두 개의 서로 다른 블록체인은 어떻게 자산을 주고 받을까?

#Bridge #Multichain

하나의 블록체인은 하나의 네트워크라고 볼 수 있습니다. 블록체인 내의 한 계정에서 다른 계정으로 자산을 이동하는 것은 어려운 일이 아닙니다. 허나 다른 블록체인으로 자산을 보내는 것은 일반적인 방법으로는 어렵습니다. 상태(state)를 공유하고 있지 않고, 계정 및 프로토콜 등 서로 다른 체계를 사용하기 때문입니다.

본 세션에서는 이종 블록체인 간 자산전송을 가능하게 하는 '브릿지'라는 개념을 소개합니다. 클레이튼의 경우 메인체인과 서비스체인 간의 자산이동이 어떻게 가능한지 기술적으로 설명합니다. 또한 다른 체인의 경우는 이를 어떤 식으로 구현하고 있는지 간략히 짚어봅니다.

발표자 : pepper.jang
크러스트유니버스에서 클레이튼 코어 데브팀에서 개발을 하고 있는 페퍼입니다. 다양한 블록체인 플랫폼의 기술을 존중하고, 이를 클레이튼 환경과 접목시키는 연결성 기술들에 관심이 많습니다.

Transcript

1. : Klaytn 및 타 체인 사례 공유
   
   
   Copyright 2022. Kakao Corp. All rights reserved. Redistribution or public display is not permitted without written permission from Kakao.
   두 개의 서로 다른 블록체인은 어떻게 자산을
   
   
   주고 받을까?
   장형규 pepper.jang
   
   
   크러스트유니버스
   if(kakao)2022
   

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2. 발표자 소개
   - HyungKyu (pepper) Jang
   
   
   - 그라운드X (2021)
   
   
   - 크러스트 유니버스 (2022~)
   
   
   - 블록체인 코어 프로토콜 개발
   
   
   - klaytn 서비스체인 관련 개발
   

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3. 서로 다른 블록체인 간의 자산교환, 가능할까?
   
   
   클레이튼 서비스체인 소개
   
   
   클레이튼과 서비스체인 간 자산이동
   
   
   클레이튼과 타 체인 간 자산이동
   
   
   

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4. 서로 다른 블록체인 간의 자산교환, 가능할까?
   

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5. 1000+ 12000+
   블록체인 개수 Active 코인/토큰 개수
   2022년 블록체인 overview
   

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6. 연결성
   

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7. Native
   

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8. No.
   “그러면 다른 체인으로의 전송이 그냥 가능한가요?”
   

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9. A blockchain B blockchain
   

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10. A blockchain state B blockchain state
    다른 정보
    

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11. A blockchain protocol B blockchain protocol
    다른 프로토콜
    

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12. 서로 오갈 수 있는 다리를 놔주자!
    

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13. A blockchain B blockchain
    

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14. 클레이튼 서비스체인 소개
    

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15. 서비스 체인이란?
    - 메인체인과 별도로 운용되는 독립된 블록체인
    
    
    - 클레이튼 자체 Layer 2 solution
    
    
    - Klaytn main Chain (cypress) 와
    interaction 할 수 있는 구조
    
    
    - Data anchoring
    
    
    - Value Transfer
    Klaytn Public Main
    chain
    Klaytn
    ServiceChain
    Klaytn
    ServiceChain
    

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16. - Cost : 메인넷의 gas 비용이 부담될 때
    
    
    - Security : 네트워크 접근을 제한하고 싶을 때
    
    
    - Performance : 특정 서비스만을 위한 high TPS의 블록체인이 필요할 때
    
    
    - Customization :
    
    
    - Network Topology (SCN/SPN/SEN)
    
    
    - Gas Price / Block Gas Limit / HardFork version
    
    
    - Consensus / Reward.
    
    
    - Test : 메인넷 별도의 체인에서 테스트를 해보고 싶을 때
    Why Service Chain?
    

