전체 체인 레이어0(Layer0)가 바로 미래인가? '웹3의 새로운 성배' zk오믹스 체인 해설

2023.02.16

전체 체인 레이어0(Layer0)가 바로 미래인가? '웹3의 새로운 성배' zk오믹스 체인 해설

싱글 체인은 과거, 멀티 체인은 현재 진행형, 풀 체인 레이어0이야말로 미래인가?

2023.02.16 - 01:48:32

ZKzkOmnichain

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

싱글 체인은 과거, 멀티 체인은 현재 진행형, 풀 체인 레이어0이야말로 미래인가?

글: 강수열, Fox Tech 및 Way Network 창립자, 단양투자 회장

서론

zkRollup은 Layer2 분야에 속하며 이더리움의 혼잡 문제를 해결하기 위한 기술이고, zkOmnichain은 Layer0 분야에 속하며 전체 Web3 네트워크를 구축하는 것을 목표로 한다.

하지만 이더리움 생태계의 영향력이 막대하여 사람들의 관심이 주로 zkRollup에 집중되어 있고, zkOmnichain은 소홀히 다뤄지고 있다. 제로지식 증명(Zero-Knowledge Proof) 기반의 완전한 체인 간 상호운용성 프로토콜인 zkOmnichain은 블록체인과 Web3의 성배로서 그 중요성이 매우 크다.

만약 이더리움 자체의 시장 점유율이 장기간 70% 이상을 유지할 수 있다면 Omnichain이라는 개념은 허구가 될 것이다. 그러나 이더리움이 지속적으로 70%의 점유율을 유지하는 것은 불가능하다. 아래 그래프는 2020년 8월부터 2023년 2월까지 이더리움 TVL 점유율 추이다. 최근 이더리움의 시장 점유율은 59.24%이다. Web3의 체인 인프라는 장기간 동안 '한 개의 초강대국과 여러 강소국'이라는 구도를 유지할 것이며, 이더리움 자체도 계속해서 기술 업그레이드를 진행하고 있지만, zkRollup, opRollup 같은 이더리움 Layer2가 Layer1의 트래픽을 흡수함에 따라, BNB Chain, Polygon 등의 도전자들이 강세를 보이며, Atpos, Sui 등 새로운 공개 블록체인이 급부상하고, Cosmos 생태계가 확산됨에 따라 우리는 2025년 이후 이더리움의 시장 점유율이 장기간 50% 미만으로 떨어지는 것을 목격하게 될 것이다.

전체 체인 Layer0이 미래인가? "Web3 신성배" zkOmnichain 해설

그림 1: 2020년 8월~2023년 2월 이더리움 TVL 점유율, 데이터 출처: https://defillama.com

애플리케이션이 전 체인을 커버하는 경로

2020년 DeFi 여름 이후 거의 모든 애플리케이션은 각 체인에 일일이 개별 배포함으로써 멀티체인 상태를 구현해왔다. 이러한 원시적인 방식은 개발자들에게 배포와 운영 측면에서 상당한 부담을 주며, 각 체인 사이의 유동성이 심각하게 분단되고 동일한 토큰의 체인 간 가격 차이가 크게 벌어지는 두 가지 문제를 유발한다.

애플리케이션이 전 체인을 커버하는 경로에는 위와 같은 원시적 방법 외에도 다음 세 가지 주요 경로가 있다:

첫 번째 경로는 1세대 크로스체인 제품에서 흔히 볼 수 있는 방식으로, 즉 애플리케이션이 중간 역할을 하는 컨센서스 프로토콜을 통해 시작 체인과 대상 체인과 상호작용하는 것이다. 이 경우 애플리케이션은 일반적으로 중간 체인에 배포되지 않으며, 대표적인 사례로 독자적인 생태계를 갖춘 Cosmos, Polkadot, 그리고 Multichain, Celer, Wormhole, Thorchain, Axelar 등이 있다.
두 번째 경로는 Optimistic 메커니즘을 사용하여 다른 체인들과 상호운용성을 달성하는 것이다. 이 경로의 대표적인 사례로 Optimistic Verification과 Fraud Proofs를 사용하는 Synapse, Nomad, Hyperlane, 그리고 Optimistic Oracle과 None Proofs를 사용하는 LayerZero, Across 등이 있다.
세 번째 경로는 애플리케이션이 제로지식 증명 기반의 전 체인 상호운용성 프로토콜인 zkOmnichain을 통해 다른 체인들과 상호작용하는 것이다. 여기에 해당하는 대표적인 사례로 Cosmos 생태계에서 파생된 Electron, Polymer, Succinct, NFT 크로스체인에 특화된 Overearlity, 그리고 범용 솔루션을 제공하려는 Way Network 등이 있다.

