쿼크체인

쿼크체인, 어렵지 않아요 거래를 엄청 빠르게 처리하려는 블록체인 이야기

1. 쿼크체인이 뭔가요?

쿼크체인(QuarkChain)은 블록체인이라는 기술이 공통으로 겪는 한 가지 약점을 해결하려고 만든 네트워크예요. 그 약점은 '확장성', 즉 거래를 많이 몰아넣으면 처리 속도가 느려진다는 문제예요. 쿼크체인은 샤딩이라는 기술(일을 여러 조각으로 나눠서 동시에 처리하는 방법)을 써서 1초에 100만 건이 넘는 거래를 처리하는 걸 목표로 내세워요. 여기서 '초당 거래 처리량'을 영어로 TPS라고 불러요. 이렇게 빠르고 안전하게 디앱(블록체인 위에서 돌아가는 앱)을 돌리는 게 목표예요.

쿼크체인은 누구나 허락 없이 참여할 수 있는 네트워크를 지향해요. 이걸 P2P 방식의 '퍼미션리스(permission-less, 허가가 필요 없는)' 네트워크라고 불러요. 많은 블록체인 앱들이 기존 네트워크가 느려서 제 실력을 못 낸다는 문제의식에서 출발했어요.

쿼크체인에서 쓰는 자체 토큰(코인)의 이름은 QKC예요. 코인게코라는 사이트에서는 이 코인을 인프라(Infrastructure) 그리고 이더리움 생태계로 분류해요. 프로그램의 설계도인 소스 코드는 누구나 볼 수 있게 공개되어 있고, 파이썬으로 만든 버전(pyquarkchain)이 깃허브에 올라와 있어요.

이렇게 보면 쉬워요 · 계산대 한 곳에 줄이 길게 늘어선 마트에서, 계산대를 여러 개 열어 손님을 나눠 받는 것과 비슷해요.

2. 왜 이 프로젝트가 나왔나요?

쿼크체인은 주요 블록체인들이 다 같이 겪는 '확장성(scalability)' 문제, 그러니까 규모를 키우면 느려지는 문제를 정면으로 겨냥해요. 개발팀은 많은 앱들이 기존 네트워크의 낮은 처리 속도 때문에 쓸모를 제대로 못 펴고 있다고 봤어요. 이 문제만 풀면 블록체인을 쓸 수 있는 곳이 훨씬 넓어진다고 판단한 거예요.

개발팀은 이 문제를 급하게 풀어야 한다고 봐요. 모두가 하나의 정답에 합의할 때까지 마냥 기다리기보다, 서로 다른 해법을 실제로 내놓고 경쟁시키는 게 낫다는 생각이에요. 이 과정에서 커뮤니티가 하드 포크(네트워크가 규칙을 바꾸며 두 갈래로 갈라지는 것)를 통해 나뉘면서 가장 잘 작동하는 방식을 찾아간다고 봐요. 쿼크체인은 이런 생각 아래 내놓은 하나의 확장성 해법이에요.

3. 두 층으로 나눈 구조란?

쿼크체인의 핵심은 블록체인을 두 개의 층으로 나눈 구조예요. 거래를 '처리하는 일'과 '최종 확정하는 일'을 서로 떼어놔서, 아래층(레이어)에서 여러 거래를 동시에 처리하는 걸 최대한 늘리도록 설계했어요.

1계층(샤드)은 거래를 나눠서 처리하는 여러 개의 샤딩 블록체인(샤드)이에요. 각 샤드가 서로 다른 거래를 동시에 처리하니까 전체 처리량이 늘어나요. 또 부하(몰리는 일의 양)가 바뀌면 샤드를 다시 나누는 '재샤딩(resharding)'도 할 수 있어서 유연하게 늘릴 수 있어요.

2계층(루트 체인)은 1계층 샤드들이 만든 블록을 최종적으로 확정(confirm)해 주는 루트 블록체인이에요.

이 설계의 특징은 위쪽 루트 계층은 그대로 두고 아래쪽 샤드만 다시 구성할 수 있다는 점이에요. 즉 위층의 안정성은 그대로 지키면서, 아래 샤드만 필요할 때 늘리거나 다시 쪼갤 수 있어서 네트워크가 커질 때 유연하게 대응해요.

