물론입니다. 다음은 번역된 텍스트입니다: IoT 선두주자 Helium 이해하기: 운영 및 인센티브 논리, 장점과 단점

作者 ： 袁奔

本期编辑 ：Colin Wu

항상 암호화폐 외의 블록체인 실제 응용에 대한 탐구는 블록체인 종사자들이 지속적으로 추구해온 목표입니다. 최근 몇 년 동안 사물인터넷(IoT)의 급속한 발전과 그 자연스러운 분산 특성 덕분에 블록체인과 IoT의 보안 및 엣지 컴퓨팅 결합이 학계와 산업계에서 큰 관심과 탐구를 불러일으켰습니다. 그중 Helium이 가장 주목받고 있습니다.

Helium이란 무엇인가

Helium은 분산된 무선 네트워크로, 분산 핫스팟 네트워크입니다. 그러나 이는 3G/4G, WIFI와 경쟁할 의도가 있는 새로운 유형의 네트워크는 아닙니다(하지만 Helium 개발팀은 5G 분야에서도 탐구를 진행하고 있습니다). 사실 Helium은 LoRaWAN 프로토콜(하위 IoT 통신 네트워크)을 대상으로 하며, Helium이 지원하는 것은 LoRaWAN 프로토콜을 사용하는 장치입니다. 스마트폰과 노트북은 이 프로토콜을 지원하지 않습니다. 더 쉽게 말하자면, Helium은 LoRaWAN 프로토콜의 블록체인 구현으로, 핵심은 IoT 네트워크에 인센티브 레이어를 추가하는 것입니다(이 점에서 Filcoin과 IPFS의 관계와 매우 유사합니다).

Helium 네트워크의 핵심은 LoRaWAN 통신 네트워크로, 블록체인을 통해 인센티브 레이어를 구축했습니다. 그리고 Poc(Proof of Coverage) 합의로 HotSpot(LoRaWAN 기반의 무선 라우터, WiFi 프로토콜의 라우터와 유사)가 네트워크 커버리지를 제공하는 것을 증명합니다. 증명을 제공하는 채굴자는 약 30개의 블록마다 합의 그룹에 선택되어 다른 채굴자가 제출한 거래를 수집하여 블록으로 패키징합니다.

Helium의 작업 과정은 위 그림과 같습니다. 사용자 또는 채굴자는 HotSpot을 통해 네트워크에 연결되며, 이 HotSpot은 WHIP 프로토콜을 통해 로컬 게이트웨이에 연결됩니다. HotSpot은 데이터를 모든 게이트웨이에 전송하고, 게이트웨이는 데이터를 Helium의 블록체인에 추가한 후, 데이터를 라우터로 전송하며, 데이터를 전송하는 장치는 네트워크에 해당 비용을 지불합니다.

앞서 소개한 바와 같이, Helium 자체는 인센티브 레이어가 추가된 IoT 프로젝트에 가깝습니다. 따라서 Helium에서 블록체인의 주요 역할은 권리를 보장하고 인센티브를 제공하는 것입니다. 즉, Helium의 블록체인 모듈(Poc 합의를 이용)은 해당 네트워크의 HotSpot이 실제로 그 범위 내에서 서비스를 제공하고 있음을 보장하며, 이 네트워크에서 작동하는 장치에 보상을 제공합니다.

일반 채굴자는 요구 사항에 맞는 HotSpot을 구매한 후, 일정한 절차에 따라 설치 및 구성하면 HotSpot을 Helium 네트워크에 추가할 수 있습니다. 이후 HotSpot은 자동으로 무선 네트워크를 제공하고 데이터를 전송하며 보상을 받습니다. Helium 공식은 Helium Console의 네트워크 구성 요소를 제공하여 장치를 쉽게 관리할 수 있도록 합니다.

Helium 네트워크에서 사용하는 합의 알고리즘은 Poc이라고 하며, 이는 HoneyBadger BFT 알고리즘의 변형입니다. 특히 주의할 점은 이것이 더 유명한 Proof of Capacity 합의 알고리즘의 약자가 아니라는 것입니다.

Helium의 Poc 합의의 핵심 사상은 HotSpot이 실제로 자신이 선언한 장소에서 작동하고 있음을 증명하는 것입니다. 이 합의 알고리즘은 무선 주파수(Radio Frequency)의 특성을 이용하여 RF 신호 강도와 물리적 거리의 반비례 관계를 통해 증명을 생성합니다.

