방향성 비순환 그래프

탱글(Tangle) 알고리즘

탱글(Tangle) 알고리즘

방향성 비순환 그래프(DAG; Directed Acyclic Graph)란 개별 요소들이 특정한 방향을 향하고 있으며, 서로 순환하지 않는 구조로 짜여진 그래프를 말한다. 간략히 DAG(대그)라고 쓴다. 아이오타(IOTA)에 적용된 탱글 알고리즘과 헤데라 해시그래프에 적용된 해시그래프 등이 있다.

방향성 비순환 그래프에서 개별 요소들은 블록체인처럼 여러 개의 트랜잭션을 하나의 블록으로 묶지 않고, 각 개별 요소들끼리 상호 연결되어 있다. 방향성 비순환 그래프는 시간적으로 이전 트랜잭션에 대해 그 이후 트랜잭션이 검증하는 구조로 되어 있다. 시간 t를 기준으로 그 다음에 이어질 시간 t+1의 상태를 추측하기 위해 마르코프 체인 몬테 카를로(MCMC; Markov Chain Monte Carlo) 알고리즘을 사용한다.

개요

방향성 비순환 그래프는 DAG(대그)라고도 하며 Directed Acyclic Graph의 약자이다. 직역 그대로 한 방향으로 이어지지만, 순환은 하지 않는 그래프 이다. '방향성 비 사이클' 그래프이며 방향을 가지지만 루프를 생성하지 않는 그래프라는 의미이다. 여기서 루프, 또는 사이클이란 자기 자신에서 출발해 다시 자신에게 돌아오는 경로를 말하며 비 사이클이므로 이러한 경로가 없어야 한다.

a라는 최초의 거래내역을 그 뒤의 b, c, d, e가 검증한다. 또한 그 뒤의 g, f가 b, c, d, e를 검증한다. g, f 는 동시에 a 를 비간접적으로 검증했다고 볼 수 있다.

이런식으로 꼬리에 꼬리를 물며 추가되는 트랙젝션들이 앞의 트랜젝션들을 직, 간접적으로 검증하게 되면서 네트워크가 형성된다. 이러한 직, 간접 검증이 누적된 트랜젝션은 검증이 완료되었다고 보고 확정이 된다. 이 것은 거래가 완료되었다고 볼 수도 있다.

아이오타에서는 이 구조를 탱글이라고 부르는데, 이 탱글에 사람들이 참여하면 참여할 수록 검증이 더욱 많이 되므로, 더 신뢰할 수 있는 시스템이 된다. 또한 사람들이 이 시스템에 많이 참여할수록 확저되는 트랜젝션들이 늘어남으로써 확장성의 문제도 해결할 수 있다.

이러한 DAG 합의 구조를 쓰는 코인에 IOTA, HSR, ADK 등이 있다.

특징

방향성 비순환 그래프(Directed Acyclic Graph)는 블록체인 3.0단계이다. DAG 알고리즘을 적용한 기술은 블록체인 3.0 시대를 이끌 기술로 꼽히고 있다. 세대라고 표현해도 나쁘지 않다. Melanie Swan이 쓴 Blockchain에는 블록체인 발전 단계를 3단계로 나누어 설명 하였다.

• 블록체인 1.0 단계 : 통화나 화폐로서의 목적을 수행하기 위한 논의가 이루어지는 단계. 현재 우리나라에서 격론이 벌어지고 있는 단계라고 볼 수 있으며 이 단계는 주로 비트코인의 이름으로 진행되는 단계라고 한다.
• 블록체인 2.0 단계 : 금융, 경제 분야에서 큰 변화를 가져오는 단계. 거래나 계약에 있어서 국가나 정부와 같이 중앙집권적인 조직이나 중개인을 거치지 않고 상호 계약으로도 충분히 신뢰를 가지고 이루어지는 과정을 그려볼 수 있다. 이더리움의 Smart Contract가 대표적인 사례로 언급된다.
• 블록체인 3.0 단계 : 단순한 특정 분야를 넘어서 사회 전반에 블록체인 기술이 영향을 미치는 단계. 정부 정책을 활용하는 단계에서도, 의료계에서도, 운송업에서도, 스포츠나 예술 분야에서도 이러한 기술들이 효과적으로 적용될 수 있다. 3.0 단계에서는 탈중앙화, 보안, 공개된 장부 들을 바탕으로 하는 블록체인 기술의 특징으로 사회 구성원 개개인에 의한 신뢰를 형성한다.

사실 어떤 것도 아직 구체화된 것은 없지만 블록체인 기술의 청사진을 보았을 때 이 기술을 바탕으로 수많은 프로젝트가 사회를 바꾸기 위한 노력을 진행하고 있는 것은 누구나 알고 있을 것이다. 그 가운데 블록체인 3.0 단계 실현을 위한 훌륭한 기술로 꼽히는 것이 DAG 이다.

DAG는 올바른 기능을 위해 정확하게 사용된다면 블록체인의 확장성 딜레마를 극복 할 수 있다. 모든 거래가 이전의 두 가지 거래를 수락하기 때문에네트워크의 속도는 그 차원에 따라 기하 급수적으로 증가한다. 블록이없고 그 채굴이 없다는 것은 일반적으로 거래가 덩어리 진"이 아니라 "온더 플라이 (ON-THE-FLY)"로 진행된다는 것을 의미하며

활용 사례

방향성 비순환 그래프(DAG)를 사용하는 곳은 다음과 같다.

• 아이오타(IOTA)
• 아이오티체인(IoT Chain)
• 하이퍼캐시(Hcash)
• 해시그래프(hashgraph)
• 하이콘(Hycon)
• 팬텀(Fantom)

장점

사용자가 많을 수록 빠르다

DAG 알고리즘이 적용된 기술은 불록이 없기 때문에 채굴자들의 트랜잭션 승인을 기다릴 필요가 없다. 블록 생성 없이 트랜잭션이 다른 트랜잭션을 검증하기 때문에 매우 빠른 속도로 절차가 수행되며 검증과정이 병렬적으로 이루어지기 때문에 트랜잭션이 많을 수록 즉, 사용하자가 많을 수록 검증절차는 더욱 빨라진다.

수수료가 없다

POW 방식의 암호화폐를 전송하는데 드는 수수료는 대체로 채굴에 대한 보상으로 발생한다. 하지만 블록의 개념이 없는 DAG 방식은 채굴자가 없기 때문에 기본적으로 수수료 또한 발생하지 않는다.

확작성 문제가 없다

일반적인 블록체인에서는 사용량이 많아질 수록 블록 대비 트랜잭션 수가 넘쳐나는 병목현상이 발생하지만 DAG는 사용량이 많아질 수록 새로운 트랜잭션을 검증할 이전 트랜잭션이 많아지므로 오히려 검증의 신뢰도와 속도는 증가한다.

참고자료

• 아이오타 백서 - Serguei Popov, "The Tangle" Version 1.4.3, 2018-04-30
• prosong77, 〈DAG (방향성 비순환 그래프) 아이오타의 합의구조 (IOTA)〉, 《steemit》
• 조은써비스, 〈블록체인 3.0 세대를 이끌 기술, DAG(Directed Acyclic Graph)〉, 《네이버블로그》, 2019-04-29
• 〈DAG가 Blokchain 확장 성 문제를 해결하는 방법〉, 《코인뉴스》, 2018-05-14

같이 보기

• 탱글
• 해시그래프
• 마르코프 체인 몬테 카를로

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