새로운블록체인으로동작하는분산형비디오스트리밍및전송네트워크 Last Updated: 2018 년 11 월 11 일 Version 2.0 요약 이백서는분산비디오스트리밍과전송네트워크를위한인센티브메커니즘인새로운블록체인과토큰인 Theta 네트워크를소개합니다. THETA 네트워크와

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2 새로운블록체인으로동작하는분산형비디오스트리밍및전송네트워크 Last Updated: 2018 년 11 월 11 일 Version 2.0 요약 이백서는분산비디오스트리밍과전송네트워크를위한인센티브메커니즘인새로운블록체인과토큰인 Theta 네트워크를소개합니다. THETA 네트워크와프로토콜은오늘날비디오스트리밍산업이직면한다양한문제들을해결합니다. 첫번째로, THETA 토큰은각각의유저들이캐싱노드로서 THETA 네트워크에참여하도록독려하는역할을합니다. 유저들은그들의기기에서쓰이고있지않는컴퓨팅파워와대역폭을공유함으로써 THETA 네트워크의캐싱노드로참여할수있습니다. 그효과로비디오스트림의질은향상되고, 전통적인스트림전달파이프라인에서의병목문제인 last-mile problem 이라고불리는문제가해결됩니다. 특히이러한문제는 4K, 8K 그리고다음세대의스트림방식과같은높은비트율을가진영상에서더두드러지는데 THETA네트워크는이러한문제를해결할수있습니다. 두번째로, 충분한수의캐시노드가있으면, 대다수의시청자가기존의서버가아닌주변의캐싱노드로부터스트림을가져옵니다. 이것은기존content delivery network (CDN) 에서대역폭을위해유지되는비용을획기적으로감소시키는효과를가져옵니다. 더중요하게는, 엔드유저의인센티브메커니즘으로토큰을도입함으로써 Theta 네트워크는비디오플랫폼들이더깊은시청자참여를유도하고, 더많은수익을이끌어내고, 그들의경쟁자들과는차별화된시청자경험과컨텐츠를이끌어내도록해줍니다. Theta 블록체인의세가지의새로운개념을소개합니다 : Multi-Level BFT: 수정된 BFT 합의메커니즘은매우높은처리량을유지하는동시에 (TPS 1000이상 ), 수천개의노드가합의프로세스에참가할수있도록허용합니다. 핵심아이디어는검증자위원회 (validator committee) 를생성하는노드들의작은집합을갖는것입니다. 검증자위원회는 PBFT와유사한프로세스를이용하여블록들의체인을가능한한빨리생성합니다. Multi-level BFT 합의메커니즘의이름은검증자 / 가디언이여러수준의보안보증 (security guarantee) 을제공하는것을반영합니다. 검증자위원회 10에서 20의검증자들로 는첫번째보호수준을제공합니다. 이위원회는빠르게합의에도달할수있습니다. 가디언풀은두번째방어선을생성합니다. 수천개의노드들을사용하기때문에, 악의적인공격자가공격하기상당히어렵고, 이는상당히높은수준의보안레벨을제공합니다. 우리는이메커니즘이 impossible triangle 이라고불리는문제의세고민인트랜잭션처리량 (transaction output), 일관성 (consistency), 그리고탈중앙화수준 (level of decentralization) 사이에서적절한균형을이루고있다고믿습니다. 통합된서명가십스킴 ( Aggregated Signature Gossip Scheme): 기본적인 All-to-All 브로드캐스팅을통해가디언노드들간에체크포인트블록해시값을전달할수있습니다. 하지만이는지수적인커뮤니케이션오버헤드를만들어내고, 결국 1000개이상의노드로확장할수없도록합니다. 우리는메시지복잡도를상당히줄여주는통합된서명가십스킴을제안합니다. 각가디언노드는그들의이웃 2

3 노드로부터부분적으로통합된서명을결합하여유지하고, 이를가십 (gossip) 프로토콜로내보냅니다. 추가로, 서명통합은노드와노드간의메시지의사이즈를작게유지하고, 커뮤니케이션오버헤드를추가적으로감소시킵니다. 리소스중심의소액결제풀 : 오프-체인 리소스중심의소액결제풀 은비디오스트리밍을위해만들어졌습니다. 이는유저가오프체인소액결제풀을만들수있도록해줍니다. 오프체인소액결제풀안에서다른사용자들은오프체인트랜잭션을이용하여출금할수있고, 이중지불을막을수있습니다. 이는오프체인결제채널보다훨씬유동적입니다. 이백서는 Theta 블록체인과위의개념들을자세히설명합니다. Theta 네트워크는 ERC20 토큰으로출시했으며 SLIVER.tv 플랫폼에 2017 년 12 월에통합되었습니다. Theta 블록체인메인넷코드가공개되었으며, 첫번째라이브메인넷구현은 2019 년 3 월 15 일로예정되어있습니다. 메인넷시 ERC20 Theta 토큰은메인넷의 Theta 토큰과 1:1 로교환될예정입니다. T A B L E O F C O N T E N T S Vision 5 소개 5 비디오스트리밍시장 5 비디오스트리밍의도전과제 6 배경 7 기회 9 Theta 메쉬 (Mesh) 전송네트워크 12 지리적으로-최적화된추적서버 13 지능적인사용자클라이언트 14 Theta Blockchain Ledger 16 합의메커니즘 17 Multi-Level BFT 17 시스템모델 20 블록합의 (Settlement) 프로세스 21 블록제안 (Block proposal) 21 검증자간블록합의 (Consensus) 23 분석 25 블록완결 (Finalization) 프로세스 26 수천개의가디언으로의확장 27 분석 30 검증자와가디언들의보상과페널티 31 튜링-완전스마트컨트렉트지원 32 Off-Chain Micropayment 지원 34 리소스중심의소액결제풀 (Resource Oriented Micropayment Pool) 34 3

4 이중지불감지및페널티분석 38 원장스토리지시스템 (Ledger Storage System) 40 스토리지마이크로서비스아키텍처 40 History Pruning 40 상태동기화 (State Synchronization) 42 이중통화시스템과토큰메커니즘 43 Future Work 45 창립 & 자문팀 46 Vision 소개 비디오스트리밍시장 시스코의 2016 년 6 월비쥬얼네트워크지수리포트 (Visual Networking Index report) 에따르면, 오늘날라이브비디오스트리밍은모든인터넷트래픽의 2/3 이상차지하고있고 2020 년까지 82% 로급상승할것으로예상됩니다. 미국에서는, 18 살에서 34 살사이인밀레니얼세대가비디오스트리밍의성장을이끌고있고, 인스타그램, 스냅챗 (Snapchat), 스포티파이 (Sportify) 와같은서비스를많이사용합니다. SSRS Media and Technology 조사에따르면, 이밀레니엄그룹의스트리밍비디오시청시간은주당평균 1.6 시간에서주당 5.7 시간으로 256% 증가했으며, 모바일기기가 2015 년에 44 %, 2016 년에 35 % 의비디오소비를차지하고있습니다. 미국시장에서의 Top 5 스트리밍플레이어로는페이스북, 구글 / 유튜브, 트위터및 Live.ly 와트위치가있습니다. 4

5 Figure 1. 글로벌 IP 비디오트래픽성장률 그와동시에, 동일한시스코보고서에따르면 360 비디오스트리밍컨텐츠를포함한글로벌 VR 트래픽은 2020 년까지 61 배성장할것으로추산되며, 연평균 127% 성장률을가질것으로추산됩니다. 1 Figure 2. 글로벌가상현실트래픽성장률 비디오스트리밍의도전과제 컨텐츠전달네트워크 (CDN) 는비디오스트리밍에코시스템에서중요한역할을하고 있습니다. 이 것은 최종 시청자들에게 비디오 스트림을 전달하기 위한 중추적인 기반시설입니다. 오늘날 CDN 네트워크의주요한한계는 last-mile 전달문제라고 불립니다

6 일반적으로 CDN 제공자는 POPs(Point-of-Presences) 라고불리는데이터센터를전세계에구축합니다. 그러면서 POPs 가시청자들과지리학적으로가까운곳에있기를기대합니다. 그러나, POPs 의숫자는한계가있고따라서많은시청자들은충분하게가까운거리를갖지못합니다. 이문제는개발도상국에서더심각하게나타납니다. 이러한 last-mile 링크는일반적으로파이프라인을통한스트리밍전달의병목지점이되고, 고르지못한스트림과빈번한재버퍼링을포함하여사용자에게종종안좋은경험을전달합니다. 스트리밍사이트들과플랫폼들에게있어서, 또다른중요한문제는 CDN 대역폭의비용입니다. 유명한사이트들은, CDN 대역폭에소모되는비용이연간수천만달러에쉽게도달할수있습니다. 플랫폼이자신의 CDN 을소유하고있다고하더라도, 유지비용또한너무높습니다. 이문제는향후 4K, 8K, 360 VR 스트리밍및 light filed 스트리밍과같은향후기술에서더욱더두드러지는문제입니다. 테이블 1 은오늘날의주된기준인 720p/HD 스트림을 4k, 360 VR 그리고미래의 lightfield 스트림과대역폭요구량을비교한것이다. 대역폭요구량은규모가커짐에따라매우빠르게높아집니다 기준 해상도 대역폭 Mbps 규모 720p HD 1080x720 5 to 7.5 1x 1080p HD 1920x to x 4K UHD 3920x to x 8K 360 VR 7840x to x 16K 360 VR 15680x to x Lightfield x Table 1. 대역폭비교 : 오늘날의 720p/1080p 비디오 vs 4K, 360 VR 스트리밍, vs 미래의 volumetric/lightfield 스트리밍 VR과 light filed 비디오전달문제를해결하기위해서, 비디오업계는 foveated streaming 기술을탐구하고있습니다. 이기술은전체비디오를최대해상도로스트리밍하는대신대역폭요구사항을줄이기위해서주변시야의영역 ( 중요하지않은영역 ) 의이미지품질을줄입니다. 시청자가다른방향을보기위해서머리를돌리면, 시스템은서버로부터시청방향의영상에대한고해상도비디오패킷을가져와서그에따라공간비디오해상도를조절합니다. 실제로 foveated streaming 기술이잘동작하기위해서는, 서버와시청자간의패킷왕복시간이충분히작아야합니다. CDN POPS와지리학적으로먼시청자들에게는, foveated 스트리밍기술을사용한다고하더라도 VR 스트리밍시청경험이좋지않을것입니다. 배경 SLIVER.tv ( 이하 " 회사 ") 는 2015 년이후 VR 및구형 360 비디오스트림을위한차세대비디오스트리밍기술개발의선두주자이고, THETA 네트워크를설립하였습니다. SLIVER.tv 는실리콘벨리의유명한벤처캐피털인 Danhua, DCM, Sierra ventures, Creative Artists Agency 를포함한할리우드미디어를이끄는투자자들, BDMI, Advancit Capital, 6

7 Greycroft Gaming Track Fund 그리고가장유명한기업투자자들인 GREE, Colopl, Samsung Next, Sony Innovation funds 가투자하였습니다. 추가적으로, 회사는 Heuristic Capital Partners, ZP Capital, Green Pine Capital Partners, 그리고 Sparkland 를포함한강력한중국투자자들과파트너가있습니다. 포버티드스트리밍 (foveated streaming) 기술에서파생되어 SLIVER.tv에서특허출원중인최신기술 #62/522,505, 다중해상도시청을위한비중심적원형투영방법및시스템 (METHODS AND SYSTEMS FOR NON-CONCENTRIC SPHERICAL PROJECTION FOR MULTI-RESOLUTION VIEW) 은특히 VR 스트리밍, 하이라이트및리플레이를위한고효율구형비디오생성문제를해결합니다. 이기술은중요한게임행동들을선택적으로고해상도디스플레이로이끌어내기위해서비집중적인구형투영 (non-concentric spherical projection) 을수행합니다. 동시에, 변화가없는게임배경들은저해상도로내보냄으로써시각적정확도와데이터전송부하간에트레이드오프를최적화합니다. SLIVER.tv는오늘 2018 년 3 월에순방문자가 500 만회가넘는최고의차세대라이브 e-스포츠스트리밍플랫폼으로서 e-스포츠의사용자경험을변화시킬비전을갖고있습니다. 비디오게임이할리우드와볼리우드 (Bollywood) 를합친것보다더큰 40 억달러규모의시장으로성장하면서, 멀티플레이어경쟁비디오게임의증가는관람스포츠로서 e-스포츠라고불리는새로운주요산업이되었습니다. E-스포츠는유럽, 아시아, 북미지역의주요토너먼트들과경쟁팀들그리고주요팬들에의해서구성된세계적인현상입니다. 온라인게임과 e-스포츠에코시스템은과거 5년동안폭발적으로성장했습니다. 최근의 2017 SuperData 연구결과, YouTube 및트위치의게임비디오컨텐츠의시청자를합친숫자가미국인구의 2 배인 6 억 6,500 만명에달했습니다. 이는 HBO 및 Netflix 를시청자수를합친 2 억 2 천 7 백만명을능가합니다. 오늘날, e- 스포츠와게이밍비디오컨텐츠는인터넷의위에서스트리밍되는비디오컨텐츠의상당한부분을차지합니다. SLIVER.tv 의추가적인핵심특허들과기술들은최첨단라이브스트리밍을통한다양한 e- 스포츠컨텐츠에초점이맞춰져있습니다. 회사의미국특허인 #9,573,062 가상현실스트리밍및컴퓨터비디오게임의다시보기를위한방법및시스템 (METHODS AND SYSTEMS FOR VIRTUAL REALITY STREAMING AND REPLAY OF COMPUTER VIDEO GAMES) 그리고 #9,473,758 인 가상현실다시보기및게임비디오레코딩을위한방법및시스템 (METHODS AND SYSTEMS FOR GAME VIDEO RECORDING AND VIRTUAL REALITY REPLAY) 는완전히몰입되는 360 VR 구형비디오스트림에서가장인기있는 PC e- 스포츠게임 (LoL, Dota2, Counter-Strike 등 ) 의캡처및라이브렌더링을개척하고, 라이브비디오스트림을통해시청자와청중을효과적으로 3D 게임내에배치합니다. 작년에출시된이후로, SLIVER.tv 는수많은글로벌 e- 스포츠토너먼트들을 360 VR 환경에서방송하였고, 프리미엄브랜드인 ESL One, DreamHack and Intel Extreme Masters 들과함께하였습니다. 미국과유럽의주요행사로, SLIVER.tv 는 Top e- 스포츠게임인카운트스트라이크 (CS:GO) 와리그오브레전드 (LoL) 의수백만명의팬들에게라이브스트림을제공했습니다. SLIVER.tv 는 2017 년 7 월에 Watch & Win esports 플랫폼을출시했으며 e- 스포츠컨텐츠스트리밍과팬참여를중심으로설계된최초의가상토큰을출시했습니다. 출시한이후로, 회사는실제 e- 스포츠경기에적극적으로참여하고사로잡음으로써 10 억개이상의가상토큰을돌리는수백만명의 e- 스포츠팬들을확보했습니다. 이사용자들은출시후몇주동안거의 100 년분량인 5,000 만분 (minute) 동안라이브 e- 스포츠스트리밍으로시청했습니다. 이로써회사는오늘날가상커뮤니티를중심으로구축된최대 e- 스포츠스트리밍사이트중하나로자리매김하고있습니다. 7

