1. 문제 정의 (Problem Statement)

현재 블록체인 생태계는 실행 환경 (VM) 간에 심각한 단절 (Fragmentation) 을 겪고 있습니다.

• 분산된 정체성 (Fragmented Identity): 이더리움 (EVM), 솔라나 (SVM), 비트코인 (Script), 트론 (TVM) 등 각 VM 은 고유한 계정 모델, 주소 형식, 키 쌍을 사용합니다. 사용자는 생태계 간 이동 시 여러 지갑을 관리해야 합니다.
• 고립된 유동성 (Siloed Liquidity): 토큰은 각 체인 내에서만 유통되며, VM 간 자산 이동은 브릿지 (Bridge) 에 의존합니다.
• 보안 위험: 브릿지는 DeFi 역사상 가장 큰 보안 취약점 중 하나입니다 (2021~2024 년 약 28 억 달러 손실).
• 기존 솔루션의 한계: 최근 시도된 멀티-VM 프로젝트 (Movement, Eclipse, Sei v2 등) 는 하나의 VM 을 다른 VM 의 하위 계층 (롤업 또는 호환성 레이어) 으로 취급하거나, 정체성과 토큰 전송을 여전히 분리된 상태로 유지하여 브릿지 메커니즘이 필요합니다.

2. 방법론 및 아키텍처 (Methodology & Architecture)

저자는 n-VM이라는 새로운 레이어 1 아키텍처를 제안합니다. 이는 단일 컨센서스와 공유 상태 (Shared State) 위에서 $n$개의 이질적인 VM 을 동등한 실행 환경으로 호스팅하는 구조입니다.

핵심 구성 요소

1. Opcode 기반 트랜잭션 라우팅 (Dispatcher):

   • 트랜잭션 페이로드의 첫 번째 바이트 (Opcode) 를 확인하여 대상 VM 을 $O(1)$ 시간 내에 결정합니다.
   • 256 개의 Opcode 공간을 $n$개의 VM 에 할당하여 확장성을 보장합니다.
   • 실패한 트랜잭션은 스냅샷/롤백 메커니즘을 통해 공유 상태 트리를 오염시키지 않고 격리됩니다.

2. 통합 정체성 레이어 (Unified Identity Layer):

   • Ace-Gf 프레임워크 활용: 단일 32 바이트의 id_com(Identity Commitment) 을 루트 엔트로피 값 (REV) 에서 유도합니다.
   • VM 특화 주소 파생: 하나의 id_com 에서 SHA-256 해시와 도메인 분리자 (Tag) 를 사용하여 각 VM 의 네이티브 주소 (예: EVM 의 20 바이트, SVM 의 32 바이트) 를 결정적으로 파생시킵니다.
   • 레거시 지갑 지원: 메타마스크, 팬텀 등 기존 지갑의 서명을 받아 id_com 으로 매핑하는 'Raw Chain Ingress' 메커니즘을 통해 온보딩을 용이하게 합니다.

3. 통합 토큰 장부 (Unified Token Ledger):

   • 모든 VM 에서의 토큰 상태를 단일 내부 프로그램 계정 (State Tree 내) 에 저장합니다.
   • 다중 인터페이스 접근: 동일한 백엔드 저장소를 기반으로 EVM 의 ERC-20 인터페이스와 SVM 의 SPL 인터페이스를 동시에 노출합니다.
   • 브릿지 없는 전송: VM 간 토큰 전송은 별도의 잠금/발행/소각 (Lock-Mint-Burn) 과정 없이, 단일 트랜잭션 내에서 원자적 (Atomic) 으로 상태만 변경됩니다.

4. 병렬 실행 및 샤딩 (Parallel Execution & Sharding):

   • Write-Set 충돌 감지: 각 트랜잭션의 쓰기 집합 (Write Set) 을 추출하여 충돌이 없는 배치 (Batch) 를 구성하고 병렬 실행합니다.
   • 컨텍스트 샤딩: 16 바이트 컨텍스트 태그를 사용하여 트랜잭션을 64 개의 샤드로 분할하여 처리량을 극대화합니다.

