지향성 비순환 그래프(DAG)란 무엇인가?

오늘날 블록체인 위에 구축된 모든 암호화폐는 예외 없이 하나의 심각한 문제에 직면해 있는데, 그것이 바로 확장성입니다.

중앙화된 결제 세계에서는 Visa와 같은 기업들이 우리를 빠르고 즉각적인 거래에 익숙하게 만들었습니다. 그리고 암호화폐 커뮤니티가 이 문제를 해결하기 전까지는, 사실 우리는 앞으로 나아갈 수 없습니다. 이것은 암호학자들이 암호화폐의 보편적 인정을 향해 가는 과정에서 마주한 두 번째 심각한 문제입니다. 첫 번째는 물론 보안이지만, 이는 다음 기회에 다룰 주제입니다.

여러분 모두 Bitcoin의 Lightning Network와 Ethereum의 Sharding 같은 솔루션에 대해 한 번 이상 들어보셨을 것입니다. 각 솔루션은 서로 다른 방식으로 같은 문제를 해결합니다. 바로 블록 생성 시간입니다. 블록은 블록체인의 근본적인 구성 요소이며, 전체 네트워크의 속도는 블록 생성 속도에 달려 있습니다.

DAG vs Blockchain

글로벌 금융 시장에 블록체인 기술이 등장한 것은 작년의 주요 사건 중 하나였습니다. 절대적 민주주의의 지지자들과 법정화폐 시스템을 비판하던 이들은 Bitcoin이 탄력을 받기 시작했을 때 안도의 한숨을 내쉬었습니다. 바로 이것입니다. 완전히 탈중앙화된 통화! 은행과 당국은 더 이상 시민들의 자금을 통제하고 관리할 수 없게 될 것입니다. 암호화폐 열풍의 소음에서 채 빠져나오기도 전에 또 다른 주인공이 무대에 등장했습니다. 바로 탈중앙화 애플리케이션을 내세운 Ethereum입니다. ICO 붐과 유명한 CryptoKitties가 제 역할을 하면서, Ethereum은 전반적으로 다소 근거 없이 블록체인 2.0이라고 불리기 시작했습니다.

하지만 기술은 매우 빠르게 진화하고, 곧 DAG라는 다른 기술을 사용하는 새로운 암호화폐들이 시장에 등장합니다. 이 기술은 이미 확장성과 높은 수수료 문제를 해결하는 데 기반을 두고 있습니다. 이제 우리는 새로운 프로젝트들이 기존의 블록 대신 DAG 솔루션을 선호하는 흐름을 보고 있습니다. 일부는 조심스럽게 DAG가 블록체인 3.0 세대라고(잘못) 주장하며, 암호화폐의 미래가 바로 이 기술에 있다고 말하기도 합니다. 자, 한번 살펴봅시다.

What Is DAG?

우선 DAG는 블록체인과 달리 기록 구조와 비동기성에서 차이가 나는 분산 원장 기술의 한 유형입니다. 많은 사람들이 DAG가 블록체인의 한 종류이거나 어떤 새로운 합의 방식이라고 오해합니다. 하지만 블록체인과 DAG는 모두 분산 원장 기술, 즉 화이트페이퍼에서 ledger라고 불리는 것에 대한 서로 다른 해결책입니다.

블록체인과 DAG는 가까운 친척이라고 할 수 있지만, 문제를 해결하는 방식은 다릅니다. 따라서 위에서 말했듯이 “DAG는 블록체인의 3.0 세대”라는 주장은 잘못되었습니다. DAG는 전혀 블록체인이 아니라, 블록이 없는 원장입니다. 다음 섹션에서는 블록체인과 DAG를 간접적으로 비교해 보겠고, 우선 이 기술이 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.

DAG(directed acyclic graph)는 방향성 순환이 존재하지 않는 유향 그래프입니다.

먼저 비방향 순환 그래프가 무엇인지 알아봅시다.

비방향 순환 그래프는 정보가 하나의 노드(원)에서 다른 노드로 다양한 간선(직선)을 따라 전달될 수 있는 그래프(또는 연결된 노드들의 네트워크)입니다. 정보가 한 노드를 떠나 다른 노드를 거쳐 다시 원래 노드로 돌아오는 다양한 경로가 존재합니다. 이 과정이 하나의 노드에서 반복될 때, 그 그래프는 순환 그래프라고 정의할 수 있습니다.