8 SLIVER.tv 플랫폼은입소문, 추천및소셜채널을통해서계속해서빠르게성장하고 있습니다. Figure 3. 최근 6 개월간데스크탑과모바일웹에서의총방문자 기회 우리의도전과제는블록체인기술을활용하여첫번째분산형비디오스트리밍및전달네트워크를구축하는것이고, 비디오시청자들이자신들의남는컴퓨팅리소스와대역폭을공유함으로써정당한보상을받도록함으로써오늘날의비디오스트리밍산업의문제를해결하도록하는것입니다. 이더리움의 EVM 을 월드컴퓨터 (World Computer) 라고은유해서부르는것처럼, THETA 네트워크는시청자들의메모리와대역폭공유로형성된 월드캐시 (World Cache) 로볼수있습니다. 특히, 전세계에있는시청자들은그들의컴퓨터를 캐싱노드 처럼기여할수있습니다. 이를통해, 전세계어디에서든시청자들에게주어진비디오스트림을전달할수있도록하는비디오전달메쉬네트워크 (video delivery mesh network) 가만들어집니다. THETA 네트워크는이전섹션에서논의된여러기술적문제점들을효과적으로다룰수있습니다. 첫번째로, 시청자들의디바이스는 CDN POPs 와의거리가매우먼반면에, 시청자들의디바이스들간에는지리적으로서로매우가깝습니다. 이러한지리적이점은패킷의왕복시간을줄이고스트림전달의질을향상시킵니다. 따라서이전에언급한 last-mile 전달이슈를해결할수있습니다. 두번째로, 충분한수의캐싱노드가있으면, 대다수의시청자가기존의서버가아닌주변의캐싱노드로부터스트림을가져옵니다. 따라서스트리밍사이트들은그들의 CDN 대역폭을위한비용이감소하는효과를얻을수잇습니다. 세번째로, 캐싱노드는패킷의왕복시간을줄여 foveated( 포버티드 ) 기술및다음세대의스트리밍기술을실용적으로만듭니다. 8

9 시청자들이그들의컴퓨팅리소스와대역폭을공유하도록독려하기위해서, 우리는인센티브메커니즘으로 THETA 프로토콜을도입합니다. 캐싱노드는다른시청자들에게비디오스트림들을전달함으로써보상으로토큰을얻을수있습니다. THETA 토큰은시청자들이네트워크에참여하게하기위한동기가될뿐만아니라, 비디오전달프로세스를간소화하여스트리밍시장의효율성을효과적으로증가시킵니다. 자세한내용은뒤에서다루겠지만, THETA 네트워크안에서광고주는적은비용으로시청자들을직접적으로타겟팅할수있고, 시청자들은그들이좋아하는컨텐츠에대한관심과참여에대한보상으로 THETA 토큰을얻고, 스트리머와같은영향력있는사람들은시청자들로부터 THETA 토큰을선물받을수있습니다. 스트리밍플랫폼들은 THETA 토큰을통해CDN 비용을줄이고새로운수익기회를열수있습니다. THETA 프로토콜이완전히런칭되면새로운블록체인과고유의토큰이도입됩니다 : 캐싱노드는비디오스트림을캐싱하고다른시청자에게전달함으로써토큰을얻을수있습니다. 시청자들은광고주들로부터참여에대한보상으로선택적으로토큰을얻을수있고, 자신이좋아하는인플루언서나컨텐츠제작자에게선물을돌릴수있습니다. 스트리밍사이트들과플랫폼들은프리미엄상품과서비스를판매함으로써새로운수익을이끌어낼수있으며, Theta 를통해사용자들의더깊은참여를이끌수있습니다. 광고주들은인플루언서, 스트리밍사이트들과시청자를지원하기위해토큰을통해광고캠페인을조성할수있습니다. 스트리밍사이트와플랫폼들은 CDN 비용을최대 80% 까지줄일수있습니다. THETA 프로토콜은다음과같은개념들에의해만들어집니다 : Multi-Level BFT: 수정된 BFT 합의메커니즘은매우높은처리량을유지하는동시에 (TPS 1000이상 ), 수천개의노드가합의프로세스에참가할수있도록허용합니다. 핵심아이디어는검증자위원회 (validator committee) 를생성하는노드들의작은집합을갖는것입니다. 검증자위원회는 PBFT와유사한프로세스를이용하여블록들의체인을가능한한빨리생성합니다. Multi-level BFT 합의메커니즘의이름은검증자 / 가디언이여러수준의보안보증 (security guarantee) 을제공하는것을반영합니다. 검증자위원회 10에서 20의검증자들로 는첫번째보호수준을제공합니다. 이위원회는빠르게합의에도달할수있습니다. 가디언풀은두번째방어선을생성합니다. 수천개의노드들을사용하기때문에, 악의적인공격자가공격하기상당히어렵고, 이는상당히높은수준의보안레벨을제공합니다. 우리는이메커니즘이 impossible triangle 이라고불리는문제의세고민인트랜잭션처리량 (transaction output), 일관성 (consistency), 그리고탈중앙화수준 (level of decentralization) 사이에서적절한균형을이루고있다고믿습니다. 통합된서명가십스킴 ( Aggregated Signature Gossip Scheme): 기본적인 All-to-All 브로드캐스팅을통해가디언노드들간에체크포인트블록해시값을전달할수있습니다. 하지만이는지수적인커뮤니케이션오버헤드를만들어내고, 결국 1000개이상의노드로확장할수없도록합니다. 우리는메시지복잡도를상당히줄여주는통합된서명가십스킴을제안합니다. 각가디언노드는그들의이웃노드로부터부분적으로통합된서명을결합하여유지하고, 이를가십 (gossip) 프로토콜로내보냅니다. 추가로, 서명통합은노드와노드간의메시지의사이즈를작게유지하고, 커뮤니케이션오버헤드를추가적으로감소시킵니다. 리소스중심의소액결제풀 : 오프-체인 리소스중심의소액결제풀 은비디오스트리밍을위해만들어졌습니다. 이는유저가오프체인소액결제풀을만들수 9

10 있도록해줍니다. 오프체인소액결제풀안에서다른사용자들은오프체인트랜잭션을이용하여출금할수있고, 이중지불을막을수있습니다. 이는오프체인결제채널보다훨씬유동적입니다 Theta 메쉬 (Mesh) 전송네트워크 피어 - 투 - 피어스트리밍은거의실시간에가까운엄격한실시간파라미터에의해오디오와비디오컨텐츠를전송하는것에초점이맞춰져있습니다. 피어 - 투 - 피어라이브스트림전송은많은사람들이같은스트림을동시에사용할때가장좋은효과를나타냅니다. 높은동시유저들의수는더많은피어링리소스가사용하다는것을의미하고이는피어노드들이서로다른각노드에게서더효과적으로스트림을가져올수있다는것을나타냅니다. 전체시스템의수용력은더많은피어노드들이사용가능할수록증가합니다. 더욱더, 노드가컨텐츠를받아오기위해중앙화된서버에의존하지않아도되므로피어 - 투 - 피어네트워크에서시스템의강건함은더증가합니다. 이는특히서버실패의경우더중요합니다. 앞서피어 - 투 - 피어구조와는반대로, 중앙화된 CDN 기반의전송에선, 높은동시사용자수는 CDN 서버에확장성에대한압력을가합니다. 그러나, 순수한피어 - 투 - 피어스트리밍의단점은사용성입니다. 피어들은언제나들어오고떠날수있습니다. 이는어떠한피어노드가사용가능할지예측하는데어려움을줍니다. 또한업로드와다운로드능력과같은노드간의차이는제어할수없습니다. 반면에 CDN 서비스는보다안정적이고견고하며, 따라서다른피어노드에게서스트림을받아올수없는경우 CDN 서비스가신뢰할수있는 " 백업 " 역할을할수있습니다. 우리의목적은넷플릭스, 유튜브, 트위치, 페이스북과같은스트리밍플랫폼에서매우중요하게작용하는 QoS (quality of service) 의희생없이 CDN 필요대역폭을최대로감소시키는것을달성하는것입니다. 이는가능할때마다피어노드가 CDN 으로부터스트림을받아오는것대신, 다른피어노드로부터스트림을가져오기를원한다는것을의미합니다. 이러한목표를달성하기위해, 피어노드들이자신의주변에있는노드들을효과적으로식별하는것이매우중요합니다. 만약노드가근접한여러피어를식별할수있으면, 비디오스트림세그먼트를훨씬더일관성있게제공해줄수있는피어들을찾을수있습니다. 반대로, 식별된피어가네트워크홉의측면에서 멀리떨어져있는 경우, 노드는식별된피어에서일관되게스트림을가져오지못할수있으며, 빈번한중단, 빈번한재버퍼링등과같이사용자의경험을저하시킬수있습니다. 이러한문제를해결하기위해서, Theta 는지능적인플레이어클라이언트과최적화된추적서버모두를결합하여설계되었습니다. 기본적으로, 추적서버는플레이어클라이언트를위해높은수준의지도 ( 예시 : 후보피어리스트 ) 를제공합니다. 플레이어클라이언트는여러변수를기반으로보다세분화된피어필터링알고리즘을구현하여최상의서비스를제공할수있는이웃노드를찾습니다. 10

11 Figure 4. 플레이어클라이언트와추적서버간의상호작용 지리적으로 - 최적화된추적서버 각클라이언트에게피어노드후보리스트를제공하기위해서, 추적서버는새로운피어가네트워크에접속할때마다 IP 주소, 위도 / 경도, 다른성능파라미터를포함하여지역정보를기록합니다. 이정보로서버는공간데이터베이스에서노드를구성할수있습니다. Theta 의 " 최대로최적화된 " 공간데이터베이스는지리학적공간에정의된객체를나타내는데이터저장및쿼리에최적화되어있습니다. 피어노드가네트워크에들어올때, Figure4 처럼서버는공간쿼리를수행하여이피어와매우근접한후보자피어리스트들을매우빠르고효율적으로찾아낼수있습니다. 추적서버와공간데이터베이스는 Theta 네트워크를사용하는비디오스트리밍사이트혹은컨텐츠전송을위한커뮤니티피어들에의해유지될수있습니다. 우리가앞서말한것처럼, 피어노드는언제든지네트워크를떠날수있습니다. 그렇기때문에추적서버는어떠한노드들이활동하고있는지인식해야할필요가있습니다. 이를위해서, 활동하고있는피어노드는서버와소켓연결을유지해야할필요가있고주기적으로 heartbeat 신호를보내야합니다. 만약서버가 heartbeat를일정시간동안받지못했다면, 서버는피어노드가네트워크를떠난것으로간주하고공간데이터베이스를업데이트합니다. 중요한차이점은두피어노드간의 거리 는지리학적인거리대신두노드간의라우터홉수로계산됩니다. 일반적으로네트워크거리와지리학적거리는매우높은상관관계를가지고있지만, 완전히동일하지는않습니다. 예를들어, 두개의컴퓨터는물리적으로바로옆에위치할수있지만, 두개의컴퓨터는서로다른 ISP 에연결되어중간에많은홉이존재할수있습니다. 따라서, 지리정보외에, 추적서버는과거에수집된 IP 주소들사이의연결을이용하여이웃후보를분석하고선택합니다. 예를들어, 공간쿼리에의해반환된후보자들은시청자의것과동일한 ISP 에연결되지않은후보자들을제외하기위해다른필터를통과할수있습니다. 11

