해당 블록은 이더리움에서 제안된다 (1).

비콘스캔(BeaconScan)에 따르면, 이더리움 블록체인은 네트워크에서 거래를 승인하는 데에 검증자 733,999개에 의지하고 있다. DVT가 없으면 각각의 검증자는 시스템에서 취약한 위치에 놓일 수 있다. DVT가 있으면 하나의 프라이빗 키가 다중 노드에 분산됨으로써 단일 실패 지점 및 중앙화의 위험이 최소화된다.

DVT 네트워크에서 검증자가 오프라인이 되어도 슬래시 페널티를 받게 되지 않는다. 존재하는 다른 수많은 인스턴스에서 그들의 검증자가 여전히 작동하기 때문이다. 이러한 접근 방식은 개인 및 소집단 지분의 반환을 촉진시켜 지분 집중화를 줄일 뿐만 아니라 이더리움(그리고 이 방식을 채택할 다른 PoS 체인)의 전반적인 회복탄력성을 강화한다. DVT를 널리 채택함으로써 네트워크는 더욱 탄탄해지고, 대규모 슬래시 이벤트가 발생할 확률이 줄어들게 된다.

다른 포인트로, DVT가 없을 때 스테이킹 제공자는 일반적으로 자신들의 소프트웨어 셋업과 유사한 셋업을 검증자에 사용한다. 소프트웨어에 버그가 발생하면 동일한 셋업을 사용하는 그들의 모든 검증자에 영향을 미칠 수 있다. DVT는 서로 다른 소프트웨어 및 하드웨어 셋업으로 위험을 분산함으로써 이 문제를 해결한다. 이로써 시스템은 더욱 탄력적으로 된다. 하나의 셋업에 문제가 생기더라도 모든 검증자에 영향을 주지 않을 것이기 때문이다 (1).

 

DVT 사용 사례

오볼 네트워크(Obol Network)와 a41 같은 프로젝트에서 성공적인 DVT 도입 사례를 찾을 수 있다. 여기에서 DVT의 초기 사용 사례 일부를 확인해보자.

스쿼드 스테이킹

스테이커 혼자로는 종종 전문적인 스테이커와 비교해 몇몇 어려움에 직면하게 된다. 자금이 풍부한 기업과 달리 개인으로서 강력하고 의지할 수 있는 스테이킹 시스템을 설정하기는 더욱 어렵고 비용이 많이 들기 때문이다.

DVT는 전문 검증자와 개인 스테이커 사이의 수입 차를 줄임으로써 공평한 경쟁의 장을 만드는 것을 목표로 한다. 예를 들어, DVT는 전 세계 서로 다른 지역에 있으면서 각각 32 ETH를 보유하고 있지 않을 수도 있는 친구들의 집단을 허용해 그들의 자금을 모으고 슬래시 위험을 낮추면서 하나의 강력한 시스템으로 검증한다 (3).

그림 2. DVT의 미래에 대한 트위터 계정 @sassal0x의 의견
출처: 트위터 계정 @sassal0x

유동성 스테이킹 통합

라이도(Lido)와 같은 유동성 스테이킹 프로토콜(Liquid staking protocols, LSP)은 이미 DVT를 테스트하고 있으며, DVT는 모듈이라고 불리는 DVT를 사용하는 검증자 집단을 보유할 라이도(Lido) V2의 중요한 부분이 될 것이다.

로켓 풀(Rocket Pool)과 같은 다른 스테이킹 프로토콜 역시 DVT를 사용할 수 있다. rETH 발행인 거버넌스 포럼에 있는 몇몇 사람들은 로켓 풀이 DVT를 활용해 현재의 8 ETH 요구 조건 대신 ETH 채권이 없는 미니 풀을 지원하도록 할 수 있을 것이라고 제안한다(하지만 현재로서는 하나의 아이디어일 뿐이다).

스테이크와이즈(StakeWise) V3는 DVT와 함께 잘 작동할 것이다. 플랫폼상의 개인 금고는 오볼과 같은 네트워크에 쉽게 연결될 수 있다. 디바(Diva)와 같은 다른 스테이킹 솔루션은 자신들만의 DVT 솔루션을 만드는 중이며, 유동성 스테이킹 시장에서 해당 솔루션들을 돋보이게 할 수 있을 것이다 (3).

 

결론

분산형 유효성 검증 기술은 다가오는 ‘급증’기를 위해 길을 닦는 이더리움 더머지 단계의 마지막 핵심 진보이다. DVT는 ETH 스테이킹의 문제를 탈중앙화를 지원함으로써 해결하는 동시에 소규모 및 기관 검증자들의 진입 장벽을 낮춘다. DVT를 통해 검증자들은 안정성, 회복탄력성, 그리고 운영 방식의 다양성을 강화할 수 있다.

참고자료

1. 이더리움, 분산형 검증자 기술, 2023년 8월 10일
2. 링크드인의 Rockship, 분산형 검증자 기술: 차세대 빅 씽의 개요, 2023년 7월 4일
3. 뱅크리스의 Ben Giove, 스테이킹의 기술 레벨업, 2023년 4월 27일