비트코인 기반의 확장 가능하고 기밀성 있는 스마트 계약 프로토콜인 RGB에 대한 간략한 분석

배경

비트코인의 성과는 2009년 출시 이후 주목받아 왔습니다. 초당 7개의 거래만 처리할 수 있기 때문에 네트워크는 확장 가능한 스마트 계약을 허용하지 않습니다. SegWit 업그레이드로 비트코인의 블록 크기 제한이 4MB(거래 데이터용 1MB와 증인 데이터용 3MB)로 증가했지만, 여전히 제한이 있습니다. 한편, 비트코인의 영향력이 커짐에 따라 확장성 문제가 더욱 심각해졌습니다. 확장성은 여전히 비트코인 생태계가 직면한 근본적인 과제입니다. 오늘날 실무자들은 다양한 접근 방식으로 해결책을 모색하고 있으며, 주로 다음과 같습니다:

• Liquid, Stacks, Rootstock 등의 사이드체인;
• Lightning Network와 같은 스테이트 채널로, 특정 고빈도 거래를 오프체인에서 처리합니다;
• RGB 및 Bitcoin Script와 같은 비업그레이드 확장 솔루션으로, 비트코인 코드를 수정하지 않습니다;
• Drivechain(BIP300/301)과 같은 업그레이드 기반 확장 솔루션으로, 강력한 마이너 지원이 필요하며 하드 포크를 통해 확장성을 달성합니다.

다양한 접근 방식 중 일부 초기 확장 솔루션들이 다시 주목받고 있습니다. 특히 2022년 말에 유행한 프로토콜인 Nostr는 Lightning Network의 광범위한 채택에 기여했습니다. 동시에 2023년 초에는 Ordinals가 붐을 일으켰습니다. 비트코인과 Lightning Network를 기반으로 하는 스마트 계약 솔루션으로 튜링 완전성, 확장성, 강력한 개인정보 보호를 제공하는 RGB는 올해 4월에 새로운 버전(v0.10)을 출시했습니다.

RGB의 진화

RGB의 기원은 2016년으로 거슬러 올라갑니다. 당시 Peter Todd가 일회용 봉인과 클라이언트 측 검증 개념을 소개했습니다. 이러한 중요한 개념을 바탕으로 2018년에 RGB가 제안되었습니다.

2019년, RGB의 핵심 개발자인 Orlovsky가 RGB 개발을 주도하여 최종적으로 RGB 프로토콜을 구성하는 많은 요소들을 만들었습니다. 또한 스위스에 LNP/BP 협회가 설립되어 관련 표준을 제공하는 데 도움을 주었습니다.

광범위한 개발 노력 끝에 RGB는 2023년 4월에 v0.10 버전을 공개했습니다.

RGB 설계에 대하여

RGB가 확장성과 기밀성을 달성하는 방법은 다음과 같습니다:

클라이언트 측 검증

대부분의 기존 공개 블록체인은 전역 합의 모델에 따라 운영됩니다. 이 모델에서는 모든 노드가 모든 거래를 검증하고, 거래 정보를 서로 공유하며, 통일된 전역 상태를 유지합니다.

그러나 이 모델은 다음과 같은 여러 과제를 제시합니다:

• 모든 계약 상호작용을 검증하는 데 많은 비용이 드는 확장성 제한;
• 높은 비용으로 인한 중앙화된 노드 운영;
• 공개된 거래 정보로 인한 프라이버시 부족.

클라이언트 측 검증(CSV)은 대안적 접근 방식을 제안합니다: 합의 계층이 원장 이벤트와 관련된 암호화 약속만 이행하도록 요구하며, 실제 이벤트 정보(원장)는 블록체인 외부에 저장합니다. Peter Todd의 연구에서 비롯된 이 접근 방식을 "클라이언트 측 검증"이라고 합니다. CSV는 거래 데이터를 체인 외부로 이동시켜 상세 정보를 저장하고 검증하며, 최소한의 정보만 블록체인에 제출합니다. 또한, 거래 데이터는 체인 외부에서 발신자와 수신자 간에만 전송됩니다. 예를 들어, 실제 거래에서는 지갑과 당사자가 계약 데이터에 접근을 요청할 때만 검증이 필요합니다.