이렇게 보면 쉬워요 · 1층에서 여러 창구가 서류를 동시에 받아 적고, 2층에서 그 서류를 최종 도장 찍어 확정하는 관공서를 떠올리면 돼요.

4. 채굴로 어떻게 안전을 지키나요?

쿼크체인은 시장 기반 협력 채굴(market-driven collaborative mining)이라는 방식으로 안전을 지켜요. 이건 참여자들이 자기 이익을 따라 움직이게 유인을 설계하는 방법인데, 게임 이론(사람들이 서로의 선택을 보고 어떻게 행동할지 따지는 이론)에 바탕을 두고 있어요. 이 설계로 전체 채굴 능력(해시파워)의 최소 절반(50%)이 루트 체인에 모이도록 유도해요. 그러면 모든 거래에 대한 이중지불(같은 돈을 두 번 쓰는 속임수) 공격을 어렵게 만들 수 있어요.

샤드를 여러 개로 쪼개면 샤드 하나하나에 걸리는 채굴 능력이 얕아져서 공격에 약해질 수 있어요. 쿼크체인은 채굴 능력의 절반 이상을 루트 체인에 모으는 구조로 이 위험을 상쇄해요. 이런 유인 설계는 네트워크가 여러 곳에 분산돼 있다는 점(탈중앙성)과 합쳐져서, 공격에 드는 비용을 훨씬 크게 만들어요.

5. 값싼 컴퓨터를 묶는 클러스터란?

쿼크체인은 한 곳에 몰리지 않는(반중앙집중형) 수평적 확장을 강조해요. 처리량이 아주 높은 네트워크에서 풀 노드(전체 기록을 다 갖고 검증하는 컴퓨터)를 혼자 돌리려면 고성능 장비가 필요해서 사양과 비용이 크게 늘어나요. 그러면 결국 돈 많은 소수만 노드를 감당하게 돼서 오히려 힘이 한쪽으로 쏠리는 중앙화를 부추기게 돼요.

쿼크체인은 노드를 구성하는 방식으로 이 문제를 덜어내요. 값싼 컴퓨터 여러 대를 하나의 클러스터(cluster, 묶음)로 묶어서, 이 묶음이 마치 하나의 강력한 풀 노드처럼 일하게 하는 거예요. 비싼 장비 한 대 대신 저렴한 장비 여러 대를 합치니까 운영 비용이 낮아지고, 참여하기도 쉬워져서 여러 참여자가 골고루 남아 있는 상태(탈중앙화)를 지킬 수 있어요. 샤드가 늘어날수록 클러스터에 컴퓨터를 더 붙이는 방식으로 처리 능력을 옆으로 넓혀 갈 수 있어요.

이렇게 보면 쉬워요 · 비싼 슈퍼컴퓨터 한 대 대신, 값싼 PC 여러 대를 한 팀으로 묶어 같은 일을 나눠 하는 셈이에요.

6. 다른 샤드끼리 거래는 어떻게 하나요?

거래를 여러 샤드로 나눠 처리하면, 서로 다른 샤드에 걸친 거래(크로스샤드 거래, cross-shard transaction)를 어떻게 처리하느냐가 실제 쓸모를 좌우해요. 쿼크체인의 크로스샤드 거래는 언제든 바로 일으킬 수 있고 몇 분 안에 확정돼요. 게다가 샤드 수가 늘어날수록 크로스샤드 거래의 처리 속도도 그만큼 비례해서 빨라지도록 설계했어요.

사용자가 쓰기 편하도록 계정 관리도 단순하게 만든 게 특징이에요. 샤드가 여러 개여도 사용자에게 필요한 계정은 딱 하나예요. 서로 다른 샤드에 흩어져 있는 자산을 하나의 스마트월렛(똑똑한 지갑)에 모아서 보관하고 다룰 수 있어요. 이렇게 샤딩의 복잡한 부분을 사용자 눈에는 안 보이게 감추려는 의도가 담겨 있어요.

7. QKC 토큰과 분류는?

쿼크체인 네트워크에서 쓰는 자체 토큰은 QKC예요.

심볼(줄임 기호)은 QKC이고, 코인게코 기준 시가총액(코인 전체의 시장 가치) 순위는 984위예요. 분류는 인프라(Infrastructure), 이더리움 생태계(Ethereum Ecosystem), 에너지(Energi) 생태계로 묶여 있어요.