사실, 360개의 블록이 지나갈 때마다 Helium 네트워크에서 "도전자"라는 역할이 "Poc Challenge"라는 데이터 패킷을 P2P 네트워크를 통해 구축하여 무작위로 "전송자"라는 역할에 도전합니다. 전체 과정은 암호학 원리에 기반하며, 보다 직관적인 과정은 아래 그림과 같습니다(그림의 두 구름은 동일한 네트워크를 나타내며, 구성상의 이유로 분리되어 있습니다).

Helium 블록체인에는 보상을 받을 수 있는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 당신의 HotSpot이 무선 네트워크 커버리지를 제공하는 것이고, 다른 하나는 Helium 네트워크에서 검증자로 활동하는 것입니다.

각 epoch(약 30개의 블록 시간)가 지나면 Helium은 이 기간 동안 기여한 각 네트워크의 "역할"에 보상을 부여합니다. 각 역할의 작용은 아래 그림을 참조하십시오.

Helium은 이중 토큰 구조를 채택하고 있으며, 앞서 언급한 HNT는 블록체인 보상으로 지급됩니다. 또 다른 DC(Data Credits)는 네트워크 트래픽 비용을 지불하는 데 사용되며, 현재 1DC = $0.00001의 방식으로 달러에 고정되어 있습니다.

Helium의 사용 사례는 일반 대중을 완전히 대상으로 하지는 않으며, 산업 IoT의 사례에 더 가깝습니다. 공식 설명에서 Helium은 애완동물 추적, 스마트 약병과 같은 시나리오에 초점을 맞추고 있습니다. DeWi Alliance의 회장 Tushar Jain은 한 인터뷰에서 Helium이 스마트 수도계량기, 공기 질 검사 등 광범위한 시나리오에 서비스를 제공하고 있다고 밝혔습니다. 물론 분산화된 특성 덕분에 누구나 HotSpot 장치를 구매하여 채굴 과정에 참여할 수 있습니다.

Helium의 장점은 그 기반이 되는 LoRaWAN이 저전력, 광범위한 무선 네트워크 프로토콜로 IoT 네트워크에서 널리 사용된다는 점입니다. 단점은 IoT 네트워크 보안 문제로, 네트워크에 존재하는 개별 센서는 해커에게 가장 쉽게 공격받을 수 있습니다. 이는 배치된 대량의 저렴한 센서들이 충분한 보안 방어를 갖추지 못하기 때문입니다. 이것이 바로 Helium 공식이 네트워크의 보안 문제를 더욱 개선하고자 하는 이유입니다.

결론

Helium은 전반적으로 기술의 핵심이 IoT에 중점을 둔 프로젝트이며, 블록체인은 단지 부가적인 역할을 합니다(Helium은 2018년에 단순한 IoT 프로젝트에서 블록체인 + IoT 프로젝트로 전환되었습니다). 기술적 관점에서 Helium은 분산 핫스팟 네트워크로서 IoT 산업의 발전 추세에 부합하며, 특히 대규모 저전력 스마트 도시 건설 방향에서 일정한 잠재력과 상상력을 가지고 있습니다.

Helium이 IoT와 블록체인의 결합을 실현한 것은 매우 선진적인 사고를 보여줍니다. 그러나 전체 프로젝트를 살펴보면 블록체인의 역할이 다소 미미해 보입니다. Helium은 전통적인 블록체인 + IoT와 같이 IoT 보안에 집중하지 않고 단지 인센티브 메커니즘의 보장 역할만 하고 있습니다. 모든 것이 분산화되어야 하는 것은 아니며, Helium은 중앙 집중식 분산 제품으로서 산업 IoT 분야에서 더 나은 발전을 이룰 수 있을 것으로 보입니다.

연장 읽기

Helium 공식 문서: https://docs.helium.com/

Helium 백서: http://whitepaper.helium.com/

블록체인 + IoT는 어떻게 결합될 수 있는가: https://www.zhihu.com/question/53414917

NB-IoT와 LoRa의 차이를 이해하는 한 문서: https://zhuanlan.zhihu.com/p/148988301

다중 임대 기술: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%9A%E7%A7%9F%E6%88%B6%E6%8A%80%E8%A1%93

Helium 채굴기와 그 작동 원리는 무엇인가: https://www.digikey.sg/zh/blog/what-is-helium-and-how-does-it-work

혁신이 더 많은 가능성을 창출하다, Helium이 어떻게 새로운 IoT를 구축하는지 해석하다: https://kknews.cc/zh-sg/tech/n2y4me3.html

BFT 프로토콜의 허니 배저: https://eprint.iacr.org/2016/199.pdf

탈중앙화 무선 통신 네트워크 Helium을 전면 분석하다: http://www.edenw.net/news/20207

탈중앙화 무선 통신 네트워크 Helium을 5분 안에 간단히 분석하다: https://www.geekmeta.com/article/3111308.html