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17. 서비스체인 네트워크 아키텍쳐
    

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18. 클레이튼과 서비스체인 간 자산이동
    

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19. KLAY를 전송할 때
    
    
    ERC20, ERC721 토큰을 전송할 때
    
    
    실패 case에 대한 exception handling
    

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20. Alice
    Bridge contract Main Bridge
    Bridge contract Sub Bridge
    Bob
    

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21. Alice
    Bridge contract Main Bridge
    Bridge contract Sub Bridge
    Bob
    Request
    Handle
    

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22. Call function RequestKLAYTransfer of Bridge Contract
    Parameter : Bob address, amount of KLAY
    Input : Alice address, amount of KLAY
    Alice
    Bridge contract
    

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23. function _requestKLAYTransfer(address _to, uint256
    _feeLimit, bytes memory _extraData)
    
    
    internal
    
    
    unlockedKLAY
    
    
    {
    
    
    require(isRunning, "stopped bridge");
    
    
    require(msg.value > _feeLimit, "insuf
    fi
    cient amount");
    
    
    uint256 fee = _payKLAYFeeAndRefundChange(_feeLimit);
    
    
    emit RequestValueTransfer(
    
    
    TokenType.KLAY,
    
    
    msg.sender,
    
    
    _to,
    
    
    address(0),
    
    
    msg.value.sub(_feeLimit),
    
    
    requestNonce,
    
    
    fee,
    
    
    _extraData
    
    
    );
    
    
    requestNonce++;
    
    
    }
    
    
    Bridge Contract Main Bridge
    

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24. function _requestKLAYTransfer(address _to, uint256
    _feeLimit, bytes memory _extraData)
    
    
    internal
    
    
    unlockedKLAY
    
    
    {
    
    
    require(isRunning, "stopped bridge");
    
    
    require(msg.value > _feeLimit, "insuf
    fi
    cient amount");
    
    
    uint256 fee = _payKLAYFeeAndRefundChange(_feeLimit);
    
    
    emit RequestValueTransfer(
    
    
    TokenType.KLAY,
    
    
    msg.sender,
    
    
    _to,
    
    
    address(0),
    
    
    msg.value.sub(_feeLimit),
    
    
    requestNonce,
    
    
    fee,
    
    
    _extraData
    
    
    );
    
    
    requestNonce++;
    
    
    }
    
    
    Bridge Contract Main Bridge
    Event
    

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25. func (bm *BridgeManager) subscribeEvent(addr common.Address, bridge
    *bridgecontract.Bridge) error {
    
    
    tokenReceivedCh := make(chan
    *bridgecontract.BridgeRequestValueTransfer, TokenEventChanSize)
    
    
    tokenWithdrawCh := make(chan
    *bridgecontract.BridgeHandleValueTransfer, TokenEventChanSize)
    
    
    receivedSub, err := bridge.WatchRequestValueTransfer(nil,
    tokenReceivedCh, nil, nil, nil)
    
    
    bm.receivedEvents[addr] = receivedSub
    
    
    withdrawnSub, err := bridge.WatchHandleValueTransfer(nil,
    tokenWithdrawCh, nil, nil, nil)
    
    
    bm.withdrawEvents[addr] = withdrawnSub
    
    
    bridgeInfo, ok := bm.GetBridgeInfo(addr)
    
    
    bridgeInfo.subscribed = true
    
    
    go bm.loop(addr, tokenReceivedCh, tokenWithdrawCh, receivedSub,
    withdrawnSub)
    
    
    return nil
    
    
    }
    
    
    Bridge Contract Main Bridge
    Event
    subscribeEvent()
    

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26. func (bm *BridgeManager) subscribeEvent(addr common.Address, bridge
    *bridgecontract.Bridge) error {
    
    
    tokenReceivedCh := make(chan
    *bridgecontract.BridgeRequestValueTransfer, TokenEventChanSize)
    
    
    tokenWithdrawCh := make(chan
    *bridgecontract.BridgeHandleValueTransfer, TokenEventChanSize)
    
    
    receivedSub, err := bridge.WatchRequestValueTransfer(nil,
    tokenReceivedCh, nil, nil, nil)
    
    
    bm.receivedEvents[addr] = receivedSub
    
    
    withdrawnSub, err := bridge.WatchHandleValueTransfer(nil,
    tokenWithdrawCh, nil, nil, nil)
    
    
    bm.withdrawEvents[addr] = withdrawnSub
    
    
    bridgeInfo, ok := bm.GetBridgeInfo(addr)
    
    
    bridgeInfo.subscribed = true
    
    
    go bm.loop(addr, tokenReceivedCh, tokenWithdrawCh, receivedSub,
    withdrawnSub)
    
    
    return nil
    
    
    }
    
    
    Bridge Contract Main Bridge
    Event
    goroutine
    subscribeEvent()
    

