폴카닷은 서로 다른 블록체인을 연결하는 인터체인 프로젝트로, 체인 간 원활한 데이터 전송을 가능하게 합니다. 폴카닷은 릴레이체인(relay chain), 파라체인(parachain)으로 구성되는데 이 중 릴레이체인은 거래 여부를 결정하는 중앙 관리자, 파라체인은 거래를 수집하고 처리하는 보조적 체인 역할을 합니다. 폴카닷은 참여자들 간 역할들이 균형적인 구조를 이루고 있으며, 타 블록체인 간의 연결을 이룬다는 점에서 카이버 네트워크와 같은 타 프로젝트들이 미래 폴카닷에 기대려는 모습도 엿보입니다.
폴카닷은 이더리움 지갑인 패리티 테크놀로지스와 웹3 재단 산하 프로젝트로 다양한 블록체인 간 상호 운용성을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다. 코스모스나 아이콘 같은 인터체인 프로젝트를 표방하는 것 입니다. 개발을 주도하고 있는 개빈 우드는 이더리움의 공동 창업자이자 최고기술책임자(CTO) 출신이며, 부스트VC, 판테라캐피털, 폴리체인캐피탈 등 유력 암호화폐 투자 회사들이 참여했습니다. 그러나 폴카닷은 ICO 한 달 만에 이더리움 지갑인 패리티가 해킹을 당하면서 투자로 받은 9800만달러 규모의 이더가 동결되는 상황을 겪었습니다. 당시 폴카닷은 프로젝트를 진행하는 데는 영향이 없다고 전했습니다.
토큰 소지자는 프로토콜에 대한 권한을 갖습니다. 다른 플랫폼들은 채굴자들에게 독점적으로 프로토콜에 대한 권한이 부여되지만, 폴카닷은 모든 토큰 홀더, 즉 릴레이체인 참여자들에게 권한을 부여합니다. 이는 프로토콜을 개선하거나 고치는 특별한 일들을 포함합니다. 수수료 구조 결정, 프로토콜 변경 및 업데이트, 파라체인 추가 및 제거 등의 권한을 부여받습니다. 이러한 권한은 토큰 소지자들에게 공식적으로 부여되지는 않지만 의사 결정 프로세스에 참여할 수 있는 기회를 얻습니다. 폴카닷 토큰은 폴카닷 네트워크의 합의 매커니즘을 용이하게 만듭니다.
특히 폴카닷은 게임이론을 통해 토큰 홀더들이 정직하게 행동하도록 동기를 부 여하는데, 네트워크에 정직하게 기여한 참여자는 이 메커니즘으로 보상을 얻지만 악의적인 행동을 하는 참여자들은 네트워크의 일정 지분을 빼앗기게 되므로 네트워크 교란 행위를 예방합니다. 토큰 홀더들은 네트워크에 적극적으로 참여하면 그에 상응하는 폴카닷 보상을 얻습니다. 지분증명(PoS)의 개념처럼 새로운 파라체인을 구성하기 위해서는 폴카닷 토큰을 스테이킹 해야 합니다. 새로운 파라체인은 스테이킹 토큰으로 추가된다. 오래되거나 불필요한 파라체인은 스테이킹된 제거 토큰으로 제거됩니다.
개빈 우드(Gavin Wood)는 이더리움의 공동 창시자로서 폴카닷 프로젝트를 이끌고 있습니다. 개빈 우드는 1980년 4월 영국 랭커스터(Lancaster)에서 태어났습니다. 그는 영국 요크 대학교(University of York) 컴퓨터 공학 분야에서 석사 및 박사 학위를 받았다. 대학교를 졸업한 후 그는 임베디드 도메인 관련 언어의 기술 측면에 대해 마이크로소프트(Microsoft Research)에게 컨설팅을 해주었으며, 런던 최초 나이트 클럽을 위한 조명 컨트롤러를 설계하고 구현했습니다. 또한 세계 최초의 C++ 언어 워크벤치(workbench)를 대부분 설계했으며 스마트 계약 편집기인 제로엑스리갈(Oxlegal)의 소프트웨어 시스템을 개발했다. 이후 2011년 그는 처음으로 비트코인에 대해 접하게 되었습니다.