12 지능적인사용자클라이언트 각피어노드는시청자와캐싱노드혹은두개의역할을동시에할수도있습니다. 노드가시작되고나서, 헨드세이크단계동안, 라이브스트림을위해추적서버로부터후보피어들의리스트를구합니다. 그런다음, 스피드와사용성테스트를수행하여최적화된성능, 연결성그리고안정적으로비디오스트림세그먼트를제공가능한작은집합을선택합니다. 이클라이언트는라이브스트림세션동안정기적으로스피드와사용성테스트를수행하고지속적으로이웃리스트를갱신합니다. Figure 5. 플레이어스트림데이터버퍼핸들링 QoS 저하를피하기위해, 로컬버퍼의관리는매우중요합니다. Figure5처럼클라이언트플레이어는로컬캐시를다운로드된스트림데이터를저장하기위해유지합니다. 캐시된스트림데이터의지속시간이특정임계값보다작은경우, 플레이어는주변피어를확인하여그들이플레이어가원하는비디오스트림세그먼트를갖고있는지확인합니다. 비디오세그먼트를갖고있는어떠한이웃피어도없는사건이발생했을때, 플레이어는지능적으로 CDN으로부터세그먼트를받아오도록변경합니다. 가능한최고의 QoS를달성하기위해서, 플레이어는스트림세션동안정기적으로추적서버로부터업데이트된후보리스트를갱신합니다. 첫번째클라이언트비디오플레이어버전은 web/html5 기반의플레이어로 WebRTC 프로토콜을피어들간의스트림전송을위해사용합니다. Web 기반의플레이어를배치하는것은최소한의노력만을요구합니다. 스트리밍사이트들과플랫폼들은간단히이플레이어를그들의웹페이지에적용할수있고, 즉각적으로 Theta의메쉬네트워크의수백만사용자노드들에게접근하고 실행 할수있습니다. 따라서, Theta의메쉬스트리밍기술의배치는매우경량화되어있고마찰없이적용될수있습니다. Theta 는또한데스크탑과모바일클라이언트를지원할예정입니다. Web/HTML5 플레이어에비해데스크탑클라이언트앱이가지는이점은비디오스트림전송을백그라운드에서실행시켜, 사용자가비디오스트림을시청하고있지않을때에도실행시킬수있다는점입니다. 또한 Theta 는스트림전송및재방송을위해특별히설계된전용하드웨어, IoT 장치, SmartTV 및관련접근방법을조사하고있습니다. 이러한장치는잠재적으로더나은사용성과대역폭을제공할수있습니다. 12

13 Theta Blockchain Ledger Theta 렛져 ( 원장, ledger) 는비디오스트리밍산업을위해설계된분산원장입니다. 이는사용자들이자신의기기에서사용하지않는대역폭과저장공간을공유하도록 Theta 토큰경제에동기를부여하며, 사용자들이더욱더비디오플랫폼과컨텐츠제작자와보다활발히참여하게끔독려합니다. 이러한목표를실현하기위해서는비디오스트리밍어플리케이션만의고유한많은도전과제들을해결해야합니다. 많은문제중하나는 엄청나게높은트랜잭션처리량 을지원하는것입니다. 많은블록체인프로젝트들이트랜잭션처리량문제에직면함에도불구하고, 라이브비디오스트리밍의스케일링문제는좀더어렵고복잡합니다. 전통적으로, 비디오세그먼트의길이는 2 초입니다. 약 1 만명의동시시청자가있는라이브스트리밍에서는초당수천개의마이크로트랜잭션이생성될수있습니다. 이런상황에서세분화된토큰보상을 비디오세그먼트당하나의소액지불 (micropayment) 주기위해서는비트코인과이더리움같은오늘날의퍼블릭체인의최대처리량을훨씬초과하는트랜잭션처리량이필요합니다. 메이저 e- 스포츠토너먼트와같이인기있는라이브스트리밍들은하나의라이브스트리밍에 1 만명이넘는동시시청자들을끌어들입니다. 이로인해잠재적으로초당트랜잭션수만건을필요로할수있습니다. 높은처리량의부정적인면은급속적으로커지게되는저장공간의소모입니다. 소액지불 (micropayment) 의저장은높은저장공간을요구합니다. 매초마다수만개의트랜잭션들이원장 (ledger) 으로추가되기때문에, 일반적인컴퓨터의저장공간은빠르게고갈될수있습니다 비디오스트리밍어플리케이션은전통적으로 빠른합의 를필요로합니다. 대역폭공유보상을위해, 여분의대역폭을제공하는사용자들은당연히다음비디오세그먼트를보내기전에결제가확인 (confirm) 되기를원할것입니다. 다른유스케이스 (use cases) 로는, 라이브스트리밍을하는스트리머에게주는도네이션이있습니다. 도네이션은시청자와스트리머간의실시간상호작용을위해짧은확인시간을요구합니다. 마지막으로하지만최소한으로, 다른블록체인들과같이, 원장의보안은중요합니다. 보안은탈중앙화의레벨 과높은연관성을가지고있습니다. 지분증명 (PoS) 기반의합의알고리즘에서, 탈중앙화는합의참여자들사이의지분의분포를의미하기도합니다. 이상적으로, 이러한합의알고리즘은수천개의독립적인노드가존재하며, 각노드가비슷한양의지분을갖고있고, 블록의최종완결 (block finalization) 과정에참여하며, 노드각각이로컬블록체인복사본을갖고있어야합니다. 이러한시스템을손상시키기위해서는상당한수의독립적인노드들이공격자에의해제어되어야하기때문에공격자가이를실현시키기는매우어렵습니다. 위의여러목적들을달성하기위해서, 우리는원장 (ledger) 소프트웨어를실행시키는노드들중 2/3 이상이정직할경우일관성 (consistency, safety) 과같은확실한보장을제공하는비잔티움장애허용 (BFT) 기반의 PoS 합의알고리즘을디자인하였습니다. 그러나, 전통적인 BFT 알고리즘은높은수준의탈중앙화를허용하지않습니다. 이는일반적인상황 ( 정직한제안자, non-faulty proposer) 에서조차 O ( n 2 ) 의메시지복잡도를가지기때문입니다. 여기서 n은합의프로토콜에참여하는노드의숫자를의미합니다. 우리가수천개의노드를갖고있을때, 합의에도달하기까지상당한시간이소요됩니다. 이문서에서, 우리는새로운 multi-level BFT 합의메커니즘 을소개합니다. 이합의메커니즘은수많은참여자들을 13

14 허용하며, 수초정도로짧은트랜잭션승인시간을가지며 1000 TPS 이상의처리량을달성할수있습니다. 이러한트랜잭션처리량의수준은, 이미비트코인과이더리움보다훨씬높은처리량이긴하지만, 바이트당지불 (pay-per-byte) 과같은소액지불 (micropayment) 을보장하기에는충분치않습니다. 처리량을더욱더증가시키기위해서, Theta ledger 는지원가능한처리량을몇배로늘려주는 리소스중심의소액지불풀 (resource oriented micropayment pool) 과함께오프 - 체인스케일링을기본지원합니다. 오프 - 체인지불은처리량을증가시킬뿐만아니라, 블록체인에저장되어야하는트랜잭션의수를감소시켜야한다는것을명심해야합니다. 뿐만아니라, 우리는저장공간요구를줄이기위해서상태와블록기록을가지치기 (pruning) 하는기술을소개합니다. 또한, 다양한머신및스토리지백엔드, 데이터센터또는데스크탑 PC 에서실행되는강력한서버클러스터에적용할수있는스토리지시스템을위해마이크로서비스아키텍처를채택하였습니다. 합의메커니즘 Multi-Level BFT 본문서에서우리는수천개의노드들이합의프로세스에참가할수있으면서매우높은트랜잭션처리량을지원하는 (1000+ TPS) multi-level BFT 합의메커니즘을제안합니다. 이아이디어의핵심은 검증자위원회 (validator committee) 를형성하는작은노드들의집합을 2 갖는것입니다. 이검증자위원회는 PBFT와유사한프로세스를사용하여가능한빨리블록을생성합니다. 충분한수의검증자 (10에서 20) 로구성된검증자위원회는블록들을빠른속도로제공가능하고, 공격자가손상시키기에는충분히어렵습니다. 따라서, 위원회가매우높은확률의포크없이블록체인을생성하리라기대하는것은충분히합리적입니다. 가디언 (guardians) 이라고불리는수천명의합의참여자들은검증자위원회로부터생성된체인을완결 (finalize) 지을수있습니다. 여기서완결 (finalization) 이란 자기를제외한모든가디언들의 2/3이상이같은블록체인을본다는것 을각자의정직한가디언들에게확신시키는것을의미합니다. 검증자보다더많은가디언들이존재하므로, 가디언들이합의에도달하는것이검증자위원회가도달하는것보다더오래걸릴것입니다. 가디언들이검증자위원회가새로운블록들을제공하는속도에맞춰서블록들의체인을완결짓기위해, 가디언들은블록들을좀더큰덩어리나눠 (at a much coarser grain) 처리할수있습니다. 좀더자세히말하자면, 가디언들은 체크포인트블록 어떤정수 T ( 예, T=100) 의배수의높이를가진블록들 에대한해시 (hash) 만동의하면됩니다. 이러한 립프로깅 (leapfrogging) 완결전략 은블록체인데이터구조의불변성특징을활용합니다 두개의가디언노드가어떤한블록의해시에동의하는한, 두개의노드는압도적인확률로이블록까지의동일한전체블록체인을갖게됩니다. 체크포인트블록만을완결짓는것은수천개의가디언들이합의에이르기에충분한시간을갖게합니다. 따라서, 이전략에서, 두가지의독립적인프로세스인블록생성 (production) 과완결 (finalization) 작업이동일한속도로진행될수있습니다. 정상적인조건에서, 체크포인트블록을완결 (finalizing) 짓는것은 BFT 알고리즘에서의 커밋 (commit) 단계와비슷합니다. 왜냐하면각각의가디언이로컬저장소에체크포인트 2 14

15 블록을이미저장했기때문입니다. 또한, 체크포인트블록은검증자위원회에의해서명되고, 결국엔모든정직한가디언들이같은체크포인트를가지게될확률이높습니다. 따라서, 정직한가디언들이전체가디언들의 2/3 이상이같은체크포인트해시값을갖고있다는것을확인하는프로토콜만이필요합니다. 단순히체크포인트블록해시값을전체노드대전체노드 (all-to-all) 로브로드캐스팅 (broadcasting) 하는것은작동하긴하지만, 이는지수적인오버헤드를발생시키고, 많은수의가디언들로확장시킬수없게합니다. 대신우리는메시지복잡도를상당히줄일수있는 aggregated signature gossip 스킴을제안합니다. 핵심아이디어는간단합니다. 각각의가디언노드들은주변노드들로부터통합된서명 (aggregated signature) 들을부분적으로결합한다음, 서명자들의리스트들을부호화 (encode) 한압축비트맵 (compact bitmap) 과함께통합된서명들을 gossip 프로토콜에내보냅니다. 이렇게하면가십프로토콜덕분에각노드의서명공유가기하급수적으로빠르게다른노드에도달할수있습니다. 높은확률로 O (log n ) 회의반복동안, 모든정직한가디언노드들은네트워크분할 (partition) 이없는경우다른모든정직한노드들의서명들을통합하는문자열 (string) 을가지고있어야합니다. 한편으론, 서명통합 (signature aggregation) 은노드간메시지들을작은사이즈로유지하여통신오버헤드를추가적으로줄입니다. 위에서언급한것처럼, 검증자위원회 는검증자노드들의제한된집합 (set) 으로구성됩니다 ( 일반적으로, 10 에서 20 개의제한된집합 ). 이들은보안을증가시키기위해서투표과정을통해선출되거나, 랜덤한과정, 혹은교대로선출될수있습니다. 검증자위원회에참여할기회를얻으려면, 노드는특정한양의지분을일정기간동안락업 (look up) 하여야합니다. 이렇게락업한지분은노드가악의적인행동을하여발견될시삭감 (slash) 될수있습니다. 위원회가합의 (consensus) 에도달한블록들을우리는 합의된블록 (settled blocks) 이라고부릅니다. 그리고블록을합의하기위한과정을우리는 블록합의과정 (block settlement process) 이라고부릅니다. 가디언풀은검증자위원회의 상위집합 (super set) 입니다. 즉하나의검증자는하나의가디언입니다. 이풀은수천개가될수있는많은수의노드를포함하고있습니다. 특정기간동안특정한양의토큰수를락업함으로써, 네트워크에속한어떠한노드든즉각적으로가디언이될수있습니다. 가디언들은검증자위원회로부터생성된블록들의체인을다운로드하고검사합니다. 그리고위에서설명한 립프로깅 (leapfrogging) 방식처럼체크포인트에서합의에도달합니다. 많은수의참가자들을허용함으로써, 우리는트랜잭션보안을상당히강화할수있습니다. 가디언풀에서합의에도달한블록들을 완결된블록 ( finalized blocks) 이라고부릅니다. 그리고블록을완결 (finalize) 시키기위한과정을 블록완결과정 (block finalization process) 이라고부릅니다. Multi-level BFT 합의메커니즘 의이름은검증자 / 가디언이여러수준의보안보증 (security guarantee) 을제공하는것을반영합니다. 검증자위원회 10에서 20의검증자들로 는첫번째보호수준을제공합니다. 이위원회는빠르게합의에도달할수있습니다. 이것은이미악의적인공격에충분한저항력이있습니다. 사실, 각각의검증노드가개별적인개체라면이것은이미 DPoS 메커니즘과비슷한수준의보안레벨을제공합니다. 따라서, 트랜잭션은합의된블록에포함될때이미충분히안전한것으로여겨질수있습니다 ( 특히소액의거래인경우 ). 가디언풀은두번째방어선을생성합니다. 수천개의노드들을사용하기때문에, 악의적인공격자가공격하기상당히어렵고, 이는상당히높은수준의보안레벨을제공합니다. 검증자위원회가완전히공격자들에의해제어되는희박한경우에도, 가디언들은검증자들을다시선별하고, 블록체인은가디언들에의해완결된 (finalized) 가장최신블록부터다시시작할수있습니다. 트랜잭션은 finalized block에포함될때되돌릴수없는것으로간주됩니다. 우리는이메커니즘이 impossible triangle 이라고불리는문제의세고민인트랜잭션 15

