"차세대 Layer1 TON(The Open Network) 심층 분석 "

 

The Open Network(TON)은 매우 높은 확장성을 목표로하는 Layer1 프로토콜로, 지분 증명 방식과 무제한 샤딩(Infinite Sharding Paradigm)을 통하여 현존 최고 수준의 TPS를 구현했다. 최근 페이스북 개발자 출신이 만든 Aptos와 SUI가 차세대 이더륨 킬러로서 큰 관심을 받고 있는 가운데, TON은 기술력 뿐만 아니라 Telegram 메신저와의 연계로 블록체인의 mass adoption을 이끌어 낼 유력 주자로 부상하고 있다.

TON은 열악한 시장 여건에도 불구하고 Telegram 내 wallet 기능 등을 추가하면서 저변을 꾸준히 확대했고, 이를 기반한 가격 상승으로 최근 Coinmarketcap 기준 30위권에 진입했다. 특히, DEX 및 NFT marketplace와 같은dApp을 메타마스크가 아닌 Telegram 메신저 브라우저를 통해 이용할 수 있는 WebApp 방식을 활용함으로써 일반 이용자들의 접근성을 크게 높였다.

 

 

Telegram 메신저에서 구동되는 Ton wallet bot 과 Tonswap의 DEX

TON은 현재 FTX, Huobi, OKX 등에서 거래할 수 있고, 거래소에 따라 $TON 또는 $Toncoin이라는 티커를 사용하고 있다. 현재 업비트에 상장되어 있는 TON은 토카막(Tokamak Network)으로 The Open Network와는 무관한 프로젝트이기에 유의할 필요가 있다.

참고로, TON은 Telegram이 만든 Gram의 레거시를 잇는 프로젝트로 오픈소스로 공개된 코드를 활용, 기존 대비 보다 개선된 기술력으로 크립토 시장에 도전장을 내밀었다. Telegram과의 히스토리는 다음 포스팅에서 자세히 다루도록 하고, 이번엔 TON의 압도적 확장성을 가능케한 동작 메커니즘에 대해서 살펴보려고 한다.

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｜TON 블록체인 기술력 심층 분석

TON은 결제 시스템뿐만 아니라 다양한 탈중앙 서비스를 제공하기 위한 완전한 인프라를 구축하는 것을 목표로 한다. 이를 가능케할 높은 확장성을 담보하기 위해 TON은 다음과 같은 기술을 활용하고 있다.

 

｜높은 확장성을 위한 지분증명(PoS) 및 샤딩(sharding)

TON은 세가지 계층 네트워크로 구성되어 있다. 첫 번째 계층에는 빠른 속도와 보안을 제공하는 지분 증명(PoS) 알고리즘을 기반으로 하는 마스터체인(masterchain)이 있다. 이 마스터 체인은 현재 운영 중인 TON 네트워크의 메인 체인이며 TON에서 수행되는 모든 연산이 마스터체인에서 이뤄진다.

두 번째 계층에서는 작업체인(workchain)이 존재하는데, 일종의 보조체인으로 마스터체인 뿐만 아니라 동시에 다른 작업체인 모두와 연결되어 데이터를 공유한다. 즉, N개의 작업체인 있다면 N^N개의 상호 연결이 존재하여 작업을 공유하는 것이다. 이러한 2차 체인 각각은 서로 다른 형식의 계정 주소, 스마트 계약 및 가상머신을 통해 고유한 합의 규칙(consensus rules) 세트를 갖출 수 있다. 이 모든 과정에서 마스터체인과의 호환성을 유지하는 동시에 각 작업체인 간의 원활한 상호 작용이 가능하다.

