[블록체인] 이더리움 Transaction, smart contract

Byzantine Fault Tolerance

• 분산 시스템에서 컴퓨터의 일부가 고의로 작동하거나 악의적인 행동을 할 때에도 전체 시스템이 안전하게 동작하는 방법을 제공하는 알고리즘이다

PeerReview

1. 노드 E는 클라이언트 D를 위해 객체를 저장한다
2. 노드 E는 클라이언트 B에게 숨기려고 시도한다
3. 두 클라이언트는 E에서 얻은 인증자를 브로드 캐스트한다
4. 나중에 A는 E를 감사하고 불일치를 발견하며 E를 드러낸다
5. 마침내 노드 A는 E에 대한 증거를 브로드캐스트하여 다른 노드가 E를 드러낼 수 있도록 한다

pBFT

• 모델이 작동하려면 네트워크의 악의적인 노드가 특정 기간에 전체 노드의 1/3과 동시에 동등하거나 초과하지 않아야 한다
• pBFT합의의 각 라운드는 4단계로 구성된다
  • 클라이언트는 서비스 작업을 호출하기 위해 리더 노드에 요청
  • 리더 노드는 요청을 백업 노드에게 멀티캐스트

이더리움 합의 알고리즘

• 검증자 참여: 검증자로 참여하려면 32ETH를 예치하고, 실행 합의 검증자 클라이언트를 실행해야한다
• 활성화 큐: 예치한 후 사용자는 활성화 큐에 참여하여 네트워크에 참여하는 새로운 검증자의 속도를 제한한다
• 검증자 역할: 활성화된 검증자는 이더리움 네트워크에서 피어로부터 새로운 블록을 수신한다. 거래는 블록에 포함될 수 있는지 확인하기위해 재실행되고 블록 서명이 확인된다. 그런 다음 검증자는 블록에 대한 찬성을 네트워크에게 전송한다
• Staking
  • 블록체인 네트워크에서 자신이 가진 일정량의 암호화폐를 걸어두고, 이를 통해 네트워크의 운영에 참여하여 보상을 받는 프로세스를 의미한다
  • 32이더 스테이킹
  • 랜덤 밸리데이터 선정
  • 블록 제안 및 검증: 선택된 밸리데이터는 새로운 블록을 생성하고 이를 검증한다
  • 보상 및 벌칙: 밸리데이터는 블록 생성에 성공하면 보상을 받고, 부정행위 시 일부 또는 전체 스테이킹 자산을 잃을 수 있다

이더리움 pos

일정 기간을 에포크라고 하며, 에포크는 여러 슬롯으로 나누어진다

벨리데이터는 슬롯에서 블록을 생성하거나 확인하게 된다

1. 트랜잭션 생성 및 서명
   1. 사용자는 자신의 지갑에서 새로운 트랜잭션을 생성
   2. 사용자는 개인 키를 사용하여 트랜잭션을 서명
2. 트랜잭션 검증
   1. 사용자가 생성한 트랜잭션은 네트워크에 브로드캐스트된다
   2. 노드들은 이 트랜잭션을 검증하고, 서명이 유효하며 잔액이 충분한 경우에만 허용
3. 블록제안
   1. 벨리데이터 선출:
      1. 에포크(일정 기간) 시작 시, 스테이킹된 사용자들 중에서 일부가 벨리데이터로 선출
      2. 벨리데이터는 해당 에포크 동안 블록 생성에 참여할 권한을 얻게 된다
4. 블록 생성
   1. 선출된 벨리데이터는 새로운 블록을 생성한다
5. 블록검증
   1. 벨리데이터는 생성한 블록을 다른 노드들에게 브로드캐스트한다
   2. 다른 벨리데이터들은 이 블록을 검증하고 합의한다
6. 블록최종화