16 처리량 (transaction output), 일관성 (consistency), 그리고탈중앙화수준 (level of decentralization) 사이에서적절한균형을이루고있다고믿습니다. 이 multi-level 보안스킴은비디오스트리밍어플리케이션에적합합니다. 스트리밍플랫폼애서는, 대다수의트랜잭션들이일반적으로적은가치를지니고있지만빠른확정 (confirmation) 이필요한소액지불 (micropayment) 피어대역폭, 스트리머에게주는도네이션들을위한결제등 입니다. 이러한낮은지분 (stake) 결제의경우, 사용자들은단몇초만에일어나는매우빠른블록합의 (block settlement) 만기다리면됩니다. 높은지분 (stake) 전송의경우, 약간더많은시간을기다려야할필요가있습니다. 하지만이또한몇분내로처리됩니다. 시스템모델 블록합의 (settlement) 와완결 (finalization) 프로세스의자세한사항을살펴보기전에, 먼저우리의시스템에대해몇가지가정을나열하겠습니다. 논의의편의를위해서, 각각의노드들이 ( 검증자혹은가디언 ) 같은양의지분을갖고있다고가정하겠습니다. 알고리즘을서로다른노드들이서로다른양의지분을갖고있는일반적인케이스로확장하는것은간단합니다. 검증자위원회실패모델 : 총 m 개의검증자노드들이존재합니다. 대부분의시간에서, 최대 3 분의 1 은비잔티움노드들입니다. 이들은공격자들에의해서완전히제어될수도있지만, 이는가끔씩발생되는일입니다. 또한, 검증자노드들의어떠한쌍이든직접적인메시지교환채널이있다고가정하겠습니다. ( 예 : 직접적인 TCP 연결 ) 가디언풀실패모델 : 총 n 개의가디언노드들이존재합니다. 언제어느때나, 최대 3 분의 1 은비잔티움노드입니다. 두개의가디언들간의직접적인메시지채널을여기서는가정하지않습니다. 두개의노드간의메시지는다른노드를거쳐전달되어야합니다. 이렇게메시지를중간에서전달해주는노드중일부는비잔티움노드일수도있습니다. 타이밍모델 : 우리는 약한동기화 모델을가정합니다. 더자세하게설명하면, 네트워크는비동기화될수있고, 또는한정된시간동안분할될수도있습니다. 이러한비동기기간동안, 두개의정직한노드들간의모든트랜잭션메시지들이시간임계값으로알려진 Δ 안에도착할충분한기간이있습니다. 우리가이문서에서나중에논의할것처럼, 비동기기간동안에는, 렛져 (ledger) 는단순히새로운블록들을생성하는것을멈춥니다. 네트워크가분할되더라도절대충돌되는블록들을생성하지않습니다. 동기화단계동안에는, 블록생산이자연스럽게재개되고, 결국엔생기성 (liveness) 을얻을수있습니다. 공격자모델 : 우리는막강한공격자를가정합니다. 그들은많은수의목표한노드들을손상시킬수있지만, 동시에가디언들의 3분의 1 이상을손상시키지는못합니다. 그들은대규모로네트워크를조작할수있고, 한정된기간동안네트워크를분할시킬수있습니다. 하지만그들은계산적인한계를갖고있습니다. 그들은가짜서명을위조할수없고, 암호화해시값을원래값으로되돌릴수없습니다. 블록합의 (Settlement) 프로세스 16

17 블록합의 (settlement) 는검증자위원회가가디언풀이 finalize할수있도록블록들의체인을 생성하고동의에이르는과정입니다. Tendermint, Casper FFG 및 Hot-Stuff 를포함한최근의 Proof-of-Stake 연구작품에서영감을얻어, 아래에설명된블록합의 (settlement) 알고리즘을설계하고구현했습니다. 검증자가차례대로새로운블록을제안하는회전블록제안자전략 (rotating block proposer) 을사용합니다. 그런다음위원회는 Casper FFG 및 Hot-Stuff와유사한프로토콜을사용하여블록들의순서를결정하기위해블록에투표합니다. 블록제안 (Block proposal) 검증자들은블록제안자 (block proposer) 의역할을수행하기위해서라운드로빈 (round robin) 방식에서회전합니다. 블록제안자는검증자위원회가투표할다음블록을제안해야할책임이있습니다. 라운드로빈회전을위해서, 각각의제안자는 epoch 이라고불리는지역논리클락 (local logical clock) 를유지합니다. epoch t 동안 m 개의검증자가있다고가정했을때, ( t mod m ) 인덱스를가진검증자가 epoch 을위한제안자로서선출됩니다. 중요한 2 가지사항은다음과같습니다. 1) Epoch t 는멈추지않아야합니다. 이렇게함으로써제안자회전의생기성 (liveness) 이보장됩니다. 2) 서로다른검증자들의 epoch t 는대부분동기화되어있어야합니다. 즉, 모든검증자들의대부분의시간은같은 t 값을가지고있습니다. 따라서그들은어떤노드가다음블록을생성할지동의할수있습니다. 아래는제안자선출및블록제안을위한우리의알고리즘입니다. 알고리즘 1: 라운드로빈 ( Round Robin) 블록제안 3 Buchman et al. Tendermint: Byzantine Fault Tolerance in the Age of Blockchains 4 Buterin et al. Casper the Friendly Finality Gadget 5 Yin et al. HotStuff: BFT Consensus in the Lens of Blockchain 17

18 t 0, proposer 0 voted false, received false, timeout false loop begin proposer t mod m if ( proposer == self.index ) and (not proposed yet) begin // 노드가제안자로서선출됨 propose one block end voted the node has proposed or voted for a block for epoch t received the node has received m /3 + 1 EpochChange ( t + 1) messages timeout timeout reached if voted or received or timeout begin broadcast message EpochChange ( t + 1) end if the node has received 2 m /3 EpochChange ( t + 1) messages begin t t + 1 // enters epoch t + 1 voted false, received false, timeout false end sleep for some time end Algorithm 1. 라운드로빈블록제안프로토콜 이프로토콜은메시지 EpochChange ( t + 1) 를정의합니다. 이는다음 epoch t + 1로함께진행하는것을돕기위해검증자들사이에서전달되는동기화메시지로서간주될수있습니다. 기본적으로, 검증자는다음과같은조건들을만족할때 EpochChange ( t + 1) 메시지를다른모든검증자에게브로드캐스트 (broadcast) 합니다 : 1) 노드가 epoch t 동안블록을제안하거나투표한경우. 또는 2) 노드가다른검증자들로부터 m /3 + 1 개의 EpochChange ( t + 1) 를수신한경우. 또는 3) 노드가에 epoch t 대해시간이초과 (time out) 된경우 (timeout 은 4 Δ 로설정 ) 한편, 검증자는다른노드들로부터 2 m /3 개의 EpochChange ( t + 1) 메시지를받았을때 epoch 로 진입 (enters) 합니다. 여기서우리는이프로토콜이위의두가지조건을만족하는것을보여줍니다. Eventual Progression : 모든정직한노드들은결국 (eventual) 에 epoch t + 1 에진입합니다. 최악의경우에, 모든정직한노드들은 ( 적어도 2 m /3 + 1 의노드들 ) 은타임아웃에도달하고 EpochChange ( t + 1) 메시지를브로드캐스트합니다. 타이밍모델가정아래에서, 이러한모든메시지들은전송되고나서시간 Δ 안에전달됩니다. 따라서각각의정직한노드는적어도 2 m /3 개의 EpochChange ( t + 1) 메시지들을받게되고, 결국 epoch t + 1 에진입합니다. Epoch 동기화 : 직관적으로, 이것은모든정직한노드들의 epoch의 함께움직임 (move together) 를의미합니다. 더정확히말하자면, 우리는정직한노드가 epoch t + 1 에진입하는것이최대 2 Δ 만큼다르다는것을주장합니다. 이것을증명하기위해, 최대 f 개의결함노드가있기때문에, 첫번째정직한노드가 epoch t + 1 에진입하기위해서는, 적어도 m /3 개의다른정직한노드들이 EpochChange ( t + 1) 메시지를브로드캐스트해야합니다. 이정직한노드는또한프로토콜에따라 EpochChange ( t + 1) 메시지를브로드캐스트합니다. 최대 Δ 의시간이지난후, 어떠한정직한노드든적어도 m /3 + 1 개의 EpochChange ( t + 1) 메시지를수신하여야합니다. 이메시지를수신함으로써수신한노드들이 EpochChange ( t + 18

19 1) 를브로드캐스트하게됩니다 ( 위의조건2). Δ 의시간이지난후, 모든정직한노드는 2 m /3 개의 EpochChange ( t + 1) 메세지를수신하고 epoch t + 1 에진입합니다. 따라서, 첫번째정직한노드가 epoch t + 1 에진입한후에최대 2 Δ 시간이지난후마지막정직한노드가같은 epoch에진입합니다. 실제로, 네트워크지연이충분히작을때, 모든정직한노드는거의동시에 epoch t + 1 에진입합니다. 결과적으로, 검증자들은누가다음제안자가될지동의할수있습니다. 또한실제구현을위해서주의할점은, EpochChange ( t + 1) 메시지들은효율성을위해다른타입의메시지 ( 예 : 블록투표 ) 들과결합될수있습니다. 따라서일반적인상황에서 ( 제안자실패가없을때 ), epoch 변경을위해추가적인동기화오버헤드가시스템에추가되지않습니다. 검증자간블록합의 (Consensus) 제안된블록을합의하기위한이프로토콜은 Casper, FFG 그리고 Hot-Stuff 와비슷하게모든검증자간의 PBFT- 기반의투표절차를포함합니다. Theta Ledger 블록체인에서는, 비트코인및이더리움과유사하게각각의블록헤더는그들의부모블록 ( 즉, 체인에서의이전블록 ) 의해시포인터를포함하고있습니다. 블록이다른블록의조상이아니면두개의블록은충돌합니다. 충돌하는블록제안 (block proposal) 이같은 epoch 동안여러개가존재한다면, 정직한검증자는하나의블록이합의될때까지여러개모두를유지하고있다가, 합의된블록이생기면나머지충돌되는블록모두를버립니다. 블록합의프로토콜은 epoch 에서 epoch 으로작동합니다. 현재의 epoch 를위한제안자는모든검증자들에게블록제안을전송합니다. 검증자는블록에대한투표를브로드캐스팅함으로써응답합니다. 모든메시지들은보낸노드에의해서서명됩니다. 제안된블록의헤더는부모블록에대해적어도 2 m /3 + 1 개이상의서명된투표로구성된커밋 (commit)- 인증서 (certificate) 를가질수있습니다. 결함이있는검증자들이 m /3 을넘지않는다는가정하에, 높이 (height) 당최대하나의블록만이커밋 - 인증서를얻을수있습니다. 하나의블록의커밋 - 인증서는이블록과모든이전블록들이합의되었다는것을나타냅니다. 제안된블록은부모블록이 2 m /3 + 1 개이상의서명된투표를얻지못한다면커밋 - 인증서를가지고있지않을수잇습니다. 현재제안자 (proposer) 가아닌검증자들의경우, 그들의일은제안된블록에대해서투표하는것입니다. 검증자가새로운블록을받자마자, 검증자는서명된투표를다른모든검증자에게브로드캐스트합니다. 따라서다음 epoch의제안자가커밋-인증서를생성하기위해이를수집할있습니다. 두개의연속적인블록 A와 B 모두커밋-인증을받을경우, 블록 A와그이전블록모두 합의 (settled) 된것으로여겨집니다. 안정성을보장하기위해, 정직한노드들이 합의된블록과충돌되는블록에절대로투표하지않도록하여야합니다. 포크가있을때 ( 결함있는제안자혹은비동기화에의해서 ), 정직한노드들은가장긴포크의블록에대해서투표하여야합니다. 아래의그림은블록합의과정을나타냅니다. 높이 101 의제안자가결함이있고, 두개의충돌되는블록 X 101, Y 101 를제안했다고가정했을때, 이것은두개의분기를이끕니다. 블록 X 101, Y 101 둘개모두 2 m /3 + 1 이상의투표를받지못한다면, X 102 와 Y 102 의두개헤더모두커밋 - 인증이포함되어있지않습니다 ( 그림에서 nil 로표시되었음 ). 하지만, 어느지점에서분기 X 가더빠르게커지고, 두개의연속적인블록 X 102 와 X 103 모두 2 m /3 + 1 이상의투표를얻습니다. 그런다음 X 102 블록까지의위쪽블록분기 X 는합의된것으로간주됩니다. 그리고아래분기 Y 는버려집니다. 19