전체 체인 Layer0이 미래인가? "Web3 신성배" zkOmnichain 해설

그림 2: 세대별 크로스체인 프로토콜 비교

또 한 가지 경로는 애플리케이션이 완전히 새로운 스마트 계약 공개 블록체인에 배포된 후, 이를 통해 다른 체인들과 상호작용하는 것이다. 대표적인 사례로 ZetaChain과 Map Protocol이 있다. 이는 개발과 운영 모두 무거운 경로인데, 먼저 기존 1세대 제품들이 직면했던 EVM 공개 블록체인이 이질적 체인과 연결될 때 발생하는 장부 정렬 문제를 해결해야 하며, 기존 스마트 계약 공개 블록체인과 기능이 겹치기 때문에 자연스럽게 그들과 직접 경쟁하여 애플리케이션 자원을 뺏어야 한다. 어떤 경로를 선택하든 결국 동일한 목적, 즉 단일 체인 애플리케이션을 전 체인 애플리케이션으로 전환하는 일을 하고 있다.

1세대 중간 체인(컨센서스 프로토콜) 모델은 검증 노드가 많으면 느려지고, 적으면 안전하지 못하며, 특히 노드 운영이 매우 무겁기 때문에 Web3 네트워크 패브릭을 감당하기 어렵다. 따라서 우리는 비중간 체인(비컨센서스 프로토콜) 모델에 주목할 수밖에 없으며, 특히 2세대 제품 모델인 opOmnichain과 3세대 제품 모델인 zkOmnichain을 중심적으로 검토해야 한다.

전체 체인 Layer0이 미래인가? "Web3 신성배" zkOmnichain 해설

그림 3: OP와 ZK 전 체인 상호운용성 프로토콜 비교

전 체인 상호운용성 프로토콜(Layer0) 분야는 이더리움 확장 솔루션(Layer2) 분야처럼 OP와 ZK라는 두 가지 주요 솔루션으로 나뉘었다.

먼저 OP 솔루션 내 Optimistic Oracle 하위 모델을 살펴보자:

이 모델에서 LayerZero는 Chainlink 오라클을 사용하고 있으며, Chainlink 프로젝트팀도 자체 크로스체인 상호운용성 프로토콜(Cross-Chain Interoperability Protocol, CCIP)을 가지고 있어 두 프로젝트팀은 협업과 경쟁 관계에 있다. Across는 UMA를 오라클로 사용하는데, UMA와 Across는 동일한 팀이 운영하는 두 개의 프로젝트다.

이러한 방식은 진정한 의미의 탈중앙화를 실현할 수 없으며, 공유 보안(Shared Security)도 제공하지 않는다. 공유 보안이란 특정 인프라 위에서 작동하는 토큰이나 애플리케이션이 자유롭게 보안 모델을 선택할 수 없고, 반드시 인프라가 제공하는 보안 요구사항을 준수해야 한다는 것을 의미한다. 모든 Layer1, Layer2는 공유 보안을 갖추고 있으며, Layer0 역시 고립된 보안(Isolated Security)이 아닌 공유 보안을 가져야 한다. 오직 이렇게 해야 사용자가 어떤 애플리케이션을 사용하거나 그 내부 보안 전략이 무엇이든 상관없이 통일된 기본 보안을 제공할 수 있기 때문이다. 인프라라는 말의 본질이 바로 여기에 있다.

게다가 위의 Optimistic Oracle은 엄격한 신뢰 가정(trust assumption)을 요구하며, 최종 사용자는 오라클이 무분별하게 검증하지 않을 것이라고 믿어야 한다. 이 경우 오라클은 사실상 제3의 신뢰 당사자(A Third Trusted Party)가 된다. 사용자는 오라클과 리레이어(Relayer)가 공모하여 악용해 자산을 훔치지 않을 것이라고 믿어야 한다. 또한 이러한 방식은 어떠한 사기 증명(Fraud Proofs)이나 유효성 증명(Validity Proofs)도 생성하지 않으며, 체인상에서 증명을 검증하는 것도 없다. 이러한 각종 단점과 문제점들에 대해 L2BEAT, Nomad, Way Network 등의 팀들은 이미 논문을 통해 지적한 바 있으며, 여기서는 더 이상 언급하지 않겠다.

다음으로 OP 솔루션 내 Optimistic Verification 하위 모델을 살펴보자:

이 모델은 앞서 설명한 Optimistic Oracle보다 더욱 엄격하고 신중하며, 사기 증명(Fraud Proofs)을 생성한다. 메시지는 소스 체인에서 낙관적으로 서명되며, 오프체인 검증자(Validator) 네트워크가 강제 실행되는 낙관적 윈도우(Optimistic Window, Timeout Period) 내에 대상 체인에 사기 증명을 제출한다. 이 윈도우 기간 동안 사기성 메시지에 대한 도전이 가능하다. 오류가 발견되면 검증자는 메시지를 검토하고 거부하며, 모든 사기 거래를 차단할 수 있다. 1세대 제품의 외부 검증 네트워크가 정직한 다수(honest majority) 가정에 의존하는 것과 달리, Optimistic Verification은 단일 정직 검증자(single honest validator) 가정에 의존한다. 낙관적 검증은 하나의 정직한 검증자가 변경 요청을 제기하면 시스템의 보안을 지킬 수 있다. 다만 이로 인한 트레이드오프는 지연(latency)이다. 하지만 이 지연 시간은 opRollup만큼 길지 않아 7일을 기다릴 필요 없이 수십 분 정도이며, 예를 들어 Nomad는 30분의 타임아웃 기간을 설정했다.