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27. for {
    
    
    select {
    
    
    case
    <-
    bi.closed:
    
    
    return
    
    
    case ev :=
    <-
    requestEventCh:
    
    
    bm.requestEventFeeder.Send(&RequestValueTransferEvent{ev})
    
    
    case ev :=
    <-
    handleEventCh:
    
    
    bm.handleEventFeeder.Send(&HandleValueTransferEvent{ev})
    
    
    case err :=
    <-
    requestEventSub.Err():
    
    
    return
    
    
    case err :=
    <-
    handleEventSub.Err():
    
    
    return
    
    
    }
    
    
    }
    
    
    Bridge Contract Main Bridge
    Event
    goroutine
    Event
    subscribeEvent()
    

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28. Main Bridge Sub Bridge
    case ev :=
    <
    sb.requestEventCh:
    
    
    sb.eventhandler.ProcessRequestEvent(ev);
    
    
    case ev :=
    <
    sb.handleEventCh:
    
    
    sb.eventhandler.ProcessHandleEvent(ev);
    
    
    func (bi *BridgeInfo) AddRequestValueTransferEvents(evs
    []*RequestValueTransferEvent) {
    
    
    for _, ev := range evs {
    
    
    /
    / do some condition check
    
    
    }
    
    
    bi.SetRequestNonceFromCounterpart(ev.RequestNonce
    + 1)
    
    
    bi.pendingRequestEvent.Put(ev)
    
    
    }
    
    
    goroutine
    Event process
    Put into pool
    

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29. Main Bridge Sub Bridge
    func (bi *BridgeInfo) processingPendingRequestEvents()
    error {
    
    
    ReadyEvent :=
    bi.GetReadyRequestValueTransferEvents()
    
    
    (Condition check..)
    
    
    if err := bi.handleRequestValueTransferEvent(ev); err !
    = nil {
    
    
    bi.AddRequestValueTransferEvents(ReadyEvent[idx:])
    
    
    return err
    
    
    }
    
    
    }
    
    
    return nil
    
    
    }
    
    
    

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30. Main Bridge Sub Bridge
    func (bi *BridgeInfo)
    handleRequestValueTransferEvent(ev
    *RequestValueTransferEvent) error {
    
    
    ..중략
    
    
    switch tokenType {
    
    
    case KLAY:
    
    
    handleTx, err =
    bi.bridge.HandleKLAYTransfer(parameters..)
    
    
    case ERC20:
    
    
    handleTx, err =
    bi.bridge.HandleERC20Transfer(parameters..)
    
    
    case ERC721:
    
    
    handleTx, err =
    bi.bridge.HandleERC721Transfer(parameters..)
    
    
    }
    
    
    

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31. function handleKLAYTransfer(parameters..)
    
    
    public
    
    
    onlyOperators
    
    
    {
    
    
    /
    /update nonce logic
    
    
    emit HandleValueTransfer(parameters..);
    
    
    _to.transfer(_value);
    
    
    }
    
    
    Bridge contract Sub Bridge
    

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32. case ev :=
    <
    sb.requestEventCh:
    
    
    sb.eventhandler.ProcessRequestEvent(ev);
    
    
    case ev :=
    <
    sb.handleEventCh:
    
    
    sb.eventhandler.ProcessHandleEvent(ev);
    
    
    func (cce *ChildChainEventHandler) ProcessHandleEvent(ev
    *HandleValueTransferEvent) error {
    
    
    handleBridgeInfo, ok :=
    cce.subbridge.bridgeManager.GetBridgeInfo(ev.Raw.Address)
    
    
    if !ok {
    
    
    return errors.New("there is no bridge")
    
    
    }
    
    
    handleBridgeInfo.MarkHandledNonce(ev.HandleNonce)
    
    
    handleBridgeInfo.UpdateLowerHandleNonce(ev.LowerHandleNonce)
    
    
    return nil
    
    
    }
    
    
    Bridge contract Sub Bridge
    

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33. function handleKLAYTransfer(parameters..)
    
    
    public
    
    
    onlyOperators
    
    
    {
    
    
    /
    /update nonce logic
    
    
    emit HandleValueTransfer(parameters..);
    
