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DUST와 네트워크 사용 구조 개요

· 7 min read
Stevan Lohja
Stevan Lohja
Developer Relations

이 시스템을 이해하려면 비유를 활용하는 것이 좋습니다.

  • Night은 태양광 패널과 같습니다. 보유하고 있는 가치 있는 자산입니다.
  • Dust는 전기와 같습니다. 태양광 패널(Night)이 생성하는 컴퓨팅 처리량 또는 가스를 나타냅니다.
  • Usage. 네트워크에서 작업을 수행하기 위해 전기(DUST)를 가스로 소비합니다.

"코인 5개를 보유하고 있다"처럼 정적 잔액을 가진 일반 암호화폐와 달리, Dust 잔액은 시간과 Night 토큰 상태에 따라 동적으로 변합니다.

Dust and network usage​

Dust는 Zswap과 유사하지만 별도로 운영됩니다. Dust는 Midnight의 리소스 크레딧 시스템으로 기능합니다.

  • 차폐 및 양도 불가: Dust는 가스 전용의 차폐된 용량 리소스입니다. 사용자 간 전송이 불가능합니다.
  • 동적 용량: Dust UTXO의 사용 가능한 가스는 연관된 Night UTXO에서 동적으로 계산됩니다.
  • 생성과 소멸: 계산된 값은 Night UTXO에 기반한 최대값까지 시간에 따라 증가하고, Night UTXO가 소비된 후에는 0으로 감소합니다.
  • 비영속적: 시스템이 하드포크 시 재분배할 수 있습니다. (참고: Midnight 프로토콜은 가비지 컬렉션 등을 위해 Dust 할당 규칙을 수정할 권리를 보유합니다).

Design overview​

Zswap과 마찬가지로, Dust는 해시와 커밋먼트/무효화자 패러다임 위에 구축됩니다. 각 Dust UTXO는 생성 시 추가 전용 머클 트리에 삽입되는 커밋먼트와 소비 시 무효화자 집합에 삽입되는 무효화자를 가집니다.

Dust "소비"는 1대1 "전송"(자기 전송)입니다:

  1. 입력: 1개의 Dust UTXO (무효화자).
  2. 출력: 1개의 Dust UTXO (커밋먼트).
  3. 수수료: 지불된 수수료의 공개 선언.

여기에는 다음을 증명하는 영지식 증명이 포함됩니다:

  1. 입력이 유효하며 머클 트리에 존재합니다.
  2. 출력 값은 업데이트된 입력 값에서 소비된 가스를 뺀 것과 같습니다.
  3. 출력 무효화자가 올바르며, 소유자는 동일합니다.

Lifecycle: NIGHT generates DUST​

개념적으로 Dust는 보유 중인 Night UTXO에 의해 시간이 지남에 따라 생성됩니다. 뒷받침하는 Night UTXO가 소비되지 않는 한, 연관된 Dust UTXO는 상한($\rho$)까지 가치를 생성합니다. 뒷받침하는 Night이 소비되면, Dust UTXO는 0으로 "소멸"됩니다.

다음 다이어그램은 이 수명 주기를 보여줍니다:

생성 속도는 보유한 Night 양($N$), Dust 상한 대 Night 보유량 비율($\rho$), "상한까지의 시간"($\Delta$)에 따라 달라집니다.

Spending Rules:

  • Dust는 여러 번 소비될 수 있으며, 값이 0이더라도 항상 새 UTXO가 생성됩니다.
  • 소멸 중 소비가 허용되며 소멸 속도에 영향을 주지 않습니다.
  • 뒷받침하는 Night이 소비되면, 아직 생성 단계에 있더라도 Dust는 즉시 소멸을 시작합니다.
  • 뒷받침하는 Night의 일부만 소비되면, 거스름돈이 새로운 Night UTXO를 생성하고(새로운 Dust 생성 시작), 기존 Dust UTXO는 소멸됩니다.

Implementation Note: 실제로는 값이 연속적으로 처리되지 않습니다. 소비 시점에 메타데이터("생성 정보")를 사용하여 계산됩니다:

  1. Dust UTXO의 생성 시간.
  2. 뒷받침하는 Night UTXO의 생성 시간.
  3. 뒷받침하는 Night UTXO의 삭제 시간.

Dust와 Night은 서로 다른 키를 사용하므로, 등록 테이블이 Night 공개 키를 Dust 공개 키에 연결합니다. Night UTXO가 생성되고 또한 해당 키에 테이블 항목이 있는 경우에만 새 Dust UTXO가 생성됩니다.

The Grace Period: Dust 사용은 차폐되어 있으므로, 값은 트랜잭션 생성 시점으로 계산됩니다. 네트워크 지연을 고려하기 위해 프로토콜은 Dust Grace Period(예: 3시간)를 정의합니다. 트랜잭션의 타임스탬프가 블록 시간을 기준으로 이 범위 내에 있으면 수락됩니다.

Preliminaries​

DUST는 ZK 친화적 해시를 사용합니다.

type DustSecretKey = Fr;
type DustPublicKey = field::Hash<DustSecretKey>;

Dust UTXO에는 소유자, 값, 논스가 있습니다. 논스는 지갑 복구를 위해 결정적으로 발전합니다.