폴카닷은 확장 가능한 이종 멀티체인입니다. 릴레이체인을 중심으로 수많은 파라체인들이 독립적으로 돌아가며, 그만큼 많은 양의 거래를 처리할 수 있어 확장성 문제를 해결할 수 있습니다. 각 파라체인의 헤더는 릴레이체인에 보관되어 있으며, 이를 통해 조작, 이중지불을 방지하게 됩니다. 비트코인의 사이드체인과 유사합니다. 폴카닷에서의 합의구조는 지분증명(PoS)에 기반을 둔다. 그러나 그 위에서 여러 가지 시스템이 섞여 있습니다. 파라체인(Parachain)은폴카닷 네트워크를 구성하는 병렬형 블록체인입니다. 각각의 파라체인은 해당 애플리케이션에 가장 잘 맞는 구조로 되어 있습니다. 또한, 거래를 병렬화하고 확장성을 달성하는 데 사용되며, 매개체는 릴레이체인에 의해 연결되고 고정됩니다. 릴레이체인(Relay chain)은 폴카닷 네트워크의 구성요소를 연결하는 체인입니다. 릴레이체인은 파라체인에 보안을 제공하고 그들 사이의 메시지와 브릿지체인을 중계합니다. 메시지는 트랜잭션 또는 임의의 데이터일 수 있습니다.
브릿지체인(Bridge chain)은 폴카닷의 릴레이체인에 의해 확보되지 않고 대신 비트코인이나 이더리움과 같이 자체 보안을 사용하는 독립적인 블록체인과 통신할 수 있는 특별한 파라체인입니다. 릴레이체인 주위에는 그림과 같이 파라체인이 존재합니다. 파라체인은 파라체인 커뮤니티(점선 박스)를 자연스레 가지게 되는데, 이곳에서 수집가와 감시자가 활동합니다. 수집가는 외부의 트랜잭션들을 수집하여 블록을 만든 후, 릴레이체인에 상주하고 있는 검증인에게 보내게 됩니다. 이들 사이에서 감시자가 감시, 추가적인 검증을 합니다. 검증인은 후보 블록을 받아 검증 후, 블록을 파라체인에 추가하며, 파라체인간 메시지 이동을 수행합니다. 흰 동그라미는 파라체인의 큐, I/O라고 하며, 메시지의 이동 통로+후보 블록 대기 장소이며, 검증인이 이 동그라미들을 제어합니다.
파라체인 풀에서 수집가 간의 경쟁이 심할 경우, 검증인에게 일정량의 트랜잭션 수수료의 일정량을 제공하여 자신의 블록이 체결될 확률을 높일 수 있습니다. 트랜잭션 수집가는 검증가들이 유효한 파라체인 블록을 생산하도록 돕는 역할, 즉 검증가를 보조하는 역할을 수행합니다. 수집가는 파라체인, 정확히는 파라체인의 커뮤니티에 상주하며 특정 파라체인의 풀노드를 유지합니다. 이는 현재 작업증명(PoW) 블록체인에서 채굴자들이 새로운 블록을 생성하고 트랜잭션을 처리하는 데 필요한 모든 정보를 보유하는 방식입니다. 정상적인 상황에서는 블록을 생성하기 위해 파라체인으로 들어오려는 트랜잭션들을 수집하여 블록을 생성합니다. 생성된 블록은 영지식증명(ZKP)을 이용해 릴레이체인에 넘겨져 검증된 후 파라체인에 연결됩니다. 연결되면 블록 내의 트랜잭션 수수료들을 보상으로 받습니다. 하나의 파라체인 커뮤니티에는 여러 명의 수집가가 상주할 수 있으며, 보상을 위해 이들은 경쟁적으로 블록을 생성합니다.
검증인(validators)은릴레이체인에 상주하고 있는 폴카닷의 핵심 직업군입니다. 네트워크에 일정량의 토큰을 스테이킹시켜서 검증인의 권한을 얻습니다. 이 검증인들은 다른 검증인들과 합의하여 체인을 실질적으로 연결하는 역할을 합니다. 파라체인 마다 랜덤하게 검증인 설정이 배치되며, 또한 블록마다 세트가 바뀝니다. 이들은 수집가들로부터 넘겨받은 블록을 검증하여 파라체인에 연결하는 역할도 하며, 파라체인들 사이에 트랜잭션이 오가야 한다면 이들을 옮겨주는 역할도 합니다. 또한, 이들 파라체인들을 묶어주는 릴레이체인을 만들어냅니다. 검증인은 체인을 연결하여 네트워크로부터 보상을 받으며 또한, 지분증명에 기반을 두어, 자신이 네트워크에 스테이킹한 토큰량에 비례하여 이자를 받습니다. 가장 하는 일이 많고, 그만큼 가장 많은 권한을 가지고 있음으로 가장 견제를 많이 받으며, 처벌 또한 강력합니다. 정도에 따라 벌금 정도로 끝날 수도 있지만, 선을 넘을 경우 스테이킹된 모든 토큰을 잃습니다. 스테이킹된 토큰의 양이 어느 정도 밑으로 내려갈 경우, 검증인 직위가 박탈됩니다. 또한, 검증인의 역할 기간이 끝났다고 하더라도, 3개월 정도는 스테이킹시킨 토큰을 빼낼 수 없습니다. 이 기간에 악행이 드러날 경우 역시 처벌받습니다.