이더리움 생태계로 분류된다는 건 쿼크체인이 이더리움 계열 환경과 가깝게 연결돼 있다는 뜻이에요. 다만 시가총액 순위 같은 시장 지표는 시세에 따라 수시로 바뀌니까, 특정 시점의 참고 숫자로만 보는 게 좋아요.

8. 어떻게 만들어져 왔나요?

쿼크체인 개발은 2017년 2분기에 블록체인 확장성 문제를 연구하면서 본격적으로 시작됐어요. 같은 해 4분기에 백서(프로젝트의 계획과 기술을 정리한 문서) 초안을 썼고, 2018년 2월에 백서를 공개하면서 검증 코드 0.1을 완성했어요.

2018년 3월에는 지갑 0.1과 테스트넷 0.1을 공개했어요. 테스트넷은 실제 돈 없이 시험 삼아 돌려 보는 연습용 네트워크예요. 2018년 2분기에는 테스트넷 1.0과 스마트 컨트랙트 0.1을 개발하고, 초대받은 사람만 참여하는 베타 테스트를 진행했어요. 2018년 4분기에는 쿼크체인 코어 1.0과 메인넷 1.0(실제로 쓰는 진짜 네트워크), 스마트월렛 1.0을 공개할 계획이었어요. 2019년 2분기에는 스마트월렛과 쿼크체인 코어의 2.0 버전을 낼 계획이었고요.

개발팀은 테스트넷 단계에서 초대 기반 베타 테스트를 하면서 계획(로드맵)을 단계별로 실행해 왔어요. 소스 코드는 공개돼 있고, 파이썬으로 만든 버전(pyquarkchain)이 깃허브에 올라와 있어요.

9. 국내에서 살 수 있나요?

국내에서 쿼크체인(QKC)은 가상자산 거래소 업비트의 원화(KRW) 마켓에 상장돼 있어요. 공식 한글 이름은 쿼크체인이고, 마켓 코드는 KRW-QKC예요.

원화 시장에서 바로 사고팔 수 있다는 점에서, 국내 투자자에게는 상대적으로 접근하기 쉬운 종목에 속해요.

10. 더 알아보려면 어디를 보나요?

쿼크체인을 더 알아보고 싶다면 다음 자료를 참고할 수 있어요.

공식 홈페이지는 https://quarkchain.io/ 예요. 백서(버전 0.3.5)는 https://quarkchain.io/QUARK%20CHAIN%20Public%20Version%200.3.5.pdf 에서 볼 수 있고, 파이썬 구현체가 올라온 깃허브는 https://github.com/QuarkChain/pyquarkchain 예요.

쿼크체인의 기술 설계와 목표를 담은 가장 기본이 되는 1차 자료는 공식 백서예요. 그리고 실제로 어떻게 만들어지고 있는지, 코드 진행 상황은 깃허브 저장소에서 확인할 수 있어요.

11. 앞으로의 숙제는?

쿼크체인이 내건 '1초에 100만 건'이라는 목표는, 샤딩 기반의 확장성 프로젝트들이 공통으로 마주하는 어려움을 그대로 안고 있어요. 샤드를 늘려서 처리량을 확보하는 만큼, 두 가지가 서로 부딪혀요. 하나는 다른 샤드끼리 거래를 확정하는 데 시간이 걸린다는 점(크로스샤드 거래의 확정 지연)이고, 다른 하나는 샤드 하나하나의 보안이 약해질 수 있다는 점이에요. 이 상충을 어떻게 관리하느냐가 핵심이에요.

쿼크체인은 채굴 능력의 절반 이상을 루트 체인에 모으는 협력 채굴과, 값싼 노드를 묶은 클러스터 구조로 이 상충을 덜어내려고 해요. 하지만 실제로 부하가 큰 환경에서 목표한 처리량과 탈중앙성을 동시에 지킬 수 있을지는, 생태계가 얼마나 커지고 실제 사용이 얼마나 쌓이느냐에 달려 있어요. 확장성을 앞세운 다른 레이어 1 프로젝트들과 경쟁하는 가운데, 디앱과 개발자를 얼마나 끌어들이느냐가 오랫동안 풀어야 할 숙제로 남아 있어요.