CSV의 주요 특징:

• 상세한 거래 정보는 체인 외부에 저장되며 클라이언트에서만 검증됩니다;
• 거래 데이터에 대한 약속만 체인에 저장됩니다;
• 검증은 사용자가 반드시 알아야 하는 거래에만 적용됩니다.

RGB에서 자산 이전의 검증 메커니즘은 비트코인과 크게 다릅니다. 비트코인 네트워크에서 노드는 항상 블록과 멤풀 거래를 다운로드하고 검증하여 최신 UTXO 세트 상태를 획득할 수 있습니다. 새로운 거래를 만났을 때, 비트코인 검증자는 모든 입력이 가장 최신의 UTXO 세트에 존재하는지 확인함으로써 해당 거래 기록의 유효성을 검사합니다.

RGB는 반면에 모든 트랜잭션의 전역 네트워크 브로드캐스트에 의존하여 비트코인 UTXO 세트와 동등한 것을 만들지 않습니다. 이는 들어오는 결제를 받을 때 RGB 클라이언트가 마지막 상태 전환이 유효한지 확인해야 할 뿐만 아니라 발행 계약의 제네시스 상태까지 모든 이전 상태 전환에 대해 동일한 유효성 검사를 수행해야 함을 의미합니다. RGB의 이러한 상향식 트랜잭션 기록 검증은 또한 이중 지출 공격으로부터 보호합니다.

RGB는 관련 트랜잭션만 검증함으로써 확장성을 개선합니다. 그러나 이러한 접근 방식은 데이터 가용성 부족과 관련된 문제를 초래할 수 있으며, 결제 유효성 검사를 최적화하기 위해 데이터 공유가 필요할 수 있습니다.

비트코인 기반 일회용 봉인

물리적 일회용 봉인은 저장 및 배송 중 변조를 감지하는 데 일반적으로 사용되는 고유 번호가 매겨진 플라스틱 타이입니다. 예를 들어, 배송 중에 선적 컨테이너의 문이 열렸는지 알 수 있게 해줍니다. 디지털 일회용 봉인은 메시지 위에 디지털 봉인을 닫아 한 번만 사용할 수 있게 하여 판매자가 동일한 자산을 두 번 판매하는 것을 불가능하게 만듭니다.

신뢰할 수 있는 엔티티를 사용하여 디지털 봉인의 개폐를 인증하는 대신, 비트코인의 미사용 트랜잭션 출력(UTXO)을 봉인으로 사용할 수 있습니다. UTXO는 생성될 때 닫히고 사용될 때 열리는 봉인으로 볼 수 있습니다. 비트코인의 합의 규칙에 따라 출력은 한 번만 사용할 수 있으므로 봉인은 한 번만 열 수 있습니다. 이런 방식으로 일회용 봉인은 비트코인의 UTXO를 오프체인 계약 상태와 연결하여 오프체인 RGB 트랜잭션을 통해 다음 상태 전환을 실행할 수 있게 합니다(봉인을 닫음). 선적 컨테이너를 보호하는 데 사용되는 물리적 일회용 봉인과 유사하게, 디지털 일회용 봉인은 이중 지출을 방지하기 위해 정보를 정확하게 봉인하는 고유한 객체입니다.

간단한 비유를 들어보겠습니다: UTXO를 각기 다른 금액이 적힌 일련의 수표로 생각할 수 있습니다. 지불할 때, 본질적으로 누군가에게 현금화되지 않은 수표로 지불하는 것입니다. 또한, 수표의 남은 잔액은 새로운 수표 형태로 다시 귀하에게 돌아갑니다. 이 시나리오에서 단일 사용 봉인은 수표의 추가 정보란에 특정 이체 기록을 추가합니다. 수표는 한 번만 현금화할 수 있으므로, 이 접근 방식은 이중 지출을 방지합니다.