3. 주요 기여 (Key Contributions)

1. 일반화된 n-VM 아키텍처: 단일 레이어 1 체인에서 $n$개의 VM 을 동등하게 호스팅하는 프레임워크 정의.
2. 단일 정체성 기반의 VM 간 격리: 하나의 id_com 으로 모든 VM 주소를 파생하면서도, 한 VM 의 주소 유출이 다른 VM 의 주소를 노출하지 않는 암호학적 격리 증명.
3. 원자적 VM 간 토큰 전송: 브릿지 없이 단일 장부에서 ERC-20 과 SPL 인터페이스를 동시에 지원하며, 전송의 원자성을 수학적으로 증명.
4. 고성능 병렬 실행: 쓰기 집합 기반 충돌 감지 및 컨텍스트 샤딩을 통한 확장성 분석.
5. 구체적 구현 (n=5): Rust 로 구현된 프로토타입으로, Native, EVM, SVM, Bitcoin Script (BVM), Tron (TVM) 의 5 개 VM 을 통합. 특히 TVM 은 EVM 엔진을 재사용하여 Opcode 리맵핑 방식으로 구현된 확장성 사례를 보여줌.

4. 결과 및 성능 (Results)

• 처리량 (Throughput):
  • 분석 모델에 따르면, 상용 하드웨어 (16 코어) 에서 **초당 16,000 ~ 66,000 건 (TPS)**의 트랜잭션을 처리할 수 있는 것으로 예측됩니다.
  • 전략별 비교:
    • 순차 실행: ~5,000 TPS
    • 병렬 배치 (Write-set 충돌 감지): ~16,000 TPS
    • 컨텍스트 샤딩 (64 샤드): ~33,000 ~ 66,000 TPS
• 보안성:
  • VM 간 실행 격리 (Execution Isolation) 를 통해 한 VM 의 실패가 다른 VM 의 상태에 영향을 미치지 않음을 보장합니다.
  • 브릿지 의존성 제거로 인한 보안 공격 표면 (Attack Surface) 축소.
• 호환성:
  • EVM, SVM, 비트코인 스크립트, 트론 등 주요 생태계의 네이티브 인터페이스를 그대로 지원합니다.

5. 의의 및 중요성 (Significance)

이 논문은 블록체인 생태계의 근본적인 단절 문제를 해결하기 위한 Layer 1 차원의 통합 솔루션을 제시합니다.

• 브릿지 없는 상호운용성: 토큰 이동과 스마트 계약 호출에 대한 브릿지 (Bridge) 와 래핑 토큰 (Wrapped Token) 의 필요성을 완전히 제거합니다. 이는 DeFi 생태계의 보안 리스크를 획기적으로 낮춥니다.
• 단일 지갑 경험: 사용자는 하나의 id_com 기반 지갑으로 모든 VM 생태계 (이더리움, 솔라나, 비트코인 등) 에 접근할 수 있어 사용자 경험 (UX) 이 극적으로 개선됩니다.
• 확장성과 유연성: 새로운 VM 을 추가할 때 정체성 레이어나 토큰 장부를 수정할 필요 없이, 엔진 인터페이스와 Opcode 범위만 등록하면 됩니다. 이는 생태계의 진화 속도를 가속화합니다.
• 기술적 진보: Ace-Gf(신원 분리) 와 Attest-Execute-Prove 파이프라인을 결합하여, 암호학적 증명과 실행 효율성을 동시에 달성하는 새로운 패러다임을 제시합니다.

결론적으로, n-VM 은 다중 VM 환경에서의 분산, 복잡성, 보안 취약점을 해결하고, 단일하고 확장 가능한 레이어 1 블록체인을 구축할 수 있는 강력한 기술적 토대를 제공합니다.