20 Figure 6. 블록합의 (settlement) 과정 위의예제는텐더민트 (Tendermint) 와같은 PBFT 기반의프로토콜과비교하여우리의구현의강점이무엇인지에대해서설명합니다 자식블록들중하나가합의 (settled) 된다면, 커밋 (commit)- 인증서 (certificate) 를받지않은하나의블록또한합의된체인에포함될수있습니다. 예를들어, 예제에있는블록 X 101 는커밋 - 인증을받지않았지만, 블록 X 102 이합의된후, 블록 X 101 또한합의된것으로여겨집니다. 이는계산파워의낭비를줄이고, 트랜잭션처리량을증가시키는데도움을줍니다. 분석 안전성 (Safety) : 안전성 (safety) 은모든정직한검증자들이같은블록들의체인에대해동의하는것을의미합니다. 더정확하게는, 하나의정직한검증자가블록 A를받아들인다면, 다른정직한검증자들이받아들인이후의블록들이 A 블록을포함하고있는것을의미합니다. 이러한안정성에대한논의는 Casper FFG 그리고 Hot-Stuff와유사하고여기서는생략되었습니다. 우리는단지정직한노드가합의된 (settled) 블록과충돌되는블록에절대투표하지않는다는요구사항에서비롯된안정성에대해지적하고자합니다. 생기성 (Liveness) : 생기성 (liveness) 는검증자위원회가항상진행되는것을의미합니다. 즉, 항상새로운블록들을생성하고동의할수있음을의미합니다. 여기서우리는타이밍모델하에서동기화기간 (synchronous period) 동안, 위원회가언제나생기성목표 (liveness goal) 를달성할수있다는것을보여줍니다. 첫번째로, 블록제안 섹션에서, epoch이계속해서증가하고, 모든정직한검증자들은함께다음 epoch으로진행됨을입증하였습니다. 제안자 (proposer) 가정직한검증자인 epoch에서, 제안자는새로운블록을제안합니다. 블록합의과정에서, 생기성은동기화기간동안, 연속해서두개의제안자들이정직하고, 커밋 (commit)-인증서(certificate) 를생성하기에충분히오래기다리는무수히많은 epoch이있다는것에달려있습니다. 우리는이것이적어도 2/3 이상의검증자들이정직하기때문에, 라운드로빈회전과함께무수히자주발생하는것을보증합니다. 트랜잭션처리량 (Transaction throughput) : 10 에서 20 개의검증자들과함께, 위원회는보다빠르게블록들의체인을생성하고합의할수잇습니다. 평균블록생성및합의시간은초단위이고, 이것은초당 이상의높은처리량을이끌어낼수있습니다. 20

21 블록완결 (Finalization) 프로세스 이섹션에선, 립프로깅 (leapfrogging) 블록완결과정에대해자세히논의할것입니다. 위에서말했던것처럼, 가디언들은체크포인트블록의해시에대해서만합의에도달할필요가있습니다. 여기서체크포인트블록은몇몇정수 T( 예 : T=100) 의배수의높이를가지는블록을말합니다. 체크포인트블록만을완결 (finalize) 짓는것이왜충분한지보여주기위해서, 블록체인소프트웨어의트랜잭션실행엔진이 결정론적상태기계 (deterministic state machine) 로서보일수있다는것을명심하여야합니다. 트랜잭션은결정론적상태전송함수 (deterministic state transfer function) 로볼수있습니다. 만약두노드가같은상태기계를실행하고동일한초기상태에서시작한다면, 같은트랜잭션시퀀스 (sequence) 를실행하고나서, 그들은결국동일한상태에도달하게됩니다. 이것은몇몇트랜잭션들이유효하지않을때에도상태기계가이러한유효하지않은트랜잭션들을감지하고건너띄는한결국에는동일한상태에도달합니다. 예를들어, 소스계정이갖고있는토큰양보다더많은토큰을소비하는트랜잭션이있을수있습니다. 상태기계는세너티체크 (sanity check) 이후에간단히이트랜잭션을건너뛸수잇습니다. 이런식으로 나쁜 (bad) 트랜잭션들은상태에아무런영향을끼치지못합니다. 블록체인의문맥에서, 모든정직한노드들이같은블록체인사본을가진다면, 순서대로모든블록을처리한후결국같은상태에도달하게된다는것을보장할수있습니다. 하지만하나의주의할점이있습니다. 블록체인은막대한양의데이터를포함할수있습니다. 어떻게두정직한노드는그들이가진체인이동일한것인지효율적으로비교할수있을까요? 여기에블록체인의데이터구조의불변성특징이이문제를구출할수있습니다. 각각의블록의헤더가이전블록의해시값을포함하고있기때문에, 두개의노드가가진각각의체크포인트블록의해시값이같은한, 압도적인확률로그들은제네시스블록부터체크포인트블록까지동일한블록들의체인을가지게됩니다. 당연히, 각각의가디언노드들은블록체인의무결성을확인해야할필요가있습니다. 특히, 각각의블록헤더에있는블록해시값은사실이전블록의해시입니다. 노드는자체적으로다른노드의필요없이무결성검사 (integrity check) 를수행할수있습니다. 흥미롭게도, 불변성특징은네트워크비동기또는분할에대한저항 (tolerance) 을향상시킵니다. 네트워크분할에서, 가디언들은체크포인트의해시값에대해합의에도달하지못할수도있습니다. 그러나, 네트워크가회복되고나서, 다음체크포인트에대해투표를진행할수있습니다. 만약그들이합의에도달한다면, 다음체크포인트까지의모든블록이현재체크포인트에대한합의여부와관계없이완결 (finalized) 됩니다. 비잔티움장애허용 (byzantine fault tolerance) 을증명하기위해서, 정직한노드는적어도 2/3 의가디언들이같은체크포인트블록해시를갖고있다는것을보장받아야할필요가있습니다. 따라서노드가체크포인트에대해완결을표시하기전에, 이체크포인트해시에대해서모든가디언중적어도 2/3 에게서서명을받아야할필요가있습니다. 이는안정성 (safety) 를보장하기위한것이며, 유명한프로토콜인 PBFT 프로토콜의 커밋 (commit) 단계와유사합니다. 가디언들은오직 T 블록마다있는체크포인트해시값에대해서만투표할필요가있으므로, 합의에도달하기까지더많은시간이존재합니다. 체크포인트완결의간단한구현은 PBFT 커밋 단계를따르므로각가디언은다른모든보호자에게서명을브로드캐스트합니다. 이것은각노드가 O ( n ) 메시지들을전송하고, 수신하고처리하는것을요구하고, 각 21

22 메시지는수킬로바이트의길이를가질수있습니다노드들이합의에이르기까지 T 블록시간을가지더라도, 이러한접근법은 T 값을크게설정하지않는한여전히수백개의가디언노드들을수용하도록확장할수없습니다. T 값을크게설정하는것은블록완결지연을증가시키므로바람직하지않습니다. 수천개의가디언으로의확장 통신복잡도를줄이고수천개의가디언으로확장하기위해서, 우리는 gossip 프로토콜과 6 BLS signature aggregation technique 에서영감을받은 aggregated signature gossip 스킴을디자인하였습니다. 이스킴은각각의가디언노드들이합의에도달하기위해실용적으로더작은수의메시지들을처리하도록요구합니다. 아래는 aggregated signature gossip 프로토콜의단계를보여줍니다. 이프로토콜은 BLS 알고리즘을서명통합 (aggregated signature) 를위하여사용합니다. Algorithm 2: Aggregated Signature Gossip finalized false, σ i SignBLS ( sk i, height cp hash cp ), c i InitSignerVector ( i ) for t = 1 to L begin send ( σ i, c i ) to all its neighboring guardians if finalized break wait for ( σ j, c j ) from all neighbors until timeout verify each ( σ j, c j ), discard if it is invalid aggregate valid signatures σ i σ i, c i j σ j ( ci + j calculate the number of unique signers s n I (c [ k] > 0 ) if end s 2 3n finalized true i c j) m od p Algorithm 2. The aggregated signature gossip 프로토콜 핵심아이디어는간단합니다. 각각의가디언노드들은주변노드들로부터통합된서명 (aggregated signature) 들을부분적으로결합한다음, 새롭게통합된서명을 gossip 프로토콜에내보냅니다. 이렇게하면가십프로토콜덕분에각노드의서명공유가기하급수적으로빠르게다른노드에도달할수있습니다. 한편으론, 서명통합 (signature aggregation) 는노드간메시지들을작은사이즈로유지하여통신오버헤드를추가적으로줄입니다. 위의다이어그램에서, i 는현재가디언노드의인덱스입니다. 프로토콜의첫번째줄에서함수 SignBLS () 를초기통합된서명 σ i 을생성하기위해사용합니다. 기본적으로 BLS 서명알고리즘을사용하여체크포인트블록의해시와높이를결합한메시지에서명합니다. 곱셈순환그룹 (multiplicative cyclic group) G, 초기순서 (prime order) p, 생성자 (generator) g: H h i ( pk i, height cp hashcp) 6 Boneh et al. A Survey of Two Signature Aggregation Techniques 22

23 sk σ i (h i ) i * 위의첫번째공식에서, 함수 H : G {0, 1} G 는퍼블릭키 pk i 와메시지를입력값으로하는해시함수입니다. 이것은불법공개키공격 (rogue public-key attack) 을막기위한 7 것입니다. 이프로토콜은또한 서명자벡터 (signer vector) c i 를초기화하기위한 InitSignerVector() 함수를사용합니다. 이 서명자벡터 (signer vector) 는 j 번째가디언이통합된서명에얼마나많이서명했는지를나타내는 j 번째입력 (entry) 의 n 차원정수벡터입니다. 초기화이후에, j 번째입력 (entry) 은 1 로설정되고, 남은입력들은모두 0으로설정됩니다. 초기화이후에, 가디언은반복문 (loop) 으로진입합니다. 각각의반복에서, 가디언은먼저현재통합된서명과서명자벡터 c i 를모든이웃노드에게보냅니다. 그런다음체크포인트가완결된것으로간주되지않으면, 이웃노드로부터의서명및서명자벡터를기다리거나타임아웃까지대기합니다. 모든서명및서명자벡터를수신하고나면, BLS 통합서명증명 (BLS aggregated signature verification) 알고리즘을사용하여 ( σ j, c j ) 의유효성을 검사합니다. h u H(pk u, height cp hash ) cp check if e ( σ j, g) = n u (e (h, pk )) u u c [u] j 여기서 e : G G GT 는 G G 에서 G T 까지의쌍일차 (bilinear) 매핑함수이며, 또한소수 p 의또다른 multiplicative cyclic 그룹입니다. 모든유효하지않은서명및그와연관된서명자벡터는다음통합단계 (aggregation step) 에서 버려집니다. height cp, hash cp 외에도위의검사는관련가디언의퍼블릭키 pk u 를입력으로요구한다는점을지적할가치가있습니다. 가디언이지분을락업한경우, 블록체인에이미기록된, 지분을락하기위한트랜잭션에해당퍼블릭키가이미첨부되어있으므로이러한모든정보는로컬에서사용가능해야합니다. 따라서, 이러한입력값을구하기위한다른노드들과의어떠한통신도필요하지않습니다. 통합과정 (aggregation step) 은 BLS 서명 σ j 를통합하고, 서명자벡터 σ j 를업데이트합니다. 벡터업데이트의경우, 우리는각입력에대해 mod p 연산을수행합니다. 우리는 e (h u, pk u) G T 가소수 p 의 multiplicative cyclic그룹이기때문에이작업을수행할수있습니다. 이것은벡터 c j 의입력이항상제한된수의비트로표현될수있음을보장합니다. σ i σ i σ j j, c i ( ci + j c j) m od p 그런다음알고리즘은통합된서명의고유 (unique) 한서명자들의수를계산합니다. s n I (c [ k] > 0 ) i 여기서함수 I: {true, false} {1, 0} 은참 ( true) 조건을 1 로, 그리고거짓 ( false0 은 0 으로매핑시킵니다. 따라서합계는통합된서명에얼마나많은고유서명자가기여했는지를 7 Boneh et al. BLS Multi-Signatures With Public-Key Aggregation 23

