블록체인 네트워크를 위한 확장 가능한 크로스 샤드 트랜잭션 프로토콜

Abstract

최근 블록체인은 여러 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대되어 관심을 받고 있다. 실생활에서 블록체인이 활용되기 위해서는 확장성 문제가 해결되어야 한다. 기존의 블록체인 프로토콜은 현실에서 사용되기에는 시간당 처리할 수 있는 트랜잭션의 수가 현저히 낮다. 블록체인의 확장성 문제를 해결하기 위해서 다양한 방법이 제시되었는데, 가장 대표적인 방법은 샤딩이다. 데이터베이스에서 연구되었던 샤딩을 블록체인에 적용하여, 전체를 작은 크기의 샤드로 나누어 병렬적으로 처리하는 방법으로 확장성 문제를 해결하고자 하였다. 샤딩 기법을 블록체인에 적용하기 위해서는 여러 개의 샤드로 나누며 발생하는 문제에 대한 처리가 요구되었다. 그 중 본 논문은 크로스 샤드 트랜잭션을 처리하는 문제를 중심으로 샤딩 블록체인 프로토콜을 제시한다. 이전 연구에서 OmniLedger, RapidChain, Monoxide와 같은 샤딩 블록체인 프로토콜들이 제시되었다. 이전 연구에서 제시한 방법은 여러 취약점을 보였는데, 본 논문에서 이전 연구의 문제점을 보완한 방법을 제시한다. 본 논문에서 제시하는 S-Concordia 프로토콜은 전체 네트워크를 하나의 레퍼런스 샤드와 다수의 노말 샤드로 나누었다. 이로 인해 발생하는 크로스 샤드 트랜잭션은 2단계 커밋 과정을 통해 처리한다. 2단계 커밋 과정에서 필요한 정보는 샤드 간 커뮤니케이션을 이용해서 직접적으로 전달하고 레퍼런스 샤드에서 생성하는 백본체인을 통해서 검증한다. 이를 통해 S-Concordia는 모든 트랜잭션을 원자성이 있게 처리할 수 있다.