원문 제목: 전 세계 인터넷 정전에서 살아남기 위한 비트코인의 24시간 경쟁

원문 저자: 리엄 '아키바' 라이트, CryptoSlate

원문 번역: Chopper, Foresight News

단 하루 만에 전 세계 인터넷 백본이 무너지는 것을 상상해 보세요.

인간의 실수, 치명적인 소프트웨어 취약점, 악성 컴퓨터 바이러스 또는 직접적인 군사적 갈등 등 세계를 연결하는 물리적 인터넷 허브가 갑자기 꺼지면 비트코인은 어떤 운명을 맞이하게 될까요?

프랑크푸르트, 런던, 버지니아, 싱가포르, 마르세유가 동시에 인터넷 접속을 잃는다면 비트코인 네트워크는 세 개의 독립적인 파티션으로 분할될 것입니다.

대서양, 지중해, 주요 태평양 해상 운송로를 가로지르는 통신이 중단되고 아메리카, 유럽 및 아프리카, 중동, 아시아 및 오세아니아는 네트워크 연결이 복구될 때까지 각각 독립적인 거래 내역을 형성합니다.

각 파티션 내에서 채굴자들은 남은 컴퓨팅 파워를 기반으로 블록을 계속 생성합니다. 10분마다 블록을 생성한다는 목표를 달성하기 위해, 해시율이 45%인 지역은 시간당 약 2.7개의 블록을, 해시율이 35%인 지역은 시간당 약 2.1개의 블록을, 해시율이 20%인 지역은 시간당 약 1.2개의 블록을 생성합니다. 노드는 파티션 간에 블록 헤더나 거래 데이터를 교환할 수 없으므로, 각 지역은 자신도 모르게 독립적으로 유효한 블록체인으로 확장됩니다. 궁극적으로 시간과 컴퓨팅 파워 분포가 변화함에 따라 자연스러운 포크 길이는 계속 증가할 것입니다. 이러한 분할 리듬으로 인해 체인 분할은 불가피한 결과입니다. 각 지역에 대략적인 해시율 백분율을 할당합니다. 아메리카는 45%, 아시아 및 오세아니아는 35%, 유럽 및 아프리카는 20%이며, 이를 시뮬레이션의 벤치마크로 사용합니다. 아메리카 지역은 2시간마다 약 6개의 블록을 추가하고, 아시아 태평양 지역은 약 4~5개의 블록을 추가하며, 유럽 및 아프리카 지역은 약 2~3개의 블록을 추가합니다. 하루가 지나면 체인 분할 블록 수가 100개를 초과하여 정상적인 재구성 범위를 초과하게 되므로, 서비스는 지역 확인을 임시 확인으로 처리해야 합니다. 장애가 발생한 파티션의 잠재적 재구성 깊이는 격리 시간에 따라 선형적으로 증가합니다.

로컬 메모리 풀은 즉시 분할됩니다. 뉴욕에서 브로드캐스트된 거래는 싱가포르에 도달할 수 없으므로, 발신자 파티션 외부의 수신자는 네트워크가 복구될 때까지 해당 거래를 전혀 볼 수 없습니다.

각 파티션 내의 수수료 시장은 지역적 특성을 보입니다. 사용자는 제한된 블록 공간을 두고 해당 지역의 해시레이트와 경쟁해야 하므로, 해시레이트는 낮지만 수요가 높은 지역에서 수수료가 가장 빠르게 상승합니다.

거래 확인이 글로벌 확정성을 잃으면 거래 플랫폼, 결제 처리업체, 그리고 수탁 지갑은 일반적으로 출금 및 온체인 결제를 중단합니다. 라이트닝 네트워크 거래 당사자는 불확실성에 직면하게 됩니다. 소수 지분 분할에서 확인된 거래가 무효화될 수 있습니다.

네트워크 복구 후 자동 조정

네트워크 연결이 복구되면 노드는 자동 조정 프로세스를 시작합니다. 각 노드는 서로 다른 블록체인을 비교한 후 누적 작업 부하가 가장 큰 유효한 체인으로 재구성합니다.

