Optimistic, zk-Rollups, L3... 이더리움의 확장성 연구는 지금 어디까지 왔을까?
작성: Thor Hartvigsen
편집: TechFlow
블록체인 확장성의 미래가 바로 여기 있다! 그렇다면 zk-Rollups, zkEVM, L3, 모듈형 블록체인이란 정확히 무엇일까? 이제 깊이 있게 파고들어 우리의 지식 수준을 한 단계 업그레이드할 때다.
최근 블록체인과 DeFi 기술 분야에 대한 몇 가지 연구를 통해 이더리움이 암호화폐 혁신과 채택에서 중요한 위치를 차지할 것이라는 점이 점점 더 명확해지고 있다.
2021년의 L1 서사와 순환이 다음 두 가지 요인에 의해 주도되었다:
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높은 블록 공간 수요와 이더리움의 낮은 확장성;
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지속 불가능한 유동성 마이닝 인센티브가 알트 L1 체인에 대한 수요를 부추겼다.
그렇다면 오늘날 이 알트 L1들은 어떤 상황에 처해 있는가?
위 그래프에서 볼 수 있듯이, DeFi는 대부분 시간 동안 하락세를 보이고 있다.
하지만 Arbitrum과 Optimism의 TVL 및 일일 사용자 수를 살펴보면 명백한 차이가 존재한다.
주의할 점은 Arbitrum은 토큰도 없고, 인센티브도 없다는 것이다.
약세장은 가스비가 크게 하락함에 따라 대부분의 체인상 활동이 이더리움에서 발생하고 있음을 입증했다.
현재 확장 가능한 L2들이 등장했으며, 그들의 보안은 이더리움으로부터 계승되고 있기 때문에, 다음 사이클은 더욱 이더리움 생태계 중심이 될 것으로 보인다.
이더리움에는 435,000명 이상의 검증자가 있으며, Solana는 약 3,500명이고, 다른 많은 L1들은 1,000명 미만의 검증자만을 보유하고 있다. 확장성 자체만으로는 충분하지 않다. 아래 그림은 알트 L1들과 이더리움 머지 이후의 현저한 차이를 더욱 잘 보여준다.
따라서 이제 명확해진 것은 이더리움과 그 확장성 솔루션들이 향후 블록체인 기술과 DeFi 분야에서 적어도 중심적인 역할을 할 것이라는 점이다.
하지만 이러한 다양한 확장 솔루션들 사이에는 큰 차이가 존재한다.
롤업(L2)은 각 트랜잭션에서 소량의 데이터만 유지하고 나머지는 압축함으로써 이더리움 메인넷의 대부분의 부하를 제거하도록 설계되었다. 이로 인해 TPS(초당 거래수)는 낮아지지만 수수료도 낮아진다.
이더리움 공식 웹사이트에 따르면 다음과 같다:
"제2층(Layer 2)은 이더리움을 확장하면서 그 보안성을 계승하는 독립된 블록체인이다."
L2는 트랜잭션을 번들링한 후 이를 다시 이더리움 메인넷으로 보내는 독립된 블록체인이다.
따라서 제2층 블록체인은 이더리움 자체와 유사한 수준의 보안성과 탈중앙화를 계승한다. 이 구조 덕분에 이더리움은 보안/탈중앙화에 집중할 수 있고, 제2층은 확장성에 집중할 수 있다.
이제 용어들을 정의해보자:
⬩ 옵티미스틱 롤업(Optimistic rollups): 사기 증명(fraud proofs)을 활용함 (Arbitrum과 Optimism).
⬩ 제로 kiến식(zk) 롤업: 유효성 증명(validity proofs)을 활용함 (zkSync, Starknet, zk-EVM).
사기 증명(Optimistic rollups):
정보는 소위 '증명자(prover)'와 '검증자(verifier)' 사이에서 교환된다. 정보는 진실로 간주되어 거래 번들에 추가되며, 이후 '감시자(observer)'가 악의적인 행위가 없는지 검토한다.
유효성 증명(Zk-rollups):
여기서 '증명자'와 '검증자' 간의 정보 교환은 암호학과 수학에 의존한다. 정보는 공유되지만 결코 노출되지 않는다.
유효성 증명에는 두 가지 유형이 있는데, SNARKS와 STARKS이다. STARKS가 확장성 측면에서 더 우수하다.
유효성 증명(Zk-rollups)은 구현이 어렵지만, 암호학에 기반하기 때문에 더 높은 프라이버시와 데이터 보안을 제공한다. 현재 일반적인 합의는 zk-rollups가 대부분의 측면에서 더 우월한 확장 기술이라는 것이다.