마지막으로 세 번째 계층에는 샤드체인(shardchain)이 있는데, 샤드체인은 작업 체인의 일부이며 그 역할은 작업을 분할하고 병렬화하여 확장성을 개선시키는 것이다. 이러한 방식으로 TON의 확장성은 현재 Polkadot(~1500 tps) 또는 Solana(~65,000 tps)보다 훨씬 높은 초당 수백만 건의 거래를 처리할 수 있는 수준으로 개선된다. 이는 샤드체인을 활용한 bottom-up 접근법 덕분에 가능한 것으로 TON에서는 이 방식을 무한 샤딩 패러다임(Infinite Sharding Paradigm)이라고 부른다.

 

 

이러한 기술을 바탕으로 TON이 Ethereum, Polkadot 또는 Cosmos와 같은 메인넷과 직접적으로 경쟁할 수 있는 기반을 마련했다고 할 수 있다. TON의 전체 메커니즘은 P2P 프로토콜을 통해 완전히 탈중앙화된 방식으로 작동하기 때문에 검열저항성 뿐만 아니라 네트워크가 겪을 수 있는 다양한 공격에 견딜 수 있도록 설계됐다.

 

 

 

｜자가 치유, 하드 포크 없는 네트워크

TON 블록체인의 또 다른 주요 혁신에는 자가 치유(self-healing) 또는 자가 복구 메커니즘(self-recovery mechanism)이 있다. 작업을 병렬 처리하는 샤딩으로 인해, 마스터체인의 업데이트가 하위 계층(워크체인 또는 샤드체인)와 충돌할 가능성이 있다. 자가 치유 메커니즘은 이러한 충돌이 발생했을 때 TON 네트워크가 적절한 기능을 유지하도록 하는 역할을 하고, 경우에 따라 문제 해결을 위해 블록을 다시 쓸 수(rewriting the blocks) 있도록 해준다.

물론, 어떤 경우에도 block rewriting이 이전에 생성된 블록을 버린다는 것을 의미하지 않는다. 해당 블록의 기존 데이터는 온전히 새 블록에 연결되어 언제든 지속적으로 관련 정보를 리뷰할 수 있기 때문이다. 이를 통해 TON은 블록체인을 위협하는 이벤트로부터 스스로를 보호하는 동시에, 구조적으로 발생할 수 있는 원치 않는 하드 포크를 방지할 수 있다.

 

｜Instant Hypercube Routing을 통한 네트워크 이슈 해결

아이러니하게도 블록체인 네트워크가 직면해야 하는 가장 큰 문제 중 하나는 네트워크의 성장 그 자체다. 이용자 증가에 따라 기하급수적으로 상승하는 P2P구조의 네트워크 복잡성은, 블록체인 운영주체가 기존 합의된 규칙에 따라 모든 부분에 정보를 송수신하는데 갖가지 어려움을 발생시킨다.

우편 또는 택배회사의 예를 들어 쉽게 설명하자면, 이 회사가 100명의 고객을 커버하는 데에는 큰 어려움이 없다. 그런데, 수천개의 우편사가 전세계 수 억명을 대상으로 서비스하기 위해서는 그 난이도가 기하급수적으로 상승하고 효율성에 중대한 문제가 생겨버린다. Solana와 같은 기존 블록체인이 이용자가 급증하면서 흔히 겪는 문제이기도 하다.

 

기하급수적으로 증가하는 네트워크 복잡도

사실 이 점이야 말로 TON이 직면하고 있는 어려움이다. 앞서 언급했듯이, TON 네트워크는 N개의 작업체인이 마스터체인과 서로 다른 체인과 N^N개의 상호작용을 원활히 수행할 수 있어야 한다. TON은 Instant Hypercube Routing(IHR) 기술을 접목하여 수 많은 노드와 체인들이 빠르고 효율적으로 구동될 수 있도록 설계했다. 이를 통해, 5초마다 새로운 블록이 형성되는 무한 샤딩 패러다임 프로토콜 전체가 언제든 동기화를 유지할 수 있도록 한 것이다.

