병렬 처리란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

블록체인 분야에서 병렬 처리는 여러 거래를 동시에 처리하는 방법입니다. 병렬 처리의 종류에는 거래 수준 병렬 처리, 블록 수준 병렬 처리, 스마트 계약 병렬 처리가 포함됩니다. 병렬 처리의 장점으로는 거래 처리 속도 향상, 확장성 개선, 가스 비용 절감 등이 있습니다.

소개

효율적인 거래 처리는 블록체인 네트워크의 처리량을 향상시키고 블록체인 확장성 문제를 해결하는 데 중요합니다. 이 기사에서는 병렬 처리의 기본 개념, 작동 원리, 일반적인 유형 및 잠재적 이점을 살펴보겠습니다.

병렬 처리란?

병렬 처리(병렬 거래 실행)는 여러 작업을 동시에 처리하는 방법입니다. 병렬 처리는 컴퓨터 과학에서 여러 프로세스를 동시에 실행하는 것을 의미하는 병렬 컴퓨팅과 밀접한 관련이 있습니다.

병렬 처리는 어떻게 작동하나요?

병렬 처리는 네트워크 데이터를 동시에 여러 거래를 검증할 수 있도록 조직합니다. 거래를 순차적으로(하나씩) 처리하는 대신 여러 거래를 동시에 검증하는 방식입니다. 거래 실행 작업은 여러 노드에 분산됩니다. 각 노드는 거래 부하의 다른 부분을 처리하여 처리 시간을 단축하고 네트워크 혼잡을 줄입니다.

병렬 거래 처리에서는 네트워크가 특정 거래 그룹의 유효성을 검증한 결과를 나타내는 여러 가능한 상태를 동시에 검토합니다. 이를 통해 네트워크는 거래가 공식적으로 원장에 기록되기 전에 거래의 잠재적 영향을 평가할 수 있습니다. 이러한 평가 후, 노드들은 이러한 병렬 검증의 집합적인 결과를 반영하는 공통 상태에 합의합니다.

병렬 처리 모델

블록체인 병렬 처리에는 낙관적 병렬 처리와 상태 접근 병렬 처리 두 가지 주요 유형이 있습니다.

1. 낙관적 병렬 처리: 낙관적 병렬 실행 모델에서는 네트워크가 초기 정렬 단계를 건너뛰고 거래를 동시에 직접 처리합니다. 이 접근 방식은 대부분의 대기 중인 거래가 독립적이라고 가정하고, 실행 후 상호 의존적인 거래를 찾아 수정하는 방법을 사용합니다. 즉, 처음에는 관련이 없는 것으로 간주된 거래들이 실제로 서로 영향을 미친다면, 시스템은 모든 데이터의 정확성을 보장하기 위해 이를 조정합니다.
2. 상태 접근 병렬 처리: 상태 접근 병렬 실행 모델은 거래가 네트워크 상태에 미치는 영향을 기준으로 거래를 분류하는 것으로 시작합니다. 예를 들어 특정 스마트 계약 또는 계정과의 상호 작용을 기준으로 분류합니다. 이는 충돌 없이 병렬로 처리할 수 있는 거래를 식별하는 데 도움이 됩니다. 서로 상호 작용하지 않는 거래는 동시에 실행됩니다. 반대로 유사한 상태 요소에 영향을 미치는 거래는 특정 순서에 따라 처리되며, 가스 비용을 기준으로 우선 순위를 정합니다.

병렬 처리의 종류

거래 수준 병렬 처리

거래 수준 병렬 처리는 여러 거래를 동시에 처리할 수 있게 합니다. 이는 네트워크의 처리량을 증가시켜 초당 거래 수(TPS)를 높이고, 거래 확인에 필요한 시간을 줄여 네트워크의 전체 응답성을 향상시킵니다. 이러한 병렬 처리는 빠른 처리 시간이 중요한 고수요 블록체인에 특히 유용합니다.

거래 수준 병렬 처리에는 몇 가지 도전 과제도 있습니다. 예를 들어, 거래를 동시에 처리하면 데이터 의존성이 생길 수 있으며, 이는 한 거래의 출력이 다른 거래에 영향을 미치는 경우입니다. 이를 위해 일관성과 신뢰성을 보장하기 위해 복잡한 데이터 관리 전략이 필요합니다.

블록 수준 병렬 처리

블록 수준 병렬 처리는 블록을 동시에 생성하고 검증하는 것을 포함하여 네트워크의 확장성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 여러 블록을 동시에 처리함으로써 블록체인이 더 많은 거래를 수용하고 잠재적인 네트워크 혼잡을 방지하는 데 도움이 됩니다.

하지만 블록 수준 병렬 처리는 블록체인의 보안을 손상시키지 않도록 신중하게 구현해야 합니다. 또한 블록 수준 병렬 처리는 더 많은 컴퓨팅 자원을 요구하여 네트워크 노드의 하드웨어 요구 사항을 증가시킵니다. 이는 일부 사용자가 네트워크에 참여할 수 있는 능력을 제한하여 탈중앙화와 접근성을 부정적으로 영향을 미칠 수 있습니다.

스마트 계약 병렬 처리

스마트 계약 병렬 처리는 여러 스마트 계약을 병렬로 실행하는 것을 의미합니다. 이는 DApp의 성능을 향상시켜 확장성과 응답성을 개선할 수 있습니다.

스마트 계약을 병렬로 실행하는 여러 메커니즘이 있습니다. 예를 들어, 낙관적 롤업은 거래를 오프체인에서 실행하고 블록체인과 상호 작용하여 거래를 최종화함으로써 메인 체인의 부하를 줄입니다. 이더리움의 발리디움(Validium) 확장 솔루션은 오프체인 계산과 함께 영지식 증명을 결합하여 스마트 계약 애플리케이션에 확장성과 프라이버시를 제공합니다.

병렬 처리의 장점

높은 거래 처리 속도

여러 노드에 작업을 분산하면 거래 실행 시간이 단축되어 거래 처리 속도가 향상됩니다. 병렬 처리를 사용하는 네트워크는 순차 처리 모델을 사용하는 네트워크보다 더 효율적입니다.

확장성

병렬 처리는 거래 검증을 여러 노드에 분산하여 블록체인 확장성 문제를 해결합니다. 이는 처리 속도를 높이고 수평 확장을 지원합니다. 수평 확장은 네트워크가 수요 변동에 따라 노드를 추가하거나 제거할 수 있게 합니다.

가스 비용 절감

병렬 처리는 거래를 노드 하위 그룹에 할당하여 수수료를 줄입니다. 이는 각 거래를 모든 노드가 검증하는 순차 처리에 비해 비용이 적게 듭니다. 또한 거래 속도가 빨라지면 노드 간의 경쟁이 줄어들어 거래 수수료가 더욱 낮아집니다.

마무리

병렬 처리는 여러 거래를 동시에 처리하는 방법입니다. 병렬 처리는 거래 처리 속도 향상, 확장성 개선, 수수료 절감 등 여러 장점을 제공합니다. 미래에는 병렬 처리가 샤딩과 같은 다른 확장 솔루션과 결합되어 블록체인 네트워크의 확장성을 더욱 높일 수 있을 것입니다.