지명자(nominators)는 유권자의 개념입니다. 자신이 가진 토큰으로, 모범적인 검증인 혹은 검증인 후보를 지명하여 자신들이 보유한 폴카닷 토큰을 스테이킹합니다. 이렇게 하여 릴레이체인의 안정성을 유지시키고 지명자가 선택한 검증가들의 보안 기여도에 따라 지명자의 폴카닷 예치금이 증가 또는 감소하게 됩니다. 감시자(fishermen)는 네트워크에 부적절한 행동을 하는 구성원을 감시한다. 감시자는 블록 생성 과정에는 참여하지 않고 독립적인 바운티 사냥꾼(bounty hunters) 역할을 하게 됩니다. 즉 네트워크를 모니터링하고 블록 생성자의 불법적인 행동을 증명해내 그 행동을 네트워크에 보고하면 보상을 받게 되는 것 입니다. 악의적인 검증인을 낚아 고발하여 그의 토큰이 회수될 경우, 대부분은 소각되지만, 일부는 감시자의 보상으로 돌아갑니다. 다만 무효한 블록을 승인하거나 동일한 부모 블록이 두 개의 블록에 동시에 서명하는 행동은 불법으로 간주됩니다.
이더리움과 같이 스마트 계약이 구현되는 블록체인의 경우, 폴카닷과의 연결은 쉬울 것이라 예상합니다. 솔리디티(Solidity)의 'break-in' 계약을 구현해 폴카닷에서 이더리움으로, 'break-out' 계약을 통해 반대의 경우를 이루어낼 계획이다. 다만, 브릿지를 유지하면서, 이더리움의 경우 가스 비용이 540,000 가스/일 정도로 예상합니다. 이 비용적인 측면은 연결되는 블록체인에 크게 의존합니다. 이더리움과 같은 체인과 달리 비트코인의 경우 튜링 불완전성 때문에 스마트 계약의 구현이 현재로선 불가능합니다. 또한, 서명에도 제한점이 많습니다. 많은 참여자가 필요한 폴카닷과 달리 비트코인은 최대 3명의 서명만을 지원하는 멀티 시그니처가 대부분입니다. 따라서, 비트코인과의 연결은 폴카닷 팀의 큰 목표이며 추후, 비트코인의 하드포크를 통해 기능이 향상된다면 더 좋은 해결책이 보일 것으로 예상합니다.
폴카닷도 코스모스처럼 블록체인의 인터넷을 표방하지만 운영되는 모습은 다릅니다. 폴카닷에서도 서브스트레이트 등 코스모스 SDK와 비슷한 개발 프레임워크를 지원합니다. 하지만 코스모스와 폴카닷은 거버넌스와 전송할 수 있는 데이터 타입에서 크게 차이가 납니다. 폴카닷은 사용자의 블록체인이 위치하는 파라체인과 파라체인을 중개하는 릴레이체인으로 구성됩니다. 릴레이체인은 폴카닷 블록체인 자체를 말하며 인터체인 트랜잭션을 전송하고 처리하는 역할을 한다. 릴레이체인은 폴카닷 팀에서 독자 개발한 합의 알고리즘으로 구동됩니다. 파라체인에서 전송된 트랜잭션은 폴카닷에서 구성한 별도의 릴레이체인의 합의 알고리즘에 따라 정렬됩니다. 폴카닷에서는 코스모스와 달리 트랜잭션 검증, 블록 완결성, 담보, 검증인 풀은 파라체인마다 동일한 표준이 적용됩니다. 파라체인은 내부에서 블록을 생성할 때 영지식증명을 활용하며 이를 릴레이체인이 검증하는 방식으로 운영됩니다.