Alice, Bob, Dave 사이에서 이 과정이 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다:

1. 우선, Alice는 총 공급량이 1억인 RGB 자산(예: USDT Tether 또는 USDT)을 발행하고, 유효한 수표(수표 A)의 추가 정보란에 약정 정보를 추가했습니다. 수표 발행자는 이 추가 정보를 고려할 필요가 없으며, 수표 A는 Alice의 소유이고 현금화되지 않은 상태라면 어떤 액면가도 가질 수 있습니다.
2. Alice가 Bob에게 1천만 USDT를 이체하고자 할 때, 그녀는 수표 A를 현금화하고 추가 정보란에 1천만 USDT는 Bob이 소유한 새로운 수표(수표 B)로 이동하고, 나머지 9천만 USDT는 Alice가 소유한 또 다른 새로운 수표(수표 C)로 이동한다고 표시해야 합니다.
3. Bob이 Dave에게 1천만 USDT를 이체하고자 한다면, 그는 수표 B를 현금화하고 추가 정보란에 1천만 USDT가 Dave가 소유한 새로운 수표(수표 D)로 이동한다고 기록해야 합니다.
4. 이후의 각 이체에 대해 동일한 과정이 반복됩니다. 더 구체적으로, 이전 소유자는 금액의 일부를 새로운 수령인에게 배서하고, 수령인은 자산 이체의 전체 내역을 확인합니다. 유통되는 수표와 유사하게, 각 이체는 새로운 수표를 생성하며, 각 수표는 한 번만 현금화될 수 있습니다(UTXO). 한편, 오래된 수표(UTXO)는 무효가 되어 상태가 후퇴하지 않고 전진만 할 수 있게 하며, 이는 또한 이중 지출을 방지합니다. 이렇게 온체인 기록은 암호화폐 자산의 상태 변경을 신뢰성 있게 반영합니다.

RGB는 위에서 설명한 비트코인 기반의 일회용 인장 모델을 사용합니다. 이는 RGB 거래가 발생할 때 송신자가 이전되는 권리를 정의하는 계약의 상태 전환을 생성한다는 것을 의미합니다. 토큰의 경우를 살펴보겠습니다. 먼저, 계약 발행자는 자산 이름, 총 공급량, 공급량을 이동할 수 있는 권리를 가진 UTXO와 같은 계약 세부 사항을 정의하는 초기 상태를 설정합니다. 그런 다음 자산이 처음 이전될 때, 첫 번째 UTXO의 소유자는 어떤 새로운 UTXO가 이제 자산을 소유할지 정의하는 상태 전환을 생성할 수 있습니다. RGB는 UTXO가 한 번만 사용될 수 있다는 메커니즘을 활용하여 상태 전환을 달성하며, 이를 통해 암호화 자산의 이전과 소유권 변경을 신뢰성 있게 정의하고 추적할 수 있습니다.

RGB는 모든 거래 정보를 비트코인 네트워크 밖에 유지하며, 오직 송신자와 수신자 사이에서만 이를 전송합니다. 한편, 커밋먼트 데이터는 비트코인 UTXO에 고정됩니다. UTXO가 한 번 사용되면 동일한 방식으로 다시 사용될 수 없으며, 이는 계약의 변경을 의미합니다.

RGB는 이중 지출로부터 보호하기 위해 비트코인 블록체인을 활용하며, 이는 이동되는 권리를 소유한 UTXO를 사용하는 비트코인 거래 내에 각 RGB 상태 전환을 커밋함으로써 달성됩니다. 하나의 비트코인 거래에 여러 상태 전환을 포함할 수 있지만, 각 상태 전환은 한 번만 제출될 수 있습니다(그렇지 않으면 이중 지출이 가능할 것입니다). 하나의 커밋먼트에 여러 상태 전환을 포함할 수 있도록 하기 위해, 상태 전환은 여러 번 집계된 후 Taproot 또는 OP_RETURN을 통해 비트코인 거래에 제출됩니다. 비트코인 거래에 여러 커밋먼트가 존재하는 경우, RGB 검증 규칙에는 첫 번째 커밋먼트만 관련이 있으며 나머지는 무시되어 이중 지출 시도가 무의미해집니다.RGB의 주요 특징

확장성

• 모든 로직을 온체인에 유지하는 대체 프로토콜과 비교하여 CSV는 데이터를 오프체인에 보관하여 비용과 계산 부하를 줄입니다;
• RGB는 코드 수정이나 복잡한 온체인 트랜잭션 없이 비트코인에서 즉시 사용할 수 있습니다;
• RGB는 라이트닝 네트워크를 지원합니다.

