2025.05.04 | 5월 2일 찰스 : 카르다노의 다음 개발 혁신인 우로보로스 레이오스(Ouroboros Leios) 프로토콜

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웜 써니 콜로라도.

 

오늘은 간단하게 우로보로스 레이오스(Ouroboros Leios) 프로토콜에 관하여 이야기하겠습니다.

 

매월 레이오스 프로토타입 팀의 라이브 스트리밍이 진행되고 있습니다. 생태계 전체에서의 구현 프로세스 첫 단계는 우선 논문을 작성하는 것입니다.

 

레이오스의 경우, 이 논문은 저희가 지금까지 작성한 것 중 가장 어렵고, 아마도 가장 우아한 것이었습니다. 왜냐하면 이것은 '텔레스코핑 프로토콜(Telescoping Protocol, 배율 프로토콜)'의 일부이기 때문입니다.

 

BFT 계열 프로토콜 같은 초고속 프로토콜과는 달리, 레이오스는 '쌓아 올릴 수 있는', 망원경처럼 단계적으로 확장되는 구조(배율)를 목표로 했습니다.

 

레이오스는 우로보로스 프라오스(Ouroboros Praos)를 확장하며, 그 보안 모델과 제약 조건 내에서 작동합니다. 만약 의도한 대로 작동하지 않을 경우에는 기존 프로토콜로 폴백(fallback, 후퇴)하도록 설계되어 있습니다.

 

보통 새로운 프로토콜에서는 이런 설계를 하지 않습니다. 대개는 하위 호환성이 없고 완전히 새로운 프로토콜로 설계됩니다.

 

하지만 저희는 프라오스에서 채택된 모든 기존의 보안 가정들. 예를 들어 50% BFT, 비동기 네트워크 모델, 그리고 24시간 365일 가동 가능한 설계를 유지하고 싶었습니다.

 

레이오스의 설계 요구사항은 무한히 확장 가능한 프로토콜. 즉, δ(델타) 프로토콜이라는 것입니다. 이는 곧 이론적으로 가능한 최고의 성능을 가진 프로토콜을 의미합니다.

 

X에 게시된 슬라이드 한 장을 소개합니다. 이는 저희가 이전에 했던 프레젠테이션의 화면 공유 일부입니다. 여기에 표시된 'IB'는 Input Block(입력 블록)을 의미합니다. 이를 보면 평균 트랜잭션 크기에 기반한 TPS 전망을 파악할 수 있습니다.

 

예를 들어, IB가 1개일 경우 최소 TPS는 약 6, 최대는 393이며, 평균 처리율도 표시되어 있습니다. IB를 5개, 10개, 20개, 30개로 늘려가면서, 예를 들어 16KB의 큰 트랜잭션이라도 최소 180 TPS, 최대 11,000 TPS를 달성할 가능성이 있습니다. 이처럼 IB의 수를 필요에 따라 얼마든지 늘릴 수 있는 것입니다.

 

이 설계의 근본적인 사상은 틱톡(TickTock) 모델처럼, 연 단위로 단계적으로 조정해 나가는 것에 있습니다.

 

틱(Tick) 단계에서는 시스템에 IB수를 설정하는, 큰 블록 사이에 얼마나 많은 처리 공간을 확보할지 결정하는 프라오스 방식의 초기 설정을 합니다.

 

그리고 톡(Tock) 단계에서는 그 설정을 최적화합니다. 최적화가 진행되면 필요에 따라 IB 수를 늘립니다.

 

이러한 확장을 통해 컨센서스 노드당 리소스 사용량이 증가하고, 온체인 리소스. 블록체인 전체의 누적 크키도 커집니다. 이를 통해 얻는 것은 확장성을 동적으로 조절할 수 있는 파라미터입니다. 즉, 지금까지 단순히 블록 크기를 키우는 수밖에 없었던 구조에서 벗어나, 보다 유연한 조정이 가능해집니다.