마지막으로 가장 중요한 zkOmnichain에 대해 알아보자:

이 모델은 제로지식 검증(Zero-Knowledge Verification)에 속하며, 더 뛰어난 견고성(Robustness)을 갖춘다.

zkOmnichain은 zkRollup과 마찬가지로 유효성 증명(Validity Proofs)을 생성한다. 중요한 과정 중 하나는 Sum-Check Protocol 모듈을 호출하여 오프체인에서 증명(Sum), 온체인에서 검증(Check)을 수행하는 것이다. 이러한 엄격한 수학 및 암호학적 검증을 통해 완전성(Completeness)과 건전성(Soundness)을 실현한다.

간결성(Succinctness)은 Groth16 등을 활용해 증명 크기를 추가로 압축할 수 있다. 예를 들어, Way Network의 zkSpark가 생성하는 원본 증명 크기는 약 100KB지만, Groth16으로 압축하면 130B로 줄일 수 있다.

전체 체인 Layer0이 미래인가? "Web3 신성배" zkOmnichain 해설

그림 4 : Way Network zkPark Sum-Check Protocol

이러한 "강력한 암호학" 기반의 전 체인 상호운용성 프로토콜인 zkOmnichain 덕분에, 우리는 인프라 제품의 최고 수준인 제3의 신뢰 주체를 제거한 트러스트리스(Trustless), 중심 권한 주체를 제거한 탈중앙화(Decentralized)를 비로소 실현할 수 있게 되었다.

zkOmnichain의 등장으로 우리는 이제 '체인(chain)'에서 '네트워크(net)'로 변하는 가능성을 보았으며, 대규모 전 체인 애플리케이션이 다양한 스마트 계약 공개 블록체인에 배포될 수 있는 인프라 Layer0를 구축할 가능성도 확인하였다.

zkOmnichain 기반 전 체인 애플리케이션이 가져올 변화는?

첫째, 1세대 크로스체인 제품에서의 중간 체인(Intermediate Chain)을 제거하여 비싼 검증 노드 운영 비용을 줄였다.
둘째, 중간 토큰(Intermediate Token)과 래핑/페깅 토큰(Wrapped/Pegged Token) 같은 파생 토큰을 제거하여, 사용자가 이러한 토큰들을 신뢰하지 않고도 네이티브 토큰(Native Token)의 크로스체인 거래를 할 수 있게 되었다.
셋째, 제3의 신뢰 주체인 오라클(Oracle)을 제거한 것으로, 이는 전 체인 네트워크의 회복력을 높이는 데 큰 의미가 있다.

zkOmnichain 기반의 전 체인 애플리케이션은 중간 체인에도, 오라클에도, 중간 토큰이나 파생 토큰에도 의존하지 않는다. 엄밀한 수학과 암호학을 기반으로 유효성 증명을 생성하고, 이를 체인 상에서 검증함으로써 탈중앙화(Decentralized)와 트러스트리스(Trustless)를 달성하며, 비트코인 네트워크처럼 P2P 전 체인 통신을 실현한다.

싱글체인(Singlechain)에서 멀티체인(Multichain), 그리고 옴니체인(Omnichain)으로 발전하는 것은 Web3 대세의 기본 방향이며, 이때 전 체인 애플리케이션은 현재처럼 드물게 존재하는 것이 아니라 보편적으로 자리 잡게 될 것이다. zkOmnichain 기반 애플리케이션은 더 높은 크로스체인 보안성, 더 낮은 통신 비용, 더 빠른 통신 속도를 갖추고 있어 성공 가능성이 훨씬 높다.

전체 체인 Layer0이 미래인가? "Web3 신성배" zkOmnichain 해설

그림 5 : zkOmnichain 기반 전 체인 애플리케이션

최근 몇 년간 여러 블록체인을 연결해 진정한 의미의 Web3를 구축하려는 전 체인 상호운용성 프로토콜이 속속 등장했다. Web2 맥락으로 비교하자면, Cosmos는 로컬 에어리어 네트워크(LAN)를 구축한 것이고, Way Network는 와이드 에어리어 네트워크(WAN) 나아가 인터넷을 구축하려는 것이다.

이러한 제품의 우열을 판단하는 기준은 연결 가능한 체인의 수나 기타 요소가 아니라, 접속 방식이 사토시 컨센서스(Satoshi Consensus), 즉 탈중앙화(Decentralized)와 트러스트리스(Trustless)를 갖추고 있는지 여부다. 이것이 바로 '1'이고, 나머지는 모두 '0'이기 때문이다. '1'이 없으면 아무리 많은 '0'을 더해도 소용없다.