프라이버시

• 제3자는 RGB 트랜잭션이나 단일 사용 씰을 관찰할 수 없습니다;
• RGB는 블라인드 UTXO를 특징으로 합니다. 블라인드 UTXO는 UTXO와 무작위 블라인딩 비밀의 연결에 대한 해시로 구성됩니다. 이렇게 하면 발신자는 자산이 어디로 갔는지 모르고, 새로운 수신자는 자산을 사용할 때만 블라인드 UTXO를 검증할 수 있습니다;
• RGB는 또한 Bulletproof라는 제로 지식 메커니즘을 사용합니다. 이 메커니즘에서 자산 소유자는 이전에 자산을 소유했던 모든 UTXO를 볼 수 있지만, 각 상태 전환에서 전송된 자산의 양을 볼 수 없습니다.

RGB의 다양한 기능과 사용 사례

스키마

발행자는 특정 사용 사례를 대상으로 하는 계약 템플릿 역할을 하는 RGB 스키마를 사용할 수 있습니다.

다음은 몇 가지 예시입니다:

• RGB20 대체 가능 자산 발행
• RGB21 대체 불가능 자산 발행
• RGB22 분산형 디지털 신원
• RGB23 감사 가능한 데이터를 위한 검증 가능한 고유 이력 로그
• RGB24 분산형 글로벌 도메인 네임 시스템
• RGB25 수집 가능 자산 발행

누구나 RGB 개발자의 허가를 요청하지 않고 다양한 애플리케이션에 대한 자체 스키마를 개발할 수 있습니다. 그러나 대부분의 사용 사례는 몇 가지 주요 스키마로 커버될 수 있을 것으로 예상됩니다.

AluVM

RGB는 특별히 설계된 레지스터 기반 RISC 가상 머신인 AluVM을 사용합니다. AluVM은 튜링 완전하며 기존 블록체인 기반 시스템과 동일한 가용성 보장으로 전역 상태를 운영할 수 있습니다. EVM과 유사하게 AluVM은 라이트닝 네트워크 위에 RGB 노드를 중첩하는 아키텍처를 특징으로 하며, RGB 노드에 RGB 클라이언트를 포함합니다.

라이트닝 네트워크와 완벽히 호환

특정 토큰의 결제 채널을 라이트닝 네트워크에 연결함으로써 RGB 자산은 일반 라이트닝 네트워크 결제와 동일한 사용자 경험과 보안 가정을 제공할 수 있습니다. 이는 저비용, 빠르고 안정적인 결제를 보장하며 사용자, 개발자, 라이트닝 노드 운영자를 포함한 전체 생태계에 이익이 될 수 있습니다.

다른 솔루션과의 비교

RGB VS TARO

TARO(현재 Taproot Assets)는 Taproot가 지원하는 Taro 프로토콜로, 2022년 4월 Lightning Labs가 7천만 달러의 시리즈 B 자금을 조달한 후 소개되었습니다.

RGB와 TARO 모두 CSV를 기반으로 합니다. 두 기술이 유사한 설계를 공유하고 있어 일부는 TARO가 RGB에서 영감을 받았다고 주장하기도 합니다. 그러나 현재는 각각 다른 측면에 집중하는 것으로 보입니다: TARO는 토큰에 집중하는 반면, RGB는 스마트 계약 기능 구현을 목표로 합니다.

다른 비트코인 솔루션과의 비교

BIP300과 BIP301을 기반으로 하고 하드 포크가 필요한 Drivechain과 달리, RGB는 비트코인의 기본 계층에서 수정이 필요 없이 기존 비트코인 기술 및 잠재적인 미래의 소프트 포크와 호환됩니다.

Ordinals는 모든 데이터를 블록체인에 기록하는 반면, RGB는 데이터 커밋만 체인에 유지합니다. UTXO가 제공하는 보안을 고려할 때, RGB는 온체인 공간을 최소한으로 사용하여 라이트닝 네트워크와 원활하게 통합될 수 있습니다.