실제 비용은 주로 세 가지 측면에서 발생합니다. • 재구성으로 인해 소수 지분 분할의 블록이 무효화되며, 무효화 정도는 분할 기간에 따라 달라집니다. • 실패한 체인에서만 확인된 거래는 다시 브로드캐스트하고 우선순위를 지정해야 합니다. • 거래 플랫폼과 관리자는 서비스 복구 전에 추가 운영 점검을 수행해야 합니다. 24시간 네트워크 분할 시, 소수 지분 분할에 있는 수십 개에서 수백 개의 블록이 재연결 후 고아가 될 수 있습니다. 관련 서비스 또한 메모리풀 재구축, 잔액 재계산, 출금 기능 복구에 몇 시간이 추가로 소요됩니다. 법정화폐 채널, 규정 준수 확인 및 채널 관리는 수동 검토가 필요하기 때문에 경제 활동의 완전한 정규화가 프로토콜 수준보다 뒤처지는 경우가 많습니다. 허브 수 대신 "도달 가능한 해시율 백분율"을 사용하여 격리 상태를 시뮬레이션하면 동적 변경 사항을 더 쉽게 이해할 수 있습니다. • 해시율의 30%가 격리되면 소수 분할은 시간당 약 1.8개의 블록을 생성합니다. 즉, 해당 분할 내에서 표준 6회 확인 결제는 약 3시간 20분 후에 무효화될 위험이 있습니다. 네트워크의 나머지 70%가 더 긴 체인을 구축하면 이 6개 블록이 고아가 될 수 있습니다. • 거의 50/50 분할 시나리오에서 두 분할의 누적 작업 부하량은 비슷합니다. 짧은 분할만으로도 양측의 "확인된" 거래 내역이 서로 경쟁하게 되며, 재연결 결과는 무작위입니다. 80/20 분할 시나리오에서는 거의 항상 다수 분할이 승리합니다. 소수 분할로 인해 하루에 생성되는 약 29개의 블록은 병합 과정에서 격리되어 해당 지역에서 확인된 많은 거래가 취소됩니다.

재편의 위험은 "시간"과 "소수자 분할 해시율"의 곱입니다. 가장 위험한 상황은 "장기 격리 + 거의 동일한 해시율 분할"입니다.

기존 복원력 도구의 역할

현재 네트워크 복원력을 개선하는 여러 도구가 있으며, 이는 연결 해제 후 실제 영향에 영향을 미칩니다.

위성 다운링크, 고주파 무선 릴레이, 지연 허용 네트워크, 메시 네트워크 및 Tor 브리징과 같은 대체 전송 방법은 손상된 경로를 통해 블록 헤더를 전송하거나 트랜잭션 흐름을 간소화할 수 있습니다.

이러한 경로는 대역폭이 좁고 지연 시간이 길지만 간헐적인 교차 파티션 데이터 전송조차도 일부 블록과 트랜잭션이 다른 파티션으로 침투할 수 있도록 하여 포크 깊이를 줄일 수 있습니다.