Instant Hypercube Routing(IHR)에 대하여 최대한 간단히 설명해 보자면, 완전히 같진 않지만 행렬연산법의 예를 들어 볼 수 있다. 5명의 사람이 서로 모두에게 메세지를 보내기 위해서는 5!(5x4x3x2x1=120)번의 작업이 필요하다. 컴퓨터로 따지면 총 120번의 연산이 필요한 작업인데, Hypercube Routing 기술을 활용하면 120번이 아닌 1번의 연산으로 이를 해결할 수 있다.

(여기서 부터는 어려울 수 있다.)각 노드를 한개 숫자의 variable이 아닌 여러 숫자로 이뤄진 벡터 또는 매트릭스(matrix)로 지정하는 것인데, 이를 통해 한 개의 숫자와 다른 숫자간의 연산을 반복하는 것이 아닌 매트릭스 간의 복합연산을 통해 빠르게 결과를 도출해낼 수 있는 것이다. 통상 여기에 활용되는 매트릭스의 차원이 우리에게 익숙한 2~3차원이 아니라 수백 수천 차원의 개념이라 바로 머릿속에 떠올리기는 어렵지만 컴퓨터를 통해 구현할 수 있다.

이 방식은 방대한 데이터를 다뤄야하는 통계 시스템에서 필수적으로 사용되기도 하며, 프로그램의 속도를 획기적으로 증가 시키는데 아주 중요한 역할을 한다. 이 방식을 네트워크간의 커뮤니케이션에 적용했다고 생각하면 된다.

사실 이 문제는 이더리움 2.0의 샤드체인 개발 과정에서 겪고있는 어려움이며, 지금은 해결됐으나 폴카닷 역시 비슷한 문제를 겪은 적이 있다.

 

1,2,3 차원 하이퍼큐브 설명 도식

 

5차원 하이퍼큐브 설명 도식
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｜개인 정보 보안 및 익명성

TON이 달성한 또 다른 큰 발전은 사용자의 개인 정보와 익명성을 유지하고 보호하는데 진일보한 기술을 선보였다는 것이다. 예를 들어, 지분증명 네트워크의 일반적인 문제는 모든 staker가 자신이 보유하고 있는 코인의 총량을 공개적으로 볼 수 있는 주소를 공개해야 하고, 공개되어서는 안 되는 데이터를 노출해야 하기도 한다.

이러한 상황을 피하기 위해 TON은 사용자가 네트워크에서 익명으로 정보를 교환할 수 있도록 하는 TON 네트워크의 기능인 TON 프록시를 만들었다. 이를 위해 TON은 I2P(Tor,The Onion Router,와 경쟁하며 보다 우수한 기술 능력을 갖춘 프로토콜)에서 파생된 네트워크 프로토콜을 사용한다. 이는 시스템이 TON 네트워크에서 익명으로 데이터를 보내고 받을 수 있도록 하고 TON을 사용할 때 사람들의 프라이버시와 익명성을 용이하게 하는 zeroconf(without the need for configuration)를 허용한다는 것이다.

TON 블록체인은 위에 설명한 기술 뿐만 아니라, 이더리움의 ENS와 같은 DNS서비스인 TNS 서비스를 이미 상용화했고, Filecoin 또는 Sia와 같은 네트워크 분산 데이터 저장 시스템(TON storage)을 갖추고 있다.

 

물론, 앞으로 해결해야할 관문도 산재해있다. 현재 TON은 고급 스마트 계약 기능을 제공하지만, 예를 들어, NFT와 같은 특수 계약을 배포하기 위한 표준 사양이 아직 부족하여 이에 적합한 특정 토큰의 출시는 작업체인으로 제한되고 있다. 또한, 기존에 많이 알려진 이더리움의 Solidity나 Rust 등 과같은 언어가 아닌 C언어에서 파생한 FunC라는 생소한 언어쳬게를 사용하는 것이 풍부한 개발자 환경을 개척하는데 어려움을 주고 있다.

다만, 전세계 MAU 5억명 사용자를 보유한 Telegram 메신저의 적극적인 협력 및 integration에 힘입어 관련 표준의 확립 및 개발자 pool의 빠른 확장에 대한 기대가 크다고 생각한다.