포크 선택

• 포크란: 이더리움 블록체인에서 여러 블록이 동시에 생성되는 현상
• 포크 선택 알고리즘(LMD-GHOST): 이 알고리즘은 각 노드가 블록에 대한 확인을 수집하고 블록의 가중치를 계산하여 블록체인의 가장 긴 유효한 가지를 선택한다

FINALITY

• 최종성이란? 블록이 한번 최종화되면 해당 블록은 더이상 변경될 수 없다는 개념이다
• 이더리움에서는 에포크의 시작에서 체크포인트가 만들어지며, 두 체크포인트 쌍에 대한 투표가2/3이상인 경우 해당 체크포인트가 최종화된다
• 거래가 “finality”를 갖는다는 것은 해당 거래가 포함된 블록이 큰 양의 ETH를 소모하지 않고는 변경될 수 없을 때를 의미
• Pos Ethereum에서는 이를 체크포인트 블록을 사용하여 관리한다. 각 epoch의 첫번째 블록은 체크포인트이다
• validators는 유효하다고 생각하는 체크포인트 쌍에 투표한다. 해당 쌍이 전체 예치된 ETH의 삼분의 이 이상을 나타내는 투표를 받으면 체크포인트가 업그레이드 된다

Inactivity Leak

• 이더리움 pos에서는 네트워크가 최종화를 못 이룰 경우를 대비해 비활동 누출 메커니즘이 도입되었다
• 비활동 누출 작동 원리: 네트워크가 최종화를 못 이룰 경우, 비활동 누출이 활성화된다.이때, 특정 기간 동안 스테이킹된 이더리움이 일부 소멸된다

crypto-economic security of pos

이더리움 Transactions

• 단지 은행거래와 같아 - 심플하고 효율적
• 이더리움 Accounts
  • 외부 소유 계정(EOA): 개인키를 가진 누구나 컨트롤할 수 있음
  • 계약 계정: 네트워크에 배포된 스마트 계약으로 코드에 의해 제어됨
  • 차이점
• 트랜잭션은 계정에서 암호화된 서명된 명령으로 시작
• 트랜잭션은 EVM(이더리움 가상 머신)의 상태를 변경하는 암호화된 서명된 명령이다

Types of transactions

• 일반거래
• 계약 배포 거래
• 계약 실행 거래

On gas

• 스마트 계약과 트랜잭션 처리를 위한 특정 단위
• 가스 수수료= (baseFeePerGas+maxpriorityFeePerGas) * 가스 제한
• 발신자 계정에서 1ETH를 수신자인 엘리스에게 전송하기 위해 bob이 190 gwei의 baseFeePerGas 및 10 gwei의 maxpriorityFeePerGas로 다음과 같은 수수료를 지불해야 한다
  • (190 + 10) * 21000 = 4,200,000 gwei 또는 0.0042 ETH

스마트 컨트랙트 소개:

• 스마트 컨트랙트란?
  • 스마트 컨트랙트는 계약 조건을 컴퓨터 코드로 디지털화하여 계약 조건이 충족될 때 자동으로 실행되도록 하는 것입니다.
  • 블록체인에 저장된 컴퓨터 프로그램으로, 전통적인 계약을 디지털로 변환하는 데 사용됩니다.
  • 스마트 컨트랙트는 매우 논리적으로 작동하며 "만약 이면 그것" 구조를 따릅니다. 이는 프로그래밍된 대로 동작하며 변경할 수 없다는 것을 의미합니다.
  • 닉 샤보(Nick Szabo)는 1994년에 "스마트 컨트랙트"라는 용어를 만들었습니다.
• 계약의 특성:
  • 자동 실행:
    • 스마트 컨트랙트의 가장 큰 이점 중 하나는 계약 조건이 충족되면 결과가 자동으로 실행된다는 것입니다.
    • 인간이 결과를 실행하기 위해 기다릴 필요가 없습니다.
    • 예를 들어 어린이를 위해 자금을 에스크로에 보관하는 스마트 컨트랙트를 작성할 수 있습니다. 특정 날짜 이전에 자금을 인출하려고 하면 스마트 컨트랙트가 실행되지 않습니다.
  • 예측 가능한 결과:
    • 인간 요소는 전통적인 계약에서 가장 큰 결함 중 하나입니다.
    • 예를 들어 두 명의 판사가 전통적인 계약을 각기 다른 방식으로 해석할 수 있습니다. 그들의 해석은 서로 다른 결정과 다른 결과로 이어질 수 있습니다.
    • 스마트 컨트랙트는 다양한 해석의 가능성을 제거합니다. 대신 스마트 컨트랙트는 코드 내에서 작성된 조건에 따라 정확히 실행됩니다.
  • 공개 기록:
    • 스마트 컨트랙트는 감사 및 추적에 유용합니다. 이더리움 스마트 컨트랙트는 공개 블록체인에 있으므로 누구나 자산 이전 및 관련 정보를 즉시 확인할 수 있습니다.
    • 예를 들어 누군가가 당신의 주소로 돈을 보냈는지 확인할 수 있습니다.
  • 개인 정보 보호:
    • 스마트 컨트랙트는 개인 정보를 보호할 수도 있습니다.
    • 이더리움은 익명의 네트워크이므로 거래가 사용자의 고유한 암호화 주소에 공개적으로 연결되고 사용자의 신원은 공개되지 않습니다.
  • 가시적인 조건:
    • 마지막으로, 계약처럼 스마트 컨트랙트의 조건을 서명하기 전(또는 상호 작용하기 전)에 확인할 수 있습니다.
    • 더 나아가 계약 내의 조건이 공개적으로 투명하게 표시되므로 누구나 그 내용을 검토할 수 있습니다.

스마트 컨트랙트 사용 사례:

• 스마트 컨트랙트는 사실상 다른 컴퓨터 프로그램이 할 수 있는 모든 일을 수행할 수 있습니다.
• 계산 수행, 통화 생성, 데이터 저장, NFT 발행, 통신 전송 및 그래픽 생성과 같은 다양한 실제 예제들이 있습니다.
• 몇 가지 인기 있는 실제 사용 사례:
  • Stablecoins(스테이블코인): 안정적인 가치를 유지하는 암호화폐.
  • 고유 디지털 자산 생성 및 분배:
  • 자동 및 개방형 통화 거래소:
  • 탈중앙화된 게임:
  • 자동으로 지급되는 보험 정책:
  • 맞춤형, 상호 운용 가능한 통화 생성:

스마트 컨트랙트 언어:

• 이더리움에서는 상대적으로 개발자 친화적인 언어로 스마트 컨트랙트를 프로그래밍할 수 있습니다.
• 두 가지 주요 언어는 다음과 같습니다:
  • Solidity(솔리디티):
    • 스마트 컨트랙트를 구현하기 위한 객체 지향, 고수준 언어.
    • C++에 큰 영향을 받은 중괄호 언어.
    • 정적으로 타입이 지정됨(변수의 유형은 컴파일 시간에 알려짐).
    • 상속 지원, 라이브러리 지원 및 복잡한 사용자 정의 유형을 지원합니다.
  • Vyper(바이퍼):
    • 파이썬 스타일의 프로그래밍 언어.
    • 강력한 유형 지정.
    • 작고 이해하기 쉬운 컴파일러 코드.
    • 스마트 컨트랙트를 더 안전하고 감사하기 쉽게 만들기 위해 Solidity보다 적은 기능을 지원합니다. (상속, 재귀 호출, 무한 길이 루프 등은 지원되지 않음)

스마트 컨트랙트 예시:

• Remix(레믹스):
  • Remix IDE는 이더리움과 유사한 블록체인을 위해 스마트 컨트랙트를 개발, 배포 및 관리할 수 있게 해줍니다.
  • Remix에서의 스마트 컨트랙트 예시

이를 통해 스마트 컨트랙트의 개념, 특성, 사용 사례 및 프로그래밍 언어에 대한 이해를 얻을 수 있습니다.