채굴 풀 내 노드 상호 연결의 다양성과 지리적 분포는 일부 데이터가 사이드 채널을 통해 전 세계적으로 전송될 가능성을 높여 깊이와 지속 시간을 제한할 수 있습니다. 백본 네트워크가 복구되면 재편됩니다. 네트워크 분할 시 시장 참여자를 위한 운영 지침은 간단합니다. * 교차 세그먼트 결제를 중단하고, 모든 거래 확인을 일시적인 것으로 처리하며, 지역별 수수료 급증을 해결하기 위해 수수료 추정 메커니즘을 최적화합니다. * 거래소는 보유량 증명 모드로 전환하고, 소수 지분 분할 위험을 해결하기 위해 확인 임계값을 확대하며, 격리 기간을 기준으로 필요한 확인 횟수를 설정하는 명확한 정책을 발표할 수 있습니다. * 지갑은 사용자에게 지역별 최종성 위험을 명확하게 알리고, 자동 채널 재조정을 비활성화하며, 네트워크 복구 후 재방송을 위해 시간에 민감한 거래를 대기열에 넣어야 합니다. * 채굴자는 다양한 업스트림 연결을 유지하고 조정 과정에서 표준 "가장 긴 체인 선택 규칙"을 수동으로 수정하지 않아야 합니다. 설계 관점에서 프로토콜 자체는 지속 가능합니다. 노드가 다시 연결되면 누적 작업 부하가 가장 큰 체인으로 자동으로 수렴합니다. 그러나 경제적 결과는 글로벌 데이터의 일관된 배포에 달려 있기 때문에 분할 기간 동안 사용자 경험은 크게 저하될 것입니다. 최대 하루 동안 지속되는 다중 허브 장애라는 최악의 시나리오에서 가장 가능성 있는 결과는 다음과 같습니다. 국경 간 가용성의 일시적인 붕괴, 급격하고 불균등한 수수료 인상, 그리고 지역별 확인 실패로 이어지는 대대적인 조직 개편. 네트워크가 복구되면 소프트웨어가 원장을 확실하게 복구하고 관련 서비스는 운영 점검 후 모든 기능을 다시 사용할 수 있게 됩니다.마지막 단계는 승리한 체인의 잔액과 거래 내역이 일치하면 출금과 라이트닝 네트워크 채널을 다시 여는 것입니다. 만약 분할이 영원히 복구될 수 없다면 어떨까요? 서두에 언급된 백본 허브를 복구할 수 없다면 어떻게 될까요? 이러한 디스토피아적 시나리오에서 우리가 알고 있는 비트코인은 더 이상 존재하지 않게 될 것입니다. 대신, 영구적인 지리적 분할이 발생하여 독립적인 비트코인 네트워크로 기능하게 됩니다. 동일한 규칙을 공유하지만 서로 통신할 수 없게 됩니다. 각 분할은 채굴을 계속하고, 자체적인 속도로 난이도를 조정하며, 자체적인 경제 시스템, 주문장, 수수료 시장을 개발하게 됩니다. 연결을 복구하거나 단일 체인 선택을 수동으로 조정하지 않으면 여러 분할의 거래 내역을 조정할 메커니즘이 존재하지 않게 됩니다.

합의 및 난이도 조정

각 분할이 2016개 블록에 대한 다음 난이도 조정 라운드를 완료하기 전에, 도달 가능한 해시율에 따라 블록 생성 시간이 빨라지거나 느려질 수 있습니다. 조정 후 각 파티션은 로컬 블록 생성 시간을 약 10분으로 안정화합니다.

이전 해시율 비율 추정치를 기준으로 각 파티션의 첫 번째 난이도 조정 시간은 다음과 같습니다.

첫 번째 조정 후 각 파티션은 약 10분의 블록 생성 시간을 유지한 후 독립적으로 반감기 및 난이도 조정을 거칩니다.

해양 연결이 없는 경우 각 지역이 첫 번째 난이도 재조정 목표에 도달하는 데 각각 31일, 40일, 70일이 소요됩니다. 첫 번째 난이도 조정 전에 반감기 높이에 도달하는 속도가 다르기 때문에 각 파티션의 반감기 날짜는 실제 일정과 점차 달라질 것입니다. 공급 및 비트코인 정의: 수수료, 메모리풀 및 결제. 각 파티션 내에서 체인당 2,100만 BTC 공급 한도는 유지됩니다. 그러나 전 세계적으로 모든 파티션의 총 비트코인 공급량은 2,100만 개를 초과할 것입니다. 각 체인이 블록 보상을 독립적으로 분배하기 때문입니다. 이로 인해 경제적 측면에서 서로 호환되지 않는 세 가지 BTC 자산이 생성됩니다. 즉, 주소와 개인 키는 공유하지만 미사용 거래 출력(UTXO) 집합이 서로 다릅니다. 개인 키는 모든 지역의 토큰을 동시에 제어할 수 있습니다. 사용자가 두 지역에서 동일한 UTXO를 사용하면 두 거래 모두 해당 로컬 체인에서 유효하며, 궁극적으로 "분할 토큰"을 생성합니다. 즉, 분할 전 기록은 동일하지만 분할 후 기록은 완전히 다릅니다.

· 메모리 풀은 영구적으로 지역화되어 파티션 간 지불이 전파되는 것을 방지합니다. 다른 파티션의 사용자에게 지불을 시도하더라도 수신자에게 도달하지 못합니다.

· 수수료 시장은 로컬 균형에 도달합니다. 첫 번째 난이도 조정 전 오랜 기간 동안 해시레이트 비율이 낮은 파티션은 더 큰 용량 제약을 겪다가 조정 후 정상으로 돌아갑니다.