 

현재 확장성을 높이는 방법은 블록 크기 확대밖에 없습니다. 그중에서도 셸리(Shelley) 시대나 고겐(Goguen) 시대에는 몇 가지 개선을 시도해왔습니다.

 

하지만 결국, 지금까지는 처리량(Throughput)을 대폭 늘릴 강력한 수단이 없었습니다. 반면, IB을 사용함으로써 시스템 내부에서 비동기적이고 병렬적으로 많은 처리가 실행됩니다. 즉, 단순히 IB를 늘리는 것만으로 시스템 전체의 처리량을 비약적으로 향상시킬 수 있는 것입니다.

 

레이오스는 정말 우아한 프로토콜이며, 우리가 지금까지 얻은 많은 지식. 예를 들어 미스릴(Mithril)이나 병렬 체인, 그리고 과거에 작성한 많은 논문에서 얻은 교훈을 설계에 반영할 수 있었습니다.

 

CPU뿐만 아니라 GPU의 처리 능력을 활용하여 다수의 트랜잭션을 효율적으로 처리하는 방법을 모색하고 있습니다. 이는 GPU의 높은 병렬성을 활용하기 위함입니다. 또한, 처리를 멀티코어에 대응하도록 하여 일반 소비자용 로컬 하드웨어에서도 여전히 유용성을 유지합니다.

 

더 나아가, 네트워크 리소스 사용을 효율화하고 현재의 P2P 방식과는 다른 공유 방법을 도입할 가능성도 있습니다. 이를 통해 네트워크 전체 트래픽이 증가하더라도 각 컨센서스 노드에 걸리는 로컬 부하는 복제가 아닌 분산되므로 효율적입니다.

 

이 틱톡 스타일의 개발 주기는 과거 인텔이 프로세스 노드나 CPU에서 채택했던 전략과 마찬가지로 매우 효과적입니다.

 

먼저 설정을 정하고, 그 구성 내에서 최적화를 수행한 후, 다음 단계로 나아가 다시 최적화를 수행하는, 이처럼 단계적으로 개선을 거듭합니다. 이를 통해 카르다노는 해가 거듭될수록 자연스럽게 빨라지는 것입니다.

 

새로운 프로토콜이나 설계를 처음부터 다시 만들 필요가 없습니다. 만일 시스템에 결함이나 문제가 발생하여 붕괴되는 사태가 발생하더라도, 시스템은 자동으로 기존의 프라오스 프로토콜로 폴백(후퇴)합니다.

 

이는 우리가 지난 7년 이상, 24시간 365일 트랜잭션 처리를 지원해 온 신뢰할 수 있는 기반입니다.

 

그렇다면 이것이 완료되기까지 얼마나 시간이 더 걸릴까요?

 

현재 프로토타이핑 규모를 본격적으로 확대하기 시작했습니다. 우수한 팀이 이 작업에 임하고 있으며, 더 많은 멤버들, 새로운 인력이 합류하여 프로토타이핑 완료, 시뮬레이션 실행, 그리고 형식 사양(formal spec) 작성에 집중할 예정입니다.

 

한 가지 불확실한 점은 대체 클라이언트(Rust 버전, Go 버전 등)가 레이오스를 동시에 구현할 수 있을 만큼 성숙했는지 여부입니다.

 

만약 개발 자금이 승인되고 추가 리소스가 할당된다면, 설계가 완료되는 시점에 동시 구현이 가능해질 수도 있습니다.

 

일반적으로 CIP(Cardano Improvement Proposal, 카르다노 개선 제안)부터 구현 완료까지는 9~12개월의 개발 기간이 필요합니다. 이는 기존 코드베이스의 정리나 재설계가 얼마나 진행되었는지에 따라 달라집니다.

 

레이오스 프로토타이핑 팀은 레저 팀(원장 관리 팀), 컨센서스 팀, 그리고 IOG 내의 다른 관계자들과 긴밀히 협력하며 CIP에 대비한 준비 작업을 진행하고 있습니다.