  • 첫 번째 Dust UTXO: 논스는 원래 Night UTXO 인텐트 해시에서 파생됩니다.
  • 후속 Dust UTXO: 논스는 이전 시퀀스 번호와 소유자의 비밀 키에서 파생됩니다.
struct DustOutput {
    initial_value: u128,   // Specks at creation
    owner: DustPublicKey,
    nonce: field::Hash<(InitialNonce, u32, Fr)>,
    seq: u32,
    ctime: Timestamp,
}

상태 구성 요소에는 커밋먼트 트리, 무효화자 집합, 루트 히스토리가 포함됩니다:

struct DustUtxoState {
    commitments: MerkleTree<DustCommitment>,
    commitments_first_free: usize,
    nullifiers: Set<DustNullifier>,
    root_history: TimeFilterMap<MerkleTreeRoot>,
}

Initial DUST parameters​

  • Night Unit: Star (1 Night = 10^6 Stars)
  • Dust Unit: Speck (1 Dust = 10^15 Specks)
const INITIAL_DUST_PARAMETERS: DustParameters = {
    night_dust_ratio = 5_000_000_000; // 5 DUST per NIGHT
    generation_decay_rate = 8_267; // ~1 week generation time
    dust_grace_period = Duration::from_hours(3),
};

Dust actions​

사용자는 인텐트를 통해 Dust 상태에 영향을 미칩니다.

struct DustActions<S, P> {
    spends: Vec<DustSpend<P>>,
    registrations: Vec<DustRegistration>,
    ctime: Timestamp,
}

Registrations and fees​

DustRegistration은 Night 키를 Dust 키에 연결합니다.

  • 등록은 순차적으로 처리됩니다.
  • 등록 트랜잭션이 이전에 Dust를 생성하지 않던 Night 입력(즉, 기존 등록이 없던 입력)을 사용하는 경우, 시스템은 해당 입력이 생성했을 Dust로 가스 비용을 지불하도록 등록을 "소급 적용"할 수 있습니다.

Generating DUST​

Night 입력/출력은 Dust Generation Tree에 대한 업데이트를 트리거합니다.

  • DustGenerationInfo: Night 양, 소유자, dtime(삭제 시간)을 저장합니다.
  • Address Map: Night 주소 -> Dust 주소를 연결합니다.
struct DustGenerationInfo {
    value: u128,
    owner: DustPublicKey,
    nonce: InitialNonce,
    dtime: Timestamp, // Set to MAX if Night is unspent
}

Dust value and spends​

Dust UTXO의 값은 네 개의 선형 시간 구간을 기반으로 계산됩니다:

  1. 생성: 생성부터 용량(또는 Night 소비)까지.
  2. 일정(최대): 용량 도달 후 Night 소비까지.
  3. 소멸: Night 소비부터 값이 0에 도달할 때까지.
  4. 일정(영): 그 이후 영구적으로.

The Spend transaction​

DustSpend는 UTXO를 소비하고 업데이트된 값에서 수수료를 뺀 새 UTXO를 생성합니다.

검증 로직(dust_spend_valid)은 다음을 확인합니다:

  • commitment_merkle_tree에 입력이 포함되어 있습니다.
  • dust_spend.old_nullifier가 파생된 무효화자와 일치합니다.
  • updated_value가 수수료를 충당합니다.
  • new_commitment이 올바르게 형성되었습니다.

Wallet recovery​

지갑은 다음 과정으로 자금을 복구합니다:

  1. 소유한 Night UTXO를 식별합니다(체인의 시작점).
  2. 시퀀스 번호($0, 1, 2...$)에 해당하는 커밋먼트를 선형적으로 탐색합니다.
  3. 프라이버시: 지갑은 인덱싱 서비스에 대한 프라이버시를 보호하기 위해 정확한 조회 대신 비트 접두사(확률적 필터링)를 사용하여 커밋먼트를 쿼리해야 합니다.

The implementation​

DUST Generation from Cardano NIGHT Token — Full Process​

Cardano NIGHT 토큰(cNIGHT)으로부터의 DUST 생성은 Midnight 파트너 체인의 Native Token Observation Pallet(pallet_cnight_observation)이 관리하는 크로스 체인 프로세스입니다.

Summary of the full flow​

1/ 사용자가 Cardano에서 Cardano 보상 주소 + DUST 공개 키를 등록합니다.

2/ 해당 주소에서 cNIGHT UTXO가 생성(수신)되거나 소비(전송)될 때마다 이벤트가 브로드캐스트됩니다.

3-4/ Midnight 팔레트가 정확히 하나의 유효한 등록이 존재하는지 검증하고 cNIGHT 활동을 관찰합니다.

5-6/ 수신(생성)인지 전송(소멸)인지 판별하여 해당하는 DUST 생성 또는 소멸 이벤트를 생성합니다.

7-9/ 블록 내 모든 이벤트가 일괄 처리되어 LedgerApi를 통해 단일 시스템 트랜잭션으로 래핑되고 Midnight 원장에서 실행됩니다.

-> 최종 결과: DUST 공급량과 UTXO가 Cardano의 cNIGHT 이동과 1:1로 업데이트됩니다.

DUST 개요를 살펴보았으니, GitHub의 DUST 사양도 확인해 보세요!

GitHub의 구현 코드도 함께 살펴보세요!