24 계산합니다. 모든가디언들중 2/3 이상이이서명에서명을한경우, 가디언은이체크포인트가완결된것이라고간주합니다. 체크포인트가완결된다면, 통합된서명은다음반복문에 gossip 프로토콜로내보내집니다 ( gossiped out ). 따라서 O ( log ( n )) 반복안에모든정직한가디언들은네트워크가분할하지않는다면, 전체가디언의 2/3 이상으로부터서명된통합된서명을갖게됩니다. 이반복문은 L 개의반복을가지고있고, 서명이네트워크를통해전파되도록 L 은대략 O ( log ( n )) 이어야합니다. 분석 안정성 (Safety): 블록 완결의 안정성은 입증하기 쉽습니다. 2/3 의 압도적인 수의 노드가정직하다는 가정하에, 같은 높이의 두개의 체크포인트 둘다 모든 가디언의 2/3 이상의통합된 서명을 받으려면, 적어도 하나의 정직한 가디언이 같은 높이의 서로 다른 해시 값두개 모두에 대해 서명하여야 합니다. 이는 불가능합니다. 생기성 (Liveness): 네트워크 분할이 없고, L 이 충분히 큰 한, O(log(n)) 반복 이후 높은 확률로모든 정직한 노드들은 모든 정직한 서명자들의 서명들이 합쳐진 통합된 서명을 볼 것입니다. 이것은 gossip 프로토콜이 최대 1/3 의 비잔티움 노드들이 있는 경우에도 O(log(n)) 시간안에 네트워크를 통해 어떻게 메세지를 전달할 수 있는 지와 비슷합니다. 네트워크분할이 있을 때, 체크포인트에 대해 합의를 도달하지 못할 수도 있습니다. 그러나, 네트워크가 분할이 끝나고 난 후, 가디언 풀은 다음 체크포인트 블록을 완결 짓는 것을 계속할 수 있습니다. 그러고나서 합의에 도달한다면, 다음 체크포인트까지의 모든 블록들이완결된 것으로 간주됩니다. 따라서 완결 과정은 계속해서 진행됩니다. 메시지 복잡도 (Messaging Complexity): aggregated signature gossip 프로토콜은 대략 O(log(n)) 인 L 번의 반복동안 실행됩니다. 각 반복 동안, 가디언은 메시지 - message(σ_i, c_i) 를 모든 이웃 가디언들에게 전송해야 할 필요가 있습니다. 네트워크 토폴로지에 따라, 일반적으로 평균 노드에 대해, 이웃 노드들의 수는 일정하고 가정하는 것이합리적입니다 ( 즉, 노드의 총 수가 증가한다고 해도 어떤 노드의 이웃 노드의 수가 증가하지않는다 ). 따라서 체크포인트를 완결 (finalize) 하기 위해 보내고 받는 메시지의 수는 대략 O(log(n)) 이며, O(n) 의 복잡도를 가지는 순수한 전체 대 전체 (all-to-all) 서명 브로드캐스팅구현보다 훨씬 낫습니다. 우리는 두 이웃 가디언들 간의 각각의 메시지들이 n 차원 서명 벡터 c_i 를 포함하고 있음을 압니다. 여기서 c_i 는 소수 p 보다 작은 정수입니다. 그러나, 우리는입력 (entry) 의 대부분이 실제로는 작은 정수이기 때문에 (p 보다 작은 ) 이 벡터가 다소 작게표현될 수 있음을 주의해야 합니다. 메시지 복잡도에 대한 구체적인 아이디어를 얻기 위해서, 예시를 들어보도록 하겠습니다. 우리가 BLS 서명을 위해서 170 비트의 긴 소수 p 를 선택한다고 가정하면, 이는 1024 비트 RSA 서명과 비교할 만한 보안을 제공할 수 있습니다. 그리고 여기 총 1000 개의 가디언노드들이 있다고 가정하겠습니다. 이러한 설정 하에, c_i 는 어떠한 압축도 없이 20 킬로바이트로 나타낼 수 있습니다. c_i 의 대부분의 입력 (entry) 이 p 보다 상당히 작기 때문에, c_i 는 2 킬로바이트로 상당히 압축될 수 있습니다. 또한 통합된 서명과 함께, 각 메시지의크기는 일반적으로 수 킬로바이트의 범위를 가집니다. 게다가, 평균적으로 하나의 가디언이 20 개의 다른 가디언들과 연결되어 있다고 가정하면, L 은 5 보다 작아질 수 있습니다 (log20(1000) = 2.3 의 두 배 이상 ). 즉 하나의 체크포인트를 완결 짓는 것은 하나의 가디언이각 2 킬로바이트의 길이를 가진 약 100 개의 메시지를 이웃 가디언들에게 전송하거나 이웃가디언들로부터 받는 것을 의미한다. 이는 통합 서명 가십 프로토콜 (aggregated signature 24

25 gossip protocol) 을 구현하는데 다소 실용적이며 수천 개의 가디언 노드로 쉽게 확장할 수있습니다. 검증자와가디언들의보상과페널티 토큰보상및패널티구조는노드가합의프로세스에참여하고프로토콜에서벗어나지않도록하는데필수적입니다. 검증자와가디언둘다토큰보상을얻을수있습니다. 각블록은새롭게채굴되는토큰을검증자와가디언의주소로이체하는특별한코인베이스 (Coinbase) 트랜잭션을포함하고있습니다. 모든검증자들은각블록마다토큰수익을얻을수있습니다. 가디언의경우에는, 각블록마다모든가디언에게보상을주는것은가디언의수가너무많기때문에실용적이지않을수있습니다. 대신, 우리는제한된수의가디언을각블록의보상수령인으로무작위로선택하는다음알고리즘을제안합니다. 새로제안된블록의높이를 l 로표시하고 cp 는가장최근에완결된체크포인트입니다. 제안자는통합된서명 σ cp 과체크포인트 cp 에대응되는서명자벡터 σ cp 를받아야합니다. (σ cp, c cp ) 이유효한지확인하면서, 제안자는벡터 c cp 의입력이 0이아닌각가디언들에대해다음조건들을확인할수있습니다. ( 즉, 보호자가체크포인트에서명한경우 ) H (pk, σ B ) i cp l 1 τ * 여기서 B l 1 은높이가 l 1 인블록의해시이고, H : G {0, 1} G 는 BLS 서명알고리즘에사용된것과동일한해시함수입니다. 부등식이성립하면, 제안자는코인베이스 (Coinbase) 트랜잭션수신자목록에가디언의퍼블릭키 pk i 를추가합니다. Threshold τ 는소수의가디언만포함되도록적절하게선택됩니다. 제안자는보상에대한증명으로코인베이스트랜잭션에 (σ, c ) 를첨부해야합니다. cp cp Theta ledger 는어떠한악의적인행동이탐지되면토큰페널티를적용합니다. 특히, 블록제안자가같은높이의충돌되는블록들에서명하거나, 검증자가같은높이의서로다른블록에대해서투표하는경우, 그들은페널티를받습니다. 이전에언급한것처럼검증자혹은가디언은, 특정기간동안특정한양의토큰을락업 (look up) 할필요가있습니다. 페널티는그들이락업한토큰에서삭감됩니다. 악의적인행동을감지한노드는특별한삭감트랜잭션 (Slash transaction) 을블록체인에제출할수있습니다. 악의적인행동에대한증명 ( 예 : 충돌되는블록들에대한서명 ) 은삭감트랜잭션에첨부될수있습니다. 페널티토큰은악의적인노드로부터가져와가장먼저삭감트랜잭션을제출한노드에게보상이주어질수있습니다. 드물게검증자의 3 분의 1 이상이손상된경우, 악의적인검증자는합의 (settled) 되었지만아직완결 (finalized) 되지않은블록에서블록체인을포킹 (forking) 하여이중지불공격을시도하는것이가능합니다. 그러나, 이는가디언풀에의해감지될수있습니다. 왜냐면포킹 (forking) 은같은높이에서여러블록들을만들어내고, 검증자의 2 분의 3 이상이서명해야하기때문입니다. 이경우, 이중서명을수행한검증자들은페널티를받게되며, 전체검증자위원회가재선출됩니다. 검증자위원회가새로구성된후, 블록체인은가장최근의완결된체크포인트에서부터계속진행될수있습니다. 25

26 튜링 - 완전스마트컨트렉트지원 8 이 Theta Ledger는 이더리움가상머신과완전히호환되는스마트컨트렉트실행환경을제공합니다. 이는튜링-완전스마트계약을위한본격적인지원을제공합니다. 솔리디티 9 기반의이더리움스마트계약은 Theta Ledger에쉽게포팅할수있습니다. 솔리디티는대규모개발자커뮤니티를성장시켰고 이더리움가상머신의호환성을허용하여재능있는개발자풀이바퀴부터재개발할필요없이 Theta에기여할수있도록합니다. 스마트계약은 Theta Ledger 위에만들어진비디오플랫폼 DAPP 을위한훌륭한사용자경험과새로운권한모델을허용합니다. 예를들어, 비디오플랫폼들은사용자들을사로잡기위한로열티프로그램스마트계약을작성할수있습니다. 사용자들의활동혹은그들이전송한비디오세그먼트 / 데이터양에기반하여, 플랫폼 DAPP 은사용자를상위계층으로승격시켜특정권한또는단독기능을잠금해제할수있습니다. 또다른예시로, 비디오플랫폼들은사용자들이좋아하는컨텐츠제작자들을위한가상아이템을발행할수있습니다. 이러한개념을확장시키기위해, 대체불가능한토큰 기준으로만들어진가상아이템은희귀하고유니크하며, 본질적으로 암호수집품 이됩니다. 이는제 3 자의추가적인승인을필요로하지않고, 기념품으로유지하거나다른수집품으로교환할수있습니다. 또한, 비디오플랫폼들은사용량에따라지불하는모델과같은더유동적인결제 - 소비모델을허용하는스마트계약을작성할수있습니다. 전통적인연간혹은월간구독대신, 사용자소비량은바이트 - 사이즈의정밀도로서가격을매길수있습니다. 따라서사용자들은오직그들이사용한만큼만지불하면됩니다. 이는저가의짧은형식의콘텐츠를경제적이고합리적으로거래할수있는실현가능한방법으로플랫폼과사용자모두에게이득이되는방법입니다. Theta Ledger 의소액결제와비디오세그먼트의추적특성을통해이러한스마트계약이실행될수도있습니다. 스마트계약은공정하고투명하게이익을분배하기위한방법으로서컨텐츠제작자에게이익을주도록설계될수있습니다. 전통적인로열티결제프로세스는, 복잡성과불명료함을가지고있는전통적인로열티결제프로세스대신제작자와배포자가상호동의한명확한스마트계약조건을수용할수있습니다. Theta Ledger 에서스마트계약을이용하여완전히디지털화된아이템소유권, 혁신적인결제 - 소비모델, 그리고투명한로열티분배를사용할수있고, 이는비디오 / 컨텐츠전달의핵심기능을보완하는사회적및경제적상호작용계층을추가로제공합니다

27 Off-Chain Micropayment 지원 소개섹션에서설명한것처럼, 비디오스트리밍에중점을둔블록체인은높은처리량을지원해야합니다. 우리는많은수의트랜잭션처리를용이하게하기위해서원장 (ledger) 에직접오프체인 (off-chain) 결제를지원합니다. 리소스중심의소액결제풀 (Resource Oriented Micropayment Pool) 우리는 리소스중심의소액결제풀 (Resource Oriented Micropayment Pool) 이라는비디오스트리밍전용의 off-chain 을설계하고구현하였습니다. 이방법은유저가 off-chain 상에서소액결제풀을생성하도록허용합니다. 이소액결제풀로다른어떠한유저든 off-chain 의트랜잭션을이용해돈을인출할수있고, 이중지불문제를방지합니다. 이러한저희의독자적인솔루션은기존 off-chain 결제채널과비교하여더유동성을가집니다. 특히, 비디오스트리밍의사용사례에서, 이방법은시청자가여러캐시노드로부터받아오는비디오컨텐츠에대해지불할때 on-chain 트랜잭션없이도지불이가능하게합니다. On-chain 의트랜잭션을 off-chain 의결제로대체함으로써 리소스중심의소액결제풀 (Resource Oriented Micropayment Pool) 은블록체인의확장성을상당히개선할수있습니다. 다음의시나리오와다이어그램은리소스중심의소액결제풀 ( Resource Oriented Micropayment Poo ) 이어플리케이션에서어떻게작동하는지에대한종합적인워크스루 (walkthrough) 를보여줍니다 27

28 Figure 7. 이그림은시청자인 Alice 가비디오청크 (chunks) 를받아오기위해서캐시노드인 Bob 과 Caro 에게 off-chain 트랜잭션을생성하는것을보여줍니다. Step 1. 소액결제풀 ( Micropayment pool) 생성 : 첫번째단계로서, Alice는시간제한및삭감가능한담보금이있는소액결제풀 (Micropayment pool) 을생성하기위해서온-체인 (on-chain) 트랜잭션을게시 (publish) 합니다. CreatePool ( resourceid, deposit, collateral, duration ) 여기에주목해야할몇가지가있습니다. Pool을생성하기위해서, Alice는 resource ID 를구체적으로명시해야합니다. resourceid 는그녀가찾고자하는디지털컨텐츠를고유하게나타내는 ID입니다. 이 ID는비디오파일과관련이있을수도있고, 또는라이브스트림과관련이있을수있습니다. 28