 

이번 변경은 셸리 시대의 중간 지점에 존재했던 Ouroboros BFT에서 셸리로 전환한 이후, 노드에 있어 가장 크고 본질적인 변경입니다. 원장 로직, 블록 구조, 네트워크 스택, 컨센서스 로직, 그리고 새로운 암호화 기술 등 모든 영역에서 혁신이 필요합니다. 이는 매우 복잡한 외과 수술이며 전면적인 점검입니다.

 

따라서 노드 전체 설계는 업데이트되고 현대화되어야 합니다. 현재 레이오스 도입에 대비하여 가능한 한 많은 업데이트, 아키텍처 개선, 기술 부채 해소가 진행 중입니다.

 

그중 저희가 추진하고 있는 것 중 하나가 팔로우 더 선(Follow-the-Sun) 개발 모델입니다.

 

일반적으로 월요일부터 금요일, 9시부터 17시까지 개발하는 단일 개발팀과 달리, 저희는 팀을 여러 층으로 구성하여 낮에 일하는 사람, 밤에 일하는 사람, 주말에 일하는 사람, 평일에 일하는 사람이 있는, 그런 체제를 목표로 하고 있습니다.

 

즉, 코드가 24시간 365일 계속 작성되는 체제를 갖추어 시장 출시까지의 속도를 가속화하려는 것입니다.

 

하지만 이 개발 모델은 매우 비용이 많이 들고 에너지와 시간도 많이 소모됩니다.

 

제 엔지니어들에게는 그다지 인기가 없습니다. 왜냐하면 팔로우 더 선 개발은 업무 인수인계가 많아지고 중복 처리가 발생하기 쉽기 때문입니다.

 

교대 근무 중첩으로 인한 작업 인수인계나 그에 따른 추가 프로세스도 필요합니다. 즉, 비용 효율성은 좋지 않습니다.

 

그럼에도 시장 출시까지의 시간이 극적으로 단축된다는 큰 장점이 있습니다. 따라서 CIP가 작성되는 시점에 맞춰 이 모델을 어떻게 도입할지 모색하고 있습니다.

 

CIP 기반 RFP(제안 요청서)에 입찰할 예정인 기업들은 이미 프로토타이핑 팀과 공동 개발을 진행하고 있어 레이오스의 진행 상황이나 내용에 정통합니다.

 

따라서 그들이 아무것도 모르는 상태에서 시작하여 몇 달간 제품 리서치를 할 필요가 없습니다. 이상적으로는 첫날부터 이미 프로젝트를 이해한 상태로 즉시 구현 작업에 들어갈 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

이는 엔지니어링 부서에 있어 가장 중요한 사항 중 하나입니다. 저희는 이것이 업계 역사상 가장 큰 차별화 요인 중 하나가 될 것이라고 생각합니다.

 

틱톡 모델을 통해, 우리는 블록체인 트릴레마를 극복할 길을 얻게 됩니다. 왜냐하면 분산성을 희생하지 않았고, 보안성도 희생하지 않았기 때문입니다.

 

확장성은 블록체인을 얼마나 빠르게 성장시키고 싶은지, 그리고 컨센서스 노드의 처리 능력에 따라 유기적으로 조정 가능한 파라미터'가 됩니다.

 

즉, 네트워크 파라미터를 제어하는 여러분 자신이 그 조정의 키를 쥘 수 있습니다. 예를 들어, 블록 사용률의 이동 평균을 관찰하고, 리소스를 절약하고 싶다면 보수적으로 조정하고, 더 많은 처리 능력을 사용하고 싶다면 적극적으로 늘리는, 이처럼 실제로 배율 조정 레버(텔레스코핑)를 가질 수 있게 됩니다.