    
    _to.transfer(_value);
    
    
    }
    
    
    Bridge contract Sub Bridge
    Transfer to Bob
    

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34. Bridge contract
    Transfer from Bridge Contract to Bob complete!
    Bob
    

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35. KLAY를 전송할 때
    
    
    ERC20, ERC721 토큰을 전송할 때
    
    
    실패 case에 대한 exception handling
    

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36. Alice
    Bridge contract Token Contract Main Bridge
    Bridge contract Token Contract Sub Bridge
    Bob
    

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37. 거의 비슷한 로직
    - Native token인 KLAY의 경우 채굴에 의해 수량이
    조절
    
    
    - FT, NFT의 경우 컨트랙트에 의해 mint,burn(발행
    및 소각)을 함으로써 수량이 조절되게 할 수도 있고,
    단순히 Bridge contract가 해당 체인에 보유하고
    있는 토큰을 transfer 하는 로직을 수행할 수도 있
    음
    발행 및 소각 로직
    Transfer 로직
    

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38. KLAY를 전송할 때
    
    
    ERC20, ERC721 토큰을 전송할 때
    
    
    실패 case에 대한 exception handling
    

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39. 대표적인 Value Transfer Failure Case
    - request에 대한 Receipt가 상대 체인에 도착조차
    안한 경우
    
    
    - Receipt 가 도착했지만 실패로 처리된 경우
    

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40. Case 1
    - request에 대한 Receipt가 상대 체인에 도착조차
    안한 경우
    
    
    - 네트워크 Latency, peer connection issue 등
    다양한 이유가 원인이 될 수 있음
    
    
    - 이는 보내고자 하는 chain에다가 pending 되어있
    는 트랜잭션을 전부 p2p로 재전송 함으로써 해결
    func (sbh *SubBridgeHandler)
    broadcastServiceChainTx() {
    
    
    parentChainID := sbh.parentChainID
    
    
    txs :=
    sbh.subbridge.GetBridgeTxPool().PendingTxsByAddress
    (&sbh.subbridge.bridgeAccounts.pAccount.address)
    
    
    peers := sbh.subbridge.BridgePeerSet().peers
    
    
    for _, peer := range peers {
    
    
    if peer.GetChainID().Cmp(parentChainID) != 0 {
    
    
    continue
    
    
    }
    
    
    peer.SendServiceChainTxs(txs)
    
    
    }
    
    
    }
    
    
    

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41. Case 2
    func (vtr *valueTransferRecovery) Recover()
    error {
    
    
    err := vtr.updateRecoveryHint()
    
    
    if err != nil {
    
    
    return err
    
    
    }
    
    
    err = vtr.retrievePendingEvents()
    
    
    if err != nil {
    
    
    return err
    
    
    }
    
    
    err = vtr.recoverPendingEvents()
    
    
    if err != nil {
    
    
    return err
    
    
    }
    
    
    - request에 대한 Receipt가 상대 체인에 도착했지
    만 처리가 안되고 있는 경우
    
    
    - Txpool , nonce 처리 과정에서 에러가 발생했을 가
    능성이 있음
    
    
    - Value Transfer Recovery logic이 실행됨
    
    
    - 이 경우는 pending events를 전부 resend 함으
    로써 해결할 수 있다. (Tx resend와는 다름)
    

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42. 클레이튼과 타 체인 간 자산이동
    

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43. Klaytn node Service Chain
    Asset
    Asset
    Sub Bridge
    Main Bridge
    클레이튼 과 서비스체인 간..
    P2P
    Event Listening
    

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44. Klaytn node Other Blockchain
    Asset
    Asset
    Bridge
    Bridge
    타 체인 노드와는?
    

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45. Klaytn node Other Blockchain
    Asset
    Asset
    Bridge
    Bridge
    타 체인 노드와는?
    

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46. Klaytn node Other Blockchain
    Asset
    Asset
    Bridge
    Bridge
    타 체인 노드와는?
    

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47. Klaytn node Other Blockchain
    Asset
    Asset
    Bridge
    Bridge
    미들웨어 역할을 하는 것이 있다면?
    

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48. 거래소
    여러분이 이미 알고계신 미들웨어 비슷한 역할의 “무언가”
    

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49. Klaytn node Other Blockchain
    Other token
    KLAY
    Bridge
    Bridge
    하지만 Native하게 토큰을 옮기진 못한다.
    