이는 미래가 어느 한쪽에 의해 지배될 것임을 의미하지는 않는다. 우리는 이미 Arbitrum과 Optimism이 확장 가능한 모델을 구축하고 대규모 생태계/커뮤니티를 발전시키는 데 매우 성공적임을 목격했다.
zk-EVM:
zk-EVM은 가장 기대되는 확장 솔루션 중 하나이며, Zksync와 Polygon zkEVM과 같은 여러 제품이 곧 출시될 예정이다.
이 기술은 오랫동안 개발되어왔으며, 마침내 실용화 단계에 도달했다.
zk-EVM은 실행 처리를 위해 zk-rollups를 사용한다. 좀 더 정확히 말하면, 트랜잭션을 검증하기 위해 유효성 증명의 일종인 zk-SNARKS를 사용한다.
Vitalik Buterin의 글에 따르면, 4가지 종류의 zk-EVM이 존재한다:
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이더리움과 완전히 동일함;
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EVM과 완전히 동일함;
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가스 비용을 제외하고 EVM과 완전히 동일함;
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Solidity와 호환됨;
모든 유형들은 EVM 호환성과 성능 사이의 트레이드오프를 겪고 있다. 현재 대부분의 zk-EVM 프로젝트는 2번과 4번 사이에 위치해 있다.
Polygon zk-EVM(Polygon Hermes)은 타입 2이다. 이더리움과 여전히 높은 호환성을 유지하지만, 더 나은 성능을 위해 일부 호환성을 희생했다.
성능은 zk 증명 생성에 걸리는 시간으로 측정된다. 속도가 빠를수록 확장성이 더 높아진다.
zksync는 타입 4 zk-EVM인데, 호환성은 낮지만 성능은 더 높다. 호환성이 낮기 때문에 구현이 더 어렵다.
zksync는 Solidity를 바이트코드로 컴파일할 수 있는 자체 언어와 자체 가상머신인 ZinkVM을 이미 개발했다.
일반적으로 바이트코드는所谓的 LLVM 컴파일러를 거쳐 최종적으로 ZinkVM으로 전송된다.
호환성이 낮음에도 불구하고 zksync 팀에 따르면, dApp을 이더리움 메인넷에서 zk-EVM으로 이전하는 것은 비교적 쉽다고 한다.
zksync가 Bankless 팟캐스트에 출연한 내용을 보면, 많은 프로토콜들이 이 다가오는 생태계를 기다리고 있는 것으로 보인다.
zk-EVM은 복잡하며, 이 글은 표면만을 다루었으므로 관련 내용을 더 읽어볼 것을 권장한다.
L3:
L3? 아직 제2층 기술이 개발 중인데, 왜 벌써 L3에 대해 이야기해야 하는가?
L3는 애플리케이션 특화 롤업(application-specific rollup)으로 간주할 수 있으며, 사업을 안전하고 확장 가능한 방식으로 블록체인에 옮기고자 하는 기업들에게 많은 활용 사례를 제공한다.
예시로는 Starknet이 있다.
좀 더 구체적으로 말하면 L3는 "validium" 또는 "volition"이다.
Validiums(L3의 일종)은 데이터를 체인 외부(예: L2 상)에서 처리하는 zk-rollup이다.
아래 그림에서 StarkEx는 애플리케이션 특화 L3이고, Starknet은 L2이다.
L3는 체인 외부에서 증명을 생성하여 초당 거래 수(TPS) 확장성을 높인다.
그런 다음 이러한 증명들은 L2가 L1에 대량의 트랜잭션을 보내는 것처럼 배치되어 L2로 전송된다. 그렇다면 L4, L5, L6도 마찬가지일까?
여기서의 트레이드오프는 확장성과 보안성이다. 이더리움 메인넷에서 멀어질수록 보안은 낮아진다.
zkPorter(zksync의 제품) 또한 L3이다. 사용자는 높은 TPS를 가지지만 보안이 낮은 L3를 선택하거나, 보안은 높지만 TPS가 낮은 zkRollup(L2)를 선택할 수 있다.
지금까지 설명한 L3 구조가 앞서 언급한 'validium'이다.
"Volition"은 본질적으로 L3와 Zk-Rollup L2의 조합이다. 따라서 이런 경우 사용자는 보안과 TPS 사이에서 선택할 필요가 없다.
여기까지가 본문의 끝이다. 상당히 많은 정보를 담고 있으므로, 진정으로 이해하고 싶다면 이 주제를 여러 번 반복해서 읽기를 추천한다.
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