 

UTXO 모델이 매우 확장성이 높은 이유는 각 아웃풋(output)을 트랜잭션이 아닌 증명(proof)으로 표현할 수 있기 때문입니다. 이를 통해 각 증명은 롤업이나 오프체인 처리 결과를 포함할 수 있습니다. 따라서 하이드라 채널에 미드가르드와 같은 옵티미스틱 롤업, 재귀적 Snark 등을 기술적으로 통합하는 것도 가능합니다.

 

특히 훌륭한 점은 미스릴(Mithril)이나 하이드라(Hydra)와 같은 것을 실제 시스템 설계에 활용하기 시작했다는 점입니다. 모든 설계는 확고한 이론적 기반 위에 구축되었습니다. 시뮬레이션, 프로토타입, 형식 사양을 통해 우리가 구현하고 있는 것이 확실히 작동하며, 게다가 혁명적이라는 확신을 얻고 있습니다.

 

이는 10년 이상에 걸친 면밀한 연구, 사색, 엔지니어링의 집대성입니다. IOG를 대표하여 본 프로젝트에 참여해 주신 모든 커뮤니티 멤버에게 감사드립니다. 또한, CEO로서 여기까지 힘써주신 모든 파트너, 엔지니어, 과학자 여러분께 진심으로 감사합니다.

 

매달 레이오스 팀이 모여 실시간으로 고도의 과학적인 프로토타입을 만들어가는 모습을 보는 것은 정말 즐겁고 자랑스러운 일입니다. 그들의 성과는 업계 최고 수준입니다. 이렇게 CIP를 작성하고, 상세한 시뮬레이션과 프로토타입, 그리고 형식 사양까지 모두 RFP를 전제 조건으로 준비하는 곳은 없습니다. 이는 카르다노만의 독자성입니다.

 

또한, 이 레이오스 프로토콜이 대체 노드(Rust 버전, Go 버전 등)의 개발 진척도에 따라 여러 언어로 동시에 구현될 수 있다는 가능성은 이 시스템 설계의 견고함을 더욱 뒷받침합니다. 그리고 이는 레이오스 시스템이 장기적으로도 내구성 있는 설계임을 보여줍니다.

 

레이오스는 미래 그 자체이며, 우리는 이 성과를 매우 자랑스럽게 생각합니다. 연구 그룹으로서 지금까지 이룬 것 중 최고봉의 과학적 성과일지도 모릅니다. 지금까지 240편 이상의 논문을 발표한 저희가 그렇게 단언할 정도입니다. 레이오스는 우로보로스 계획의 정점이며, 수년간에 걸친 수많은 훌륭한 아이디어의 결정체입니다.

 

그러니 부디 블로그 게시물을 읽어보십시오. 파이(Pi, 선디스왑 CEO)가 현재 매우 상세한 글을 작성 중이며, 왜 레이오스가 이토록 특별한지를 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

 

저는 이 프로젝트를 최우선 과제 중 하나로 여기고 있습니다. 카르다노가 지금까지 뿌려온 씨앗이 결실을 맺어 그 성과를 누릴 때가 온 것입니다.

 

그리고 마침내, 우리는 '지구상에서 가장 빠른 암호화 자산'이라는 상태를 즐길 수 있는 시대로 접어들게 됩니다. 그 빠르기를 결정하는 것은 바로 여러분 자신입니다. 액셀러레이터 페달은 여러분에게 있습니다. 그것이야말로 뛰어난 프로토콜 설계입니다. 그리고 우리가 이 과정에서 일절 타협하지 않았다는 사실을 저는 무엇보다 자랑스럽게 생각합니다.

 

모두가 '빨리 만들고, 부수면서 나아가라'고 말했습니다. 하지만 우리는 굳이 '거북이'를 선택했습니다. 그리고 역설적으로 그 거북이가 경주에서 이기게 될 것이라고 저는 확신합니다. 끝까지 시청해 주셔서 정말 감사합니다. 블로그 게시물 등도 즐겁게 읽어주시길 바랍니다. 치얼스.