29 예금액 ( deposit ) 은적어도찾고자하는리소스 (resource) 의전체가치보다같거나많아야합니다. 예를들어, 찾고자하는비디오파일의리소스가 10 토큰의가치를지닐때, 입금액은적어도 10 토큰이어야합니다. 담보금 ( collateral ) 은 Alice 의이중지불 (double spending) 을방지하기위해서필요합니다. 만약 Alice 가이중지불을시도하는것이블록체인의검증자 (validators) 에의해서감지되면, 주어진담보금이깎이게됩니다. 나중에살펴볼블로그포스트에서알수있지만만약담보금 > 예금액일때, 이중지불에대한수익은항상마이너스일것이므로이성적인사용자라면이중지불에아무런이득이없다는것을알수있을것입니다. duration 은시간제한으로서표준결제채널과유사합니다. 시간제한이만료되기전에요청된출금만이유효합니다. 블록체인은 Alice 의 CreatePool () 트랜잭션요청이블록체인에커밋된이후에 Alice 에게 CreatePool () 트랜잭션에대한 Merkle proof 값과 CreatePool() 트랜잭션의트랜잭션해시값인 createpooltxhash 을반환합니다. Alice 가피어 (Bob, Carol, David 등 ) 에게서지정된리소스를찾기를원할때마다, 그녀는온체인의 CreatePool () 트랜잭션의 Merkle proof 값을피어에게보냅니다. 수신자피어는 Merkle proof 값을확인하여 pool 이요청한리소스에대해서충분한예금액과담보액을갖고있는지확인하고, 확인이되면수신자피어와 Alice 는다음단계로진행할수있습니다. Step 2. 피어들간초기핸드셰이크 ( handshak e) : Alice가피어 (Bob, Carol, David 등 ) 에게서지정된리소스를찾기를원할때마다, 그녀는온체인의 CreatePool () 트랜잭션의 Merkle proof 값을피어에게보냅니다. 수신자피어는 Merkle proof 값을확인하여 pool이요청한리소스에대해서충분한예금액과담보액을갖고있는지확인하고, 확인이되면수신자피어와 Alice는다음단계로진행할수있습니다. Step 3. 오프체인소액결제 ( Off-chain micropayments) : Alice는지정된리소스의일부분 ( 예, 비디오파일의일부분또는라이브스트림세그먼트 ) 을위해서 ServicePayment 트랜잭션들에서명하고이것들을 off-chain상에서피어에게보냅니다. ServicePayment 트랜잭션은다음과같은데이터들을포함합니다 : targetaddress, transferamount, createpooltxhash, targetsettlementsequence, Sign ( SK A, targetaddress transferamount createpooltxhash targetsettlementsequence ) targetaddress 는 Alice 가자원을찾고자하는피어의주소이고, transferamount 는 Alice 가보내려고하는토큰의수량입니다. targetsettlementsequence 는 replay attack 을방지합니다. 이값은이더리움트랜잭션의 nonce 값과유사합니다. 만약타겟이 ServicePayment 트랜잭션을블록체인으로게시한다면 ( 다음단계에서보게될 ), targetsettlementsequence 는 1 씩증가해야합니다. 수신자피어는이러한오프체인트랜잭션들과서명들을확인해야합니다. 유효성검사가끝나면, 피어는 CreatePool () 트랜잭션에서지정된리소스를 Alice 에게보낼수있습니다. 또한, 우리는 off-chain ServicePayment 트랜잭션들이두개의피어사이에서직접적으로전송되는것을알아야합니다. 따라서이단계에서는확장성병목현상이없습니다. 29

30 Step 4. 온- 체인합의 ( On-chain settlement) : Alice에게서 ServicePayment 트랜잭션을받은어떠한피어든토큰을인출하기위해블록체인으로서명된트랜잭션을게시 (publish) 할수있습니다. 다만시간이만료되기전이여야합니다. 우리는이렇게게시 (published) 된 ServicePayment 트랜잭션들에대해서 온체인합의 (on-chain settlement) 트랜잭션이라고부릅니다. 수신자피어는 온체인합의 (on-chain settlement) 트랜잭션을위해가스비를지불해야한다는것을명심해야합니다. 적은트랜잭션수수료를지불하기위해서, 피어들은정말로필요할때만온체인합의를수행할것이고, 이는네트워크의확장성에도움이됩니다. Alice가리소스를찾기위해기존피어에서다른피어로변경할때어떠한온체인트랜잭션도필요하지않다는것을알아야합니다. 비디오스트리밍에서, 시청자는잠재적으로비디오스트림전달을지연시키거나방해할수있는온체인의트랜잭션생성없이, 언제든지다른캐시노드로리소스를받아오도록전환할수있습니다. 그림에나와있듯이, Alice는 Bob에게서 k개의청크 (chuck) 를받아온후에 Carol로전환이가능합니다. 전환후에, 온체인의트랜잭션없이계속해서비디오세그먼트를받아옵니다. 또한, 소액결제풀을생성하기위해총토큰양은 ( 담보금 + 예금 ) 이며, Alice 가리소스를얻기위한피어의수와상관없이요청하려는리소스가치의 2 배까지낮아질수있습니다. 계산복잡도표현을사용한다면, 단방향결제채널방식과비교할때예약되는토큰의양은 O ( n ) 에서 O ( n ) 으로감소합니다. 여기서 n 은 Alice 가자원을검색하는피어의수입니다. 이중지불감지및페널티분석 이중지불을소액결제풀에서생성하는 Alice 를방지하려면, 우리는 1) 이중지불을감지할수있어야하고, 2) 이중지출로인해얻는순이익이항상마이너스라는것을보장해야합니다. 이중지불을감지하는것은상대적으로직관적입니다. THETA 네트워크의검증자 (validators) 들은모든온체인트랜잭션을확인합니다. 소액결제풀에남아있는예금액이 Alice와다른피어에의해서서명된다음통합결제트랜잭션을처리할수없는경우, 검증노드는 Alice가이중지불을시도했다고판단합니다. 다음으로, 우리는 Alice 이중지불을시도한다면그녀를불행하게만들어야합니다. 이것은담보금을받아야하는이유입니다. 이전에, 우리는담보액이예금액보다커야한다고언급한적이있습니다. 여기에그이유가있습니다. 아래 Figure 5 에서, Bob, Carol, 그리고 David는정직합니다. Alice는악의적인공격자입니다. 더나쁜것은, 그녀는다른악의적인행위자인 Edward와결탁합니다. Alice는지정된리소스를위해 Bob, Carol 그리고 David와부분적으로서명된트랜잭션들을교환합니다. Alice는중복된리소스에대해서는추가적인가치를얻을수없으므로, 그녀가 Bob, Carol 그리고 David에게서얻는최대가치는예금액이최대입니다. Alice는 Edward와결탁함으로써그녀는 Edward에게총예금액을보낼수있습니다. 그런다음그녀는다른사람들이커밋하기전에 Edward에게정산트랜잭션 (settlement transaction) 을블록체인에커밋하도록요청하고, 그다음다시그녀에게예금액을반환하도록합니다. 즉, Alice는이중지불이감지되기전에최대예금액만큼의가치를지닌리소스를무료로얻습니다. 나중에 Bob, Carol 그리고 David가정산트랜잭션을커밋할때, 이중지불은감지됩니다. 그리고모든담보금액은삭감됩니다. 따라서 Alice의순수익은다음과같습니다 순수익 Alice = 예금액 (deposit) 담보금 ( collateral) 30

31 그러므로, 이시나리오에서우리는다음과같은결론을낼수있습니다. 담보금이예금액보다큰상황에서는, Alice 의순이익은항상마이너스입니다. 따라서만약 Alice 가합리적이라면, 그녀는이중지불을위해서어떠한행위도하지않을것입니다. 우리는다른상황에대해서도비슷한분석을수행할수있습니다. 세부사항은여기서생략됐지만, 그녀가만약이중지불을수행하는모든경우에 Alice의순이익은항상마이너스임을보여줄수있습니다. 다른상황은 Alice가정직하고, 그녀의몇몇피어가악의적일때입니다. Alice가소액결제를악의적인피어들중한명에게보낸후, 이악의적인피어는그녀에게리소스를전달하지않을수있습니다. 이러한상황에서, Alice는리소스를얻기위해서다른피어로변경할수있습니다. 각각의소액결제의금액은이론상으로극도로작기때문에, Alice의손실을임의적으로매우작게만들수있습니다. 31

32 Figure 8. 위그림은악의적인공격자인 Alice 가이중지불을시도하고그결과로페널티를받게되는것을보여준다 원장스토리지시스템 (Ledger Storage System) 32

33 스트리밍에서소액지불 (micropayment) 를용이하게하기위해공용원장 (public ledger) 을사용하는것은트랜잭션처리량이높아야할뿐만아니라, 저장공간관리도중요하기때문에까다로운작업입니다. 바이트당지불 (pay-per-byte) 보장을이루기위해서, 각시청자는수초마다지불금 (payment) 을보냅니다. 보통만명의동시사용자가있을때, 초당수천개의트랜잭션을생성해낼수있습니다. 오프체인결제풀 (off-chain payment pool) 이이미상당한양의온체인트랜잭션을줄여주지만, 블록및상태데이터는여전히풍선효과처럼빠르게커질수있습니다. 우리는이문제를해결하고데이터센터에서실행되는강력한서버클러스터또는상용데스크톱 PC 일지라도여러타입의기계에적응할수있는스토리지시스템을설계했습니다. 스토리지마이크로서비스아키텍처 서버클러스터의프로세싱및스토리지성능을활용하기위해, 주요설계결정은장부의다른모듈을다른시스템에서실행하도록구성할수있는최신웹서비스백엔드에서흔히볼수있는널리사용되는마이크로서비스아키텍처를채택하는것입니다. 특히, 합의모듈과스토리지모듈은분리될수있습니다. 잠재적으로컨센서스모듈은 MapReduce 프레임워크를사용하여트랜잭션을병렬로처리하기위해여러시스템에서실행될수있습니다. Theta Ledger 는이더리움과비슷하게트랜잭션블록들과계정의상태기록둘다저장합니다. 스토리지모듈의아래레이어는키값을저장하는공간입니다. Theta Ledger 는단일시스템 LevelDB 에서사실상무제한데이터를저장할수있는 MongoDB 와같은클라우드기반 NoSQL 데이터베이스에이르기까지여러데이터베이스에대한인터페이스를구현합니다. 따라서 Ledger 는단일컴퓨터에서실행될수있으며, 또한서버클러스터에서실행하도록구성할수도있습니다. History Pruning 마이크로서비스아키텍처는강력한서버클러스터에잘맞지만, 가정용 PC 에서 Ledger 를운영할때여전히저장공간제약문제를직면하게됩니다. 우리는저장공간소비를줄이기위한여러기술들을설계하였습니다. 이더리움과비슷하게, Theta Ledger 는각블록의전체상태를저장합니다. 그리고상태트리루트 (state tree root) 는해당블록의헤더에저장됩니다. 상태기록에의해소모되는저장공간을줄이기위해서, Theta Ledger 는상태기록잘라내기 (state history pruning) 를구현하였으며, 아래그림에나와있는 참조카운팅 (reference counting) 기법을사용하였습니다. 33

34 Figure 9. reference counting 를이용한상태기록 pruning Leger 의상태는 ( 즉, 각계정의토큰잔액등 ) 은 Merkle-Patricia 트리를이용하여저장됩니다. Figure 6(a) 는루트의 State 0 으로표시된초기상태트리를보여줍니다. 각노드는노드의부모수와동일한 " 참조횟수 (reference count)" 라는속성이있는트리입니다. 초기상태트리에서, 각노드는오직하나의부모를갖고있기때문에, 모든참조횟수는 1 로설정되어있습니다. Figure 6(b) 에서, 계정 A 는새롭게합의된블록의트랜잭션들을적용하고나서 A* 로업데이트됩니다. 따라서새로운루트 State 1 과 A * ( 파란색노드와선 ) 를연결하는 Merkle 분기와함께새로운 Merkle 상태루트 State 1 이생성됩니다. 새로운노드가추가되었기때문에, 새로운노드와직접적으로연결된자녀노드의참조횟수를 1 에서 2 로업데이트합니다. 어떤시점에우리는저장공간을절약하기위해 State 0 을삭제하기로결정할수있습니다. 이는참조횟수가 0 인노드를루트 State 0 에서부터재귀적으로삭제하여, 삭제가능한노드가남지않을때까지수행함으로써완료될수있습니다. 노드가삭제될때, 삭제된노드의모든자녀들의참조횟수는 1 만큼줄어듭니다. Figure 6(c) 는이과정을보여줍니다. 그리고 Figure 6(d) 는 pruning 의결과를보여줍니다. 최대수준의상태저장공간소형화를위해서, 가디언풀에의해블록이완결되면해당블록이전의모든기록을삭제할수있습니다. 또한 Ledger 는상태들의제한된기록만을유지하도록설정될수있습니다. 예를들어, 사용가능한저장공간에따라, 최신 1000 개블록의상태트리만을유지할수있습니다. 참조카운팅 (reference counting) 기술을사용하면상태트리를정리 (pruning) 할때 O ( k log N ) 의시간복잡도가있음을알수있습니다. 여기서 k 는한블록의트랜잭션에의해업데이트된계정수이고 N 은총계정수입니다. 일반적으로, k 는 2 백개에서천개의범위를가집니다. 34