하지만 우리가 관심 있는 것은 비순환 그래프입니다. 비순환 그래프는 순환이 없는 그래프입니다.

즉, 하나의 간선에서 시작해 전체 그래프를 한 바퀴 도는 것은 불가능합니다. 유향 그래프의 간선은 한 방향으로만 흐릅니다. 이 그래프는 모든 노드가 일정한 순서로 배치된 위상 정렬 구조입니다. 이러한 시스템에는 순환이 없으며, 같은 노드의 시작점으로 다시 돌아오는 일은 결코 없습니다.

이제 directional이 무엇인지 알아봅시다.

간선에 방향을 부여하고(정보가 일방통행처럼 작동하도록) 어떤 노드도 자기 순서 안에 이미 있는 다른 노드들과 연결되지 않도록 보장하면, 이전의 순환 그래프는 이제 유향 비순환 그래프로 바뀔 수 있습니다.

따라서 DAG는 여러 방향으로 바깥으로 뻗어 나가는 상호 연결된 가지들의 네트워크처럼 작동합니다. 각 거래는 바로 이전 거래만 확인하므로, 탈중앙성을 유지하면서도 거래를 한층 더 빠르게 승인할 수 있습니다.

DAG에서는 각 거래가 이전의(부모) 해시를 참조해 이를 서명하고 자신의 구성에 포함합니다. 이렇게 해서 각 거래가 검증되고 변경되지 않은 채로 유지되는 거래의 “트리”가 형성됩니다.

Pros and Cons of DAG

먼저 현대 암호화폐 산업의 세 가지 중대한 과제, 즉 확장성, 보안, 비용을 살펴보겠습니다.

• 속도와 확장성. DAG 기술은 블록체인이 높은 부하와 네트워크 혼잡을 감당하지 못하는 한계에서 비롯되어 등장했습니다. 앞서 언급했듯이 이 문제는 DAG 발전의 촉매제가 되었으므로, 우리는 이 요소를 장점으로 분명히 적을 수 있습니다. DAG에서는 블록이 아니라 노드가 거래의 관리자이자 검증자입니다. 정보는 거래 자체에 담기므로 매우 빠릅니다. 이론적으로는 초당 수백만 건의 거래를 이야기할 수 있습니다.
• 보안. DAG에서는 모든 거래가 항상 다른 코드들에 의해 검증되며, 때로는 반복적으로 확인되기도 합니다. 이는 결제의 신뢰성을 높이고 “이중 지출” 가능성을 줄여줍니다. 블록체인이 없는 암호화폐에서는 직접 및 간접 확인을 통해 이를 달성하며, 그 정확한 정의는 각 암호화폐마다 다릅니다. 이론적으로 보안은 더 높아야 하지만, 현재로서는 확실히 말하기 어렵습니다. 어쨌든 지금으로서는 DAG의 보안이 적어도 블록체인 기술에 뒤처진다고 보기는 어렵습니다.
• 거래 비용. DAG 알고리즘은 “거의 0에 가까운” 수수료를 제공하기 때문에 마이크로페이먼트 시스템에 이상적입니다. 아키텍처와 네트워크 내 채굴자가 없다는 점 덕분에, DAG 기반 네트워크 사용자는 사실상 동전 수준의 수수료로, 또는 전혀 수수료 없이 거래를 보낼 수 있습니다.

거래 확인과 합의. 거래를 네트워크에 전송할 때 사용자는 먼저 이전 기록들 중 적어도 하나, 보통은 두 개를 확인(검증)해야 합니다. 따라서 사용자가 거래를 보낼 때마다 스스로 네트워크에 기여하는 셈입니다. 그러므로 DAG에는 일반적으로 채굴자나 마이너가 없습니다. 하지만 정확한 순서가 없으면 여전히 “이중 지출” 공격이 가능하므로, 일부 참여자는 모든 기록의 순서를 결정해야 합니다. 이러한 참여자들의 존재와 사용자가 거래를 검증하는 과정이 함께 모여 DAG 네트워크에서 기록에 대한 합의 알고리즘을 형성합니다. 각 암호화폐는 이러한 참여자 활용에 대해 저마다의 방식을 가지고 있지만, 그 수가 많을수록 네트워크 자체와 암호화폐 전체가 더 탈중앙화되어 보일 것이라고 보는 것이 합리적입니다.