RGB VS 롤업

롤업은 이더리움 스케일링 솔루션으로, 사용자가 이더리움의 스마트 계약에 자금을 예치한 후 동일한 롤업 내의 다른 사용자와 거래할 수 있게 합니다. 이러한 거래들은 주기적으로 집계되어 블록체인에 제출됩니다.

• 또한, RGB는 독립적인 블록체인이 아닙니다. 도전 과제로는 RGB 생태계가 아직 초기 단계에 있다는 점입니다. 인프라는 이미 구축되어 있지만, 생태계는 현재 기본적인 애플리케이션만을 제공하고 있으며, RGB가 개발자 도구와 사용자 기반을 확장하는 데에는 시간이 걸릴 수 있습니다.
• RGB 클라이언트는 대량의 데이터를 저장하며, 검증을 위한 오프체인 데이터가 손실되면 지출이 불가능해집니다. 따라서 키뿐만 아니라 다른 정보도 저장해야 합니다. 더욱이 비트코인과 다른 글로벌 합의 시스템과는 달리, RGB 클라이언트는 전 세계의 모든 거래를 보거나 검증할 필요가 없습니다. 대신 자신의 지갑과 관련된 거래만 검증하면 됩니다. 이는 각 클라이언트가 검증해야 하는 데이터의 양을 크게 줄여 전체 시스템의 확장성을 높입니다. 결제 시 대량의 데이터를 검증하는 것이 느린 검증으로 인해 거래 속도를 저하시킬 수 있어 문제가 될 수 있지만, 이는 거래 내역이 길어질 때만 문제가 됩니다. 그럴 경우, 새로운 데이터 가용성 계층이 필요하게 되며, 이를 통해 클라이언트가 특정 계약의 상태 전이 데이터를 자발적으로 공유할 수 있게 됩니다. 이렇게 함으로써 미래의 수신자들은 거래 내역의 일부를 미리 검증하기 시작할 수 있습니다.
• 인기 있는 CSV 토큰의 경우, 광범위한 채택으로 인해 검증 비용이 증가할 수 있습니다.
• RGB는 커뮤니티 주도의 개발이며 팀의 성실한 연구에 의존하고 있어, 진행 속도가 느리고 시장 홍보가 제한적입니다.

개발자 학습 곡선: 비트코인 지식 외에도 개발자들은 RGB의 상태 전이와 계약에 대해 계속 정보를 습득해야 합니다.

생태계 프로젝트

DIBA

웹사이트: https://diba.io/

DIBA는 RGB 스마트 계약 프로토콜을 사용하는 비트코인 NFT 마켓플레이스입니다.

Cosminmart

웹사이트: https://www.cosminmart.com/

Cosminmart는 RGB 프로토콜을 기반으로 한 생태계로, 지갑, 마켓, 런치패드, 브라우저 등의 기능을 제공합니다.

Mycitadel

웹사이트: https://mycitadel.io/

Mycitadel은 다중 서명, 시간 제한 지출 조건, Taproot 등 다양한 기능을 갖추고 있습니다.

Bitmask

웹사이트: https://bitmask.app/

Bitmask는 지갑 확장 프로그램입니다.

CoinEx 정보

2017년에 설립된 CoinEx 는 암호화폐 거래를 더욱 쉽게 만들기 위해 노력하는 글로벌 암호화폐 거래소입니다. 이 플랫폼은 200개 이상의 국가 및 지역에서 500만 명 이상의 사용자에게 현물 및 마진 거래, 선물, 스왑, 자동화된 마켓 메이커(AMM 계정), 자산 관리 서비스 등 다양한 서비스를 제공합니다. 평등하고 존중받는 암호화폐 환경을 만들고자 하는 초기 의도로 설립된 CoinEx는 사용하기 쉬운 제품과 서비스를 제공하여 모든 사람이 암호화폐 거래에 접근할 수 있도록 전통적인 금융 장벽을 해체하는 데 전념하고 있습니다.

참고문헌

https://hackernoon.com/top-4-directions-of-bitcoin-ecosystem-scalability

https://docs.rgb.info/

https://github.com/RGB-WG/blackpaper/blob/master/README.md

https://docs.lightning.engineering/the-lightning-network/taproot-assets

https://docsend.com/view/he8x9erkjmphphvn