35 따라서상태트리를정리 (pruning) 하는것은매우효율적이여야하며너무많은시간이걸리면안됩니다. 트랜잭션블록들에의해소비되는저장공간을관리하는것은더간단합니다. 블록이완결되고난후, 우리는단순히모든이전블록들을삭제하거나, 상태트리와비슷하게제한된기록만을유지할수있습니다. 이러한기술들로, 일반 PC 와랩탑들은가디언노드를실행하기에충분해질수있습니다. 상태동기화 (State Synchronization) 이전세대블록체인을사용하는문제점중하나는상태동기화시간입니다. 새로운노드를회전시킨후일반적으로창블록으로부터전체블록히스토리를다운로드해야합니다. 완료하는데며칠이걸릴수있으며이미사용자채택의장애물이됩니다. 풀노드에저장된상태와블록기록은동기화시간을극적으로줄일수있습니다. 새로운노드가시작하고나서, 첫번째단계는모든검증자와가디언들의 join/leave 트랜잭션과최근완결된블록까지의이러한특별트랜잭션이포함된블록헤더들을다운받는것입니다. 검증자와가디언서명이포함된헤더와특별한트랜잭션들로, 새로운노드는현재의검증자위원회와가디언풀을얻어낼수있습니다. 검증자및가디언집합변경은비교적드물기때문에, 이단계에서다운로드하고확인해야하는데이터의양은최소화되어야할필요가있습니다 두번째단계에서, 새로운노드는최신완결된블록에대응되는상태트리를다운받아야합니다. 그리고트리의루트해시가최신완결된블록에저장된상태해시와동일한지확인할필요가있습니다. 마지막으로, 새로운노드는상태트리의무결성을확인합니다 ( 예 : 머클분기의유효성 ). 모든체크가통과된다면, 새로운노드는새로운블록을들을수있고, 합의프로세스에참가할수있습니다. 이중통화시스템과토큰메커니즘 네트워크의보안과적절한거버넌스의설치그리고네트워크의경제환경을관리하기위해서, Theta 는이중통화시스템을도입할것입니다. 이미많은사람들이소유하고있고원래알고있던 Theta 토큰은 Theta 네트워크의보안을유지하고, 관리하고, 스테이크 (Stake, PoS 에서의채굴 ) 하기위해사용됩니다. 반대로, 각각의연산들 ( 비디오세그먼트트랜잭션, 스마트컨트랙트연산등 ) 은추가적인토큰인감마 (Gamma) 에의해서지불됩니다. 두번째토큰을도입한주요한두가지의이유는다음과같습니다 : 첫번째로, 이렇게함으로써각토큰의유틸리티와목적을분리시킬수있습니다. Theta 는네트워크의스테이킹 (Staking, PoS 에서의채굴 ) 과보안을위해서엄격하게사용되고, Gamma 는유틸리티기반의네트워크작업을위해서사용됩니다. 스테이킹은본질적으로토큰의유통량을감소시키지만, 비디오세그먼트트랜잭션들과스마트컨트랙트는매일수백만건의높은트랜잭션을원활하게할수있는높은유동성을가진토큰을필요로하기때문에이러한분리작업은필수적입니다. 두번째로, 같은토큰을스테이킹과연산에사용할때발생하는여러거버넌스문제들을해결하기위해두개의토큰이필요합니다. 토큰이연산에사용되기위해서는반드시높은유동성을갖고있어야합니다. 따라서악의적인공격자가높은유동성을가진토큰을오픈 35

36 마켓에서상당량을축적할수있습니다. 만약이렇게악의적인공격자가축적한토큰이스테이킹에도사용이된다면, 악의적인공격자들은잠재적으로 Theta 네트워크의보안을위협할수있습니다. 두가지의기능을두개의토큰으로분리함으로써 ( 스테이킹과연산 ), 위험부담이상당히감소합니다. 쎄타토큰공급및메커니즘 ERC20 토큰으로서, 쎄타토큰의공급량은현재 10 억개로고정되어있습니다. 메인넷런칭시, 각홀더들이보유한 ERC20 쎄타토큰은새로운블록체인의쎄타토큰으로 1:1 교환됩니다. 새로운블록체인의고유한 Theta 의공급량은 10 억개로고정되고, 이는더이상새로운쎄타토큰이만들어지지않는다는것을의미합니다. 쎄타토큰의공급량이고정된주요이유는악의적인공격자가네트워크를위협하기위해충분한토큰을얻는것이엄청나게비용이많이들도록하기위해서입니다. 새로운쎄타토큰이절대생성되지않기때문에, 쎄타토큰을얻기위한유일한방법은존재하는토큰을구입하는것이고이는시간이지남에따라토큰의가격을더욱비싸게만들어네트워크를컨트롤할만큼의쎄타토큰을모으는것을더욱비싸게만듭니다. 감마 (Gamma) 토큰공급및메커니즘 감마는 Theta 블록체인의추가적인토큰으로, 비디오세그먼트소액결제와스마트계약연산을위한 가스 로서지불되는데사용됩니다. 감마토큰은 Theta blockchain 위에만들어지며 50 억개의감마가메인넷이출시되는시점에생성될것입니다. 이러한감마의초기공급은모든쎄타토큰홀더들에게토큰스왑시분배될것이며, 이러한충분한양의감마는네트워크가효과적으로동작하기위한씨앗으로작동할것입니다. 토큰스왑시, Theta 토큰홀더는각쎄타토큰당 5개의감마를얻게될것입니다. 초기에는, multi-level BFT 합의메커니즘이출시되고가디언풀이구성되기전까지는감마토큰이증가하지않을것입니다. 이후에는, 검증자와가디언노드들은그들이각각의기능을수행하기위해서쎄타토큰을스테이킹해야합니다. 검증자와가디언노드들모두감마를그들이스테이킹한쎄타토큰의양에비례해얻을수있으며, 총보상은감마공급량의증가량과동일합니다. 감마의공급의목표증가량은연간 5% 로초기에설정됩니다. 이비율은비디오플랫폼들의감마의수요에따라동적으로조정될수있습니다. 즉, 감마의공급량은연간 5% 씩증가합니다. 만약당신이가디언노드를동작시키고 Theta 토큰을스테이킹한다면, 얻게되는감마토큰의양은다음과같습니다. 받게되는감마토큰양 = 새롭게생성되는감마토큰양 X 사용자가 Staking 한 T heta 토큰양총 Staking 된 T heta 토큰양 적절한수의감마유통량을유지하기위해서, 스마트계약을배포하거나상호작용하기위해사용되는모든감마는소각됩니다. 감마의생성과소각을네트워크사용 / 채택에연관시킴으로써, 감마의토큰양은수요와연관되어건전한균형을유지할것입니다. 검증자와가디언노드들 검증자집합은초기에 Theta Labs 에서운영하는노드들로구성되며추가적으로주요전략파트너사들이운영하는검증노드들이따라옵니다. 궁극적으로높은표준 ( 노드가용성, 36

37 하드웨어및대역폭요구사항등 ) 을수행하고충분한수의쎄타토큰을스테이킹하는가디언노드는검증노드로서참여할수있습니다. 우리의최종목적은 Theta Labs, 비디오플랫폼파트너들, 그리고커뮤니티멤버들로구성된검증자집합을만들어어떠한하나의객체혹은그룹이악의적으로행동가능할만큼네트워크를컨트롤할수없게만드는것입니다. 어떠한검증자가악의적으로행동한다면, 가디언풀이악의적인행위를방지하고악의적인검증자를제거하기위한두번째방어선역할을할정도로충분히다양하게구성되어야합니다. 네트워크에위해를끼치는행동을하는악의적인행동자의 Staking 한 Theta 는삭감되어사라집니다 ( 몰수 ). 우리는가디언노드의주요기능이메인넷출시이후메이저업그레이드에서출시될것으로예상하고있습니다. 사용자들이가디언노드로동작하고그들의 Theta 토큰을스테이킹할수있도록도와주는독립적인클라이언트가출시될예정입니다. 현재구축된프로토콜은트랜잭션처리량을희생시키지않으면서최대 1,000 개의가디언노드를지원할수있습니다. 가디언노드들의최적의집합을성취하기위해서, 우리는약 10 만 100 만 Theta 토큰의범위를가디언노드당스테이크가허용되도록설정할것입니다. 이수치는메인넷출시전까지이후테스팅과커뮤니티의피드백을반영하여변경될수있습니다. Future Work 이백서에서는분산형비디오스트리밍네트워크를위한인센티브메커니즘인새로운블록체인과토큰인 Theta 프로토콜을소개하였습니다. 쎄타네트워크는시청자들이그들의컴퓨팅과대역폭리소스를공유하도록격려하고수많은기술과비즈니스문제들을해결합니다. 여기에고유한 Theta 네트워크의초기출시이후에, 우리가미래과제로분류해놓은프로토콜과네트워크의여러기술적측면이있습니다. 불법복제방지. 네트워크는불법복제방지를포함하도록확장될수있습니다. 토큰은특정컨텐츠를스트리밍하고캐시하기위해사용될수있기때문에, 컨텐츠는 토큰이요구되는 또는 " 프리미엄컨텐츠 " 로태그됨으로써토큰은네트워크내에서 " 불이익 (disincentive)" 역할을합니다. 범용목적의서비스플랫폼. 쎄타프로토콜은사실스트리밍과독립적입니다. 쎄타프로토콜은다른종류의서비스 ( 예 : 컴퓨팅리소스공유 ) 를다루기위해확장되어엔드유저들이무료로이러한서비스를제공받도록할수있습니다. 무한한트랜잭션처리량 을위한사이드체인 / 플라즈마. 튜링-완전스마트 컨트렉트, 사이드체인과같은2-레이어구조, 상태 (state) 채널, 플라즈마를 Theta 블록체인위에구축하여제한되지않는트랜잭션처리량을달성할수있습니다 Poon et al. Plasma: Scalable Autonomous Smart Contracts 37

38 창립 & 자문팀 Theta 네트워크의창립멤버 Mitch Liu - Liu 는 Theta Labs 와 SLIVER.tv 의 CEO 이자공동창립자입니다. SlIVER.tv 는 360 VR 환경에서 e- 스포츠이벤트들을실시간스트리밍하여볼수있도록해주는특허기술들을보유하고있고인텔 Extreme Masters, Turner ELEAGUE, ESL ONE 그리고글로벌토너먼트운영업체중하나인 Dreamhack 와파트너쉽을맺고있는엔터테인먼트플랫폼입니다. 또다른공동창립자인 Jieyi Long 과함께가상현실 360 비디오스트리밍을위한 2 개의특허를보유하고있고, 2 개의추가특허출원, 그리고효율이높은 360 라이브비디오스트림생성을위한새로운알고리즘을보유하고있습니다 년에, Liu 는거의 1 억회다운로드를달성한 Tap Fish 모바일게임프랜차이즈로유명한 Gameview Studios 를공동창립하였습니다. 이회사는출시 6 개월만에일본의선도적인모바일게임회사인 DeNA 에의해서인수되었습니다. 이전에는소셜및모바일비디오광고보상의선구자로서 2007 년에 Tapjoy 의공동창립자였습니다. 그리고이회사를매출 1 억달러의회사로성장시켰습니다. 그는 MIT 에서컴퓨터사이언스 & 엔지니어링학사학위를받았으며, MIT Media Lab- Interactive Cinema 비디오그룹에서논문연구를마쳤고, 스탠포드경영대학원에서 MBA 를받았습니다. Jieyi Long - Jieyi Long 은 SLIVER.tv 의공동창업자이자 CTO( 최고기술책임자 ) 입니다. 그는기술팀을이끌어오며가상현실라이브스트리밍과비디오게임에쓰이는순간전달기술관련특허를개발했습니다. 그는중국북경대에서초소형전자과를졸업하였으며 Northwestern 대에서컴퓨터엔지니어링박사학위를취득하였습니다. 그곳에서그는대규모전자시스템과암호열성을최적화하는수학적모델과알고리즘에관해연구하였습니다 Ryan Nichols - Nichols 는 SLIVER.tv 에서제품과플랫폼관련부서를이끌고있습니다. 그가이끄는 e- 스포츠엔터테인먼트플렛폼은론칭두달만에 10 억이넘는가상화폐가유통되는 e- 스포츠가상경제를만들었습니다. 과거에그는수백개의타사게임개발자와수천만명의유져들이사용하고있는게임간가상화폐 API 를디자인하고론칭한바있습니다. 그는세계적으로유명한위쳇앱을탄생시킨 Tencent 사에서디렉터로근무하였고라이브스트리밍앱인 Foodies 를공동창업하였습니다. Rizwan Virk - Virk 은 SLIVER.tv 의자문위원이며투자자인동시에임시로기업개발부서를이끌고있습니다. 그는전에연구를담당했던 MIT 대의 Play Lab 에서디렉터를역임하고있습니다. Virk 은암호화폐와 BitPagos, CoinMkr, Bex.io 와같은블록체인회사들의초기투자자이며 2013 년부터 BitAngels 에서활동해왔습니다. Virk 은 Bitcoin Over-The-Counter Trading(2015), Creating a Peer to Peer System for Buying and Selling Bitcoin Online(2013) 과같은여러암호화폐관련논문의공동저자이고, 비트코인의직거래를위한최초의 peer-to-peer 모바일어플리케이션중하나인 Bitcoin Bazaar 의디자이너였습니다. Virk 은 MIT 에서컴퓨터사이언스 & 엔지니어링으로학사학위를수여하였으며스탠포드경영대학원에서경영학석사학위를수여하였습니다 38

39 Theta 의고문팀 : 39

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