· 파티션 간 라이트닝 네트워크 채널은 라우팅이 불가능해집니다. 해시 시간 잠금 계약(HTLC)의 시간이 초과되고, 상대방은 커밋된 거래를 발행하며, 채널 폐쇄는 로컬 파티션에만 적용되어 파티션 간 유동성이 정체됩니다.

보안, 시장 및 인프라

각 파티션의 보안 예산은 로컬 해시레이트와 수수료의 합계와 같습니다. 분할 전 해시레이트가 상위 20%에 불과한 지역은 기존 글로벌 네트워크보다 공격 비용이 상당히 낮을 것입니다. 장기적으로 채굴자들은 토큰 가격이 더 높고 에너지 비용이 더 낮은 파티션으로 이동하여 각 파티션의 보안 환경을 변화시킬 수 있습니다. 블록 헤더가 파티션 간에 전송될 수 없기 때문에 한 파티션의 공격자는 다른 파티션의 거래 내역을 변조할 수 없으므로 공격 범위가 특정 지역으로 제한될 것입니다. 거래 플랫폼은 지역화되고 거래 쌍 코드도 다양해질 것입니다. 실제로는 각 파티션에서 BTC로 지칭하더라도 BTC-A(미주 버전), BTC-E(유럽 및 아프리카 버전), BTC-X(아시아 및 오세아니아 버전)와 같이 서로 다른 가격이 나타날 것입니다. 법정화폐 입출금, 보관 서비스, 파생상품 시장, 결제 네트워크는 특정 지역 내 체인에 집중될 것입니다. 지수 제공자와 데이터 서비스 제공자는 각 플랫폼에 대해 단일 체인을 선택하거나 여러 지역 체인의 집계된 데이터를 게시해야 할 것입니다. 글로벌 데이터 소스에 의존하는 크로스체인 자산과 오라클은 비효율적이 되거나 지역 버전으로 분할될 것입니다. 프로토콜 규칙은 파티션 내 조정 변경 없이도 일관성을 유지하지만, 한 파티션의 업그레이드가 다른 파티션에는 적용되지 않아 장기적으로 규칙 집합이 점진적으로 변경될 수 있습니다. 채굴 풀 소프트웨어, 블록 탐색기, 지갑은 각 파티션에 대해 독립적인 인프라를 구축해야 합니다. 멀티호밍 서비스는 수동 전략 없이는 체인 간 잔액을 조정할 수 없습니다. 허브 연결 없이 파티션을 재구성할 수 있을까요? 통신 경로를 복구할 수 없다면 프로토콜 수준의 융합은 불가능할 것입니다. 단일 원장으로 돌아가는 유일한 방법은 사회적 및 운영적 수단을 통해서입니다. 예를 들어, 특정 파티션의 체인을 정통 체인으로 선택하도록 당사자들을 조정하는 동시에 다른 파티션의 트랜잭션은 폐기하거나 재실행하는 것입니다.몇 주 동안 심각한 분기가 발생한 후, 자동 재구성을 통해 단일 체인으로 되돌리는 것은 더 이상 불가능합니다. 주요 운영 포인트: 영구적인 분할을 "분할 이전 기록을 공유하는 하드포크"로 간주해야 합니다. • 분할로 생성된 토큰의 안전한 사용을 보장하기 위해 개인 키를 신중하게 관리합니다. • 여러 존에서 실수로 거래가 재생되는 것을 방지하기 위해 단일 존에 고유한 거래 출력만 사용합니다. • 각 존에 대해 독립적인 회계, 가격 책정 메커니즘 및 위험 관리 시스템을 구축합니다. 채굴자, 거래소 및 관리자는 기본 존을 선택하고, 체인 식별자를 발급하고, 각 체인에 대한 입출금 정책을 개발해야 합니다. 간단히 말해, 백본 네트워크 허브가 복구될 수 없고 통신 격차를 메울 대체 경로가 없더라도 비트코인은 사라지지 않습니다. 다시는 통합될 수 없는 여러 개의 독립적인 비트코인 네트워크로 진화할 것입니다. [원문 링크: https://cryptoslate.com/inside-bitcoins-24-hour-race-to-survive-a-global-internet-blackout/]

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