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50. 따라서 타 체인간의 전송은..
    - 이 미들웨어 서비스를 어떻게 구성하느냐에 따라 솔루
    션은 여러가지가 될 수 있다.
    
    
    - 서비스 철학에 따라 아키텍쳐는 여러가지로 달라질 수
    있다.
    
    
    - 중요한 것은 체인간 전송 시 어떻게 ‘합의’를 볼 것이냐
    

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51. Chain
    -
    Native하게 protocol을 지원하는가?
    Yes No
    - InterBlockchain protocol - Bridge Service
    
    
    - Orbit bridge
    
    
    - Wormhole bridge
    

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52. IBC (Inter Blockchain Protocol)
    - 각 체인은 상대 체인에 대한 light node를 가지고 있
    음
    
    
    - 상대 체인형식에 맞는 데이터를 보낼 수 있음을 의미
    Chain A Chain B
    Relayers
    Module A Module B
    IBC packets Channel
    

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53. IBC (Inter Blockchain Protocol) - transport layer
    - 하지만 상대 체인에 직접 메세지 패킷을 보내지 않음
    
    
    - 데이터 패킷을 상대 체인의 state에 맞춰서
    commit
    Chain A Chain B
    Relayers
    Module A Module B
    IBC packets Channel
    - Relayer는 off
    -
    chain process이고 해당 데이터
    에 대해서 지속적으로 관찰, 메세지를 선택하고 전달하
    는 역할
    
    
    - Relayer는 그 대가로 Incentive를 받을 수 있음
    

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54. IBC (Inter Blockchain Protocol) - application layer
    - 이러한 패킷 형태로 보내게 되면 패킷을 받는 쪽에서는
    패킷을 해석하는 부분만 신경쓰면 됨
    
    
    - 패킷 내용은 토큰전송/ oracle / interchain
    query 등 다양할 수 있음.
    
    
    - 편지를 받고 내용 확인 후 판단 및 다음 action은 수신
    자(application) 만이 알고, 우체국 및 배달원은 전송
    (transport)만 신경쓰는 편지 배달 시스템과 유사
    Chain A Chain B
    Relayers
    Module A Module B
    IBC packets Channel
    

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55. Orbit chain, Orbit Bridge
    - 합의의 핵심
    
    
    - Multi
    -
    sig based transaction
    consensus(vault, minter)
    
    
    - 자체 체인에서 governance 동작
    

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56. Orbit chain, Orbit Bridge
    - Validator들이 각자 데이터를 operator를 통해
    orbit chain 으로 보냄
    
    
    - Consensus 및 validation process는 orbit
    chain의 노드 운영 주체들이 담당
    
    
    - Orbit Chain은 각 조각데이터를 이용해 체인에서
    실행되는 트랜잭션을 구성하며, 합의가 완료되면
    destination chain으로 mint, burn을 하는 요청
    을 날림
    

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57. Wormhole Bridge
    - 합의의 핵심
    
    
    - Guardian(Veri
    fi
    er)
    
    
    - VAA(Veri
    fi
    able Action Approval)
    

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58. Wormhole Bridge
    Klaytn
    Guardians
    Ethereum
    Etc..
    Bridge Contracts
    Emit VAA
    Pool of
    VAAS
    Publish Through
    Relayer (client)
    Other chain
    Other chain
    - Guardian은 각각의 체인의 full node를 띄워
    bridge contract의 event log 를 watch
    
    
    - VAA는 Guardian의 signature가 포함된
    Message payload
    
    
    - 2/3 이상의 signature가 valid해야 해당
    approval이 valid하다고 간주
    
    
    - 토큰 정보 등록, 전송 및 체인 정보와 같은 액션은 전
    부 VAA를 통해 이루어짐
    

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59. 정리
    - 서로 다른 블록체인 간의 자산교환을 위해서는 프로
    토콜 단에서의 지원 혹은 미들웨어 역할의 별도의 프
    로그램이 필요하다.
    
    
    - 또한 브릿지 아키텍쳐는 체인 혹은 브릿지 프로그램
    의 철학에 따라 달라질 수 있다.
    

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60. 클레이튼에 대해 더 잘 알고 싶다면? 크러스트 유니버스는 지금 채용 중!
    

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