현재로서는 DAG 기술에 뚜렷한 단점이 없습니다. 그러나 최초의 블록체인 Bitcoin이 세상을 정복하기 시작하기 전과 마찬가지로, 이 기술은 아직 충분히 검증되지 않았고, 심지어 미완성이라고도 할 수 있습니다. 따라서 첫 번째 중요한 DAG 검증은 시장에서의 대중적 인정과 첫 해커 공격 이후에나 이루어질 것입니다. 지금은 암호화폐 시장의 발전 속도가 매우 빠르다는 사실에 그저 기뻐하면 됩니다.

Cryptocurrencies Based on DAG

네트워크에 따르면, 블록체인 없이 DAG 크립토를 만들자는 아이디어는 2015년 한 해외 개발자에 의해 처음 제기되었습니다. 그러나 그 프로젝트는 구현되지 않았지만, 그 아이디어만큼은 당시에도 많은 개발자들에게 흥미롭게 느껴졌습니다.

IOTA

아마도 가장 유명한 DAG 코인은 IOTA일 것입니다. 이들은 핵심에 Tangle 기술을 사용하며, 이 기술 역시 DAG를 기반으로 합니다. IOTA와 DAG의 비전은 Tangle로 이어졌습니다. IOTA 그래프의 설계는 더 넓은데, White Paper에 따르면 3D의 방향성 비순환 그래프처럼 보입니다. Tangle에서 각 거래는 네트워크가 무작위로 선택한 이전 거래 두 개를 확인해야 합니다. 또한 DAG와 연결된 이 암호화폐의 알고리즘은 네트워크의 오프라인 부분까지 만들 수 있게 했습니다. 인터넷에 연결되면 이러한 블록은 공통 “블록체인”의 일부가 됩니다. 쉽게 말해, 개발자들은 IoT에 맞게 최적화하여 DAG를 “비틀어” Tangle이라고 부른 것입니다.

Nano

DAG에서 또 다른 유명한 암호화폐는 Nano입니다. 리뷰에서 기억하시겠지만, Nano 프로젝트는 예전에는 다른 이름을 사용했으며 첫 베타 구현은 이미 2014년에 공개되었습니다. Nano는 각 계정이 자체 체인을 가지며 위임된 Proof를 통해 합의에 도달하는 새로운 block-lattice 아키텍처를 사용합니다. 결국 Nano의 block lattice는 전체 프로젝트처럼 DAG를 기반으로 하고 있는 셈입니다. Nano는 고전적인 형태의 최초 DAG 프로젝트 중 하나입니다.

Byteball Bytes

Byteball 암호화폐 프로젝트는 DAG를 활용해 빠른 결제와 금융 데이터 저장을 위한 스마트 계약 생태계를 구축합니다. 여기에는 통화, 소유권, 부채, 주식 등이 포함됩니다. 이것은 블록체인 프로젝트가 아니라 DAG 설계를 기반으로 한 프로젝트이며, 이미 작동 중이고 훌륭하고 사용하기 쉬운 지갑도 갖추고 있습니다. Byteball은 P2P 스마트 계약 측면에서 특히 유용합니다. Byteball 사용자는 위험 없이 조건부 스마트 결제를 사용할 수 있습니다. 수신자가 돈을 받는 조건을 설정하기만 하면 됩니다. 이 조건이 충족되지 않으면 자금은 자동으로 사용자에게 다시 보내집니다. 이는 DAG를 기반으로 한 매우 단순한 알고리즘입니다. 예를 들어, Byteball을 사용하면 플랫폼에서 스마트 계약을 활용해 P2P 보험을 사고팔 수 있습니다.

이 모든 암호화폐는 시장에서 안전하게 거래되고 있으며, 꽤 성공적인 상장을 기록했습니다.

분명히 DAG 기술을 어떤 방식으로든 사용하는 암호화폐는 더 있을 것입니다. 

이 기술에 대한 주요 검증은 아직 모두 앞에 남아 있으며, 지금은 우리에게 많은 새로운 가능성을 약속하고 있습니다. 하지만 아직은 커다란 무언가로 성장할 가능성을 모두 가진 하나의 트렌드에 불과합니다.