[논문 리뷰] Sidechains and interoperability

Sandra Johnson, Peter Robinson외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 03. 10.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 8인용 수 36

한 줄 요약

본 논문은 기존의 사이드체인 및 크로스체인 상호운용성 접근법을 조사하고, 주요 아키텍처(Ethereum Private Sidechains, Plasma, Polkadot, Ethereum 2.0 Sharding) 및 기타 제안을 개요화하며, 구현 및 도전과제의 비교 스냅샷을 제공합니다.

ABSTRACT

There appears to be an insatiable desire for spawning new bespoke blockchains to harness the functionality provided by blockchain technologies, resulting in a constant stream of blockchain start-up companies entering the market with their own unique vision and mission. Some target a particular niche market such as supply chain and financial services, while others strive to differentiate themselves from the increasingly saturated market by offering new functionality. This dynamic and constantly changing blockchain ecosystem makes it very challenging to keep abreast of all the latest breakthroughs and research. It is evident that there is also a growing desire to collaborate with others developing blockchain solutions, which brings new impetus to blockchain interoperability research. We review the strategies that some key players in the blockchain ecosystem have implemented, or are proposing to develop, to satisfy this increasing demand for cross-chain communication and transactions between sidechains. Interoperability presents a complex and challenging stumbling block to the wider uptake of blockchain technology. We find that although there is a plethora of blockchains and interoperability implementations, or proposals, at a higher level of abstraction there is only a handful of approaches. However, the way they are implemented can differ quite substantially. We present a summary of the reviews we conducted in a table for ease of comparing and contrasting.

연구 동기 및 목표

• 사이드체인 간의 크로스체인 통신 및 트랜잭션에 대한 현 전략을 평가한다.
• 주요 상호운용성 프로젝트(Ethereum Private Sidechains, Plasma, Polkadot, Ethereum 2.0 Sharding)의 기능, 아키텍처 및 운영 모델을 요약한다.
• 크로스체인 시스템의 구현 현황, 실무적 도전과제 및 설계상의 트레이드오프를 식별한다.
• 연구자와 실무자가 상호운용성 접근법을 선택하는 데 도움이 되도록 비교 관점을 제공한다.

제안 방법

• 자체 발행물, 기술 보고서, 온라인 기사, 동영상, GitHub, 학술대회 논문, 저널 등에서 수집한 문헌 및 프로젝트 리뷰.
• 각 접근법의 핵심 개념, 합의 모델, 크로스체인 메커니즘에 대한 서술적 합성.
• 비교를 용이하게 하는 프로젝트의 표 형식 요약(Table I)(개념적 개요).

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주요 프로젝트에서 관찰되는 사이드체인 상호운용성의 주된 아키텍처 패턴은 무엇인가?
• RQ2 다양한 접근법이 크로스체인 통신 및 크로스체인 작업의 원자성을 어떻게 달성하는가?
• RQ3 사이드체인 상호운용성 솔루션들 간의 합의, 보안 및 확장성 트레이드오프는 무엇인가?
• RQ4 작성 당시 주요 상호운용성 제안의 구현 현황 및 성숙도는 어떠한가?
• RQ5 크로스체인 상호운용성에 남아 있는 일반적인 도전과제와 미해결 연구질문은 무엇인가?

주요 결과

• Ethereum Private Sidechains는 Ethereum MainNet에 핀닝되고 크로스체인 기능 호출이 가능한 주문형, 일시적이며 비공개, 권한 부여된 사이드체인을 가능하게 한다.
• Plasma는 서로 다른 변형(MVP, Plasma Cash 등)과 MainNet으로의 크로스체인 브리지로 확장을 제안하며, 데이터 가용성 및 종료 특성이 상이하다.
• Polkadot은 릴레이 체인, 파라체인, 다리(브리지)를 도입하고 PoS 기반 합의, 경량 클라이언트, 그리고 구조화된 검증자 생태계를 통한 크로스체인 메시지 전달을 제공한다.
• Ethereum 2.0 샤딩은 비컨 체인과 크로스링크를 사용하여 PoS 모델과 집계 서명을 통한 교차 샤드 통신 및 확장 가능한 실행을 가능하게 한다.
• 다른 제안들(Blockchain Router, Clearmatics Ion, Metronome, NEC Hyperledger Fabric 위성 체인, TAST)은 크로스체인 라우팅, 연속 실행, 크로스체인 토큰 및 크로스 블록체인 증명을 탐구한다.
• 전반적으로 많은 구현과 제안이 있음에도 불구하고 고수준의 상호운용성 접근법은 상대적으로 소수이며, 구현 선택의 다양성과 두드러진 설계 트레이드오프, 무한 확장성, 크로스체인 검증 및 거버넌스와 같은 남은 도전과제가 있다.