비콘 레이어 해설: 롤업 네트워크 보안과 크로스체인 송금의 핵심

2023.06.01

비콘 레이어 해설: 롤업 네트워크 보안과 크로스체인 송금의 핵심

본 문서는 이더리움 롤업 네트워크 내의 엔쇼라인(Enshrined) 크로스체인 브릿지와 알트레이어(AltLayer)의 비콘 레이어 아키텍처를 다룬다.

2023.06.01 - 02:15:11

Rollup

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

본 문서는 이더리움 롤업 네트워크 내의 엔쇼라인(Enshrined) 크로스체인 브릿지와 알트레이어(AltLayer)의 비콘 레이어 아키텍처를 다룬다.

작성: AltLayer

번역: TechFlow

요약: 본 문서는 이더리움 롤업 네트워크 내의 Enshrined 크로스체인 브리지와 AltLayer의 비컨 레이어 아키텍처를 다룹니다. Enshrined 크로스체인 브리지는 사용자가 이더리움과 롤업 간에 자산을 이동할 수 있도록 하며, 비컨 레이어는 중간 계층으로 공유 정렬, 검증, 스테이킹 및 상호 운용성 등의 핵심 서비스를 제공합니다. 이러한 개념들을 이해함으로써 우리는 롤업 네트워크의 보안성과 자산 이전 메커니즘을 더 잘 이해할 수 있습니다.

서론

최근, 이더리움 롤업 커뮤니티에서는 Arbitrum, Optimism, ZKSync 등 전통적인 롤업을 진정으로 정의하는 것이 무엇인지에 대한 격렬한 논의가 있었습니다.

오늘날의 롤업은 체외에서 트랜잭션을 실행하며, 롤업과 이더리움 사이에 "네이티브 브리지"를 제공합니다. 이 네이티브 브리지를 우리는 Enshrined 크로스체인 브리지라 부릅니다. 이 브리지는 사용자가 이더리움에 자산을 예치하면 동일한 가치의 포장된 자산을 롤업 상에 발행하고, 반대로 Enshrined 브리지가 해당 포장 자산이 롤업에서 소각되었음을 확인하면 이더리움의 자산을 해제할 수 있게 합니다. Enshrined 브리지는 롤업 상태의 유효성을 확보하기 위해 사기 증명 또는 유효성 증명에 의존하므로, 신뢰 최소화된 구조입니다.

논쟁의 초점은 전통적 롤업의 규범적 상태(normative state)가, 롤업 상태를 추적하고 사기 증명(또는 ZK 롤업의 경우 유효성 증명)을 검증하며 롤업에서 이더리움으로 자산 인출을 허용하는 이더리움 상의 Enshrined 브리지 컨트랙트에 의해 결정되는지, 아니면 롤업 전체 노드 자체가 결정하는지에 있습니다. 후자의 경우 롤업 운영자가 이더리움에 게시한 트랜잭션 데이터를 관찰하고, 상태 전이 함수를 적용하여 다시 실행하거나(ZK 롤업의 경우 유효성 증명을 검증한 후), 계산된 상태가 운영자가 제안한 상태와 일치하는지 확인합니다.

이는 중요한 차이점인데, 만약 롤업 검증 노드 자체가 규범적 롤업 상태를 결정한다면, Enshrined 브리지 컨트랙트는 다른 롤업 검증 노드처럼 단지 롤업 상태를 관찰하는 하나의 관찰자에 불과해집니다. 이 경우 롤업의 규범적 상태는 사회적으로 결정되며, 이더리움 상의 Enshrined 브리지 컨트랙트에 의해 결정되지 않습니다.

따라서 이와 같은 '진실의 근원(source of truth)' 차이는 비-Enshrined 브리지(non-enshrined bridge)의 설계를 가능하게 합니다. 즉, 백그라운드에서 롤업 검증 노드를 운영하면서 롤업에서 이더리움으로 즉시 인출할 수 있도록 하는 것입니다. 이들은 7일간의 롤업 인출 기간을 기다릴 필요 없이 즉시 인출을 허용할 수 있는데, 그 이유는 비-Enshrined 브리지가 운영하는 롤업 검증 노드가 추후 인출에 대한 도전이 있어도 성공하지 못할 것임을 확신할 수 있기 때문입니다.

AltLayer는 이 주제에 대해 일 년 반 정도 고민해 왔으며, 특히 우리 RaaS(Rollup-as-a-Service) 플랫폼이 제공하는 롤업에 더욱 집중되어 왔습니다. 우리는 비교적 폐쇄적인 순환 안에 있었습니다.

본 글은 우리의 RaaS 제품을 지원하는 네트워크 설계를 통해, 이러한 논쟁 속에서 우리가 취하는 입장을 설명합니다.

일반적인 RaaS 제공 방식에서는 SDK나 대시보드를 사용해 롤업을 시작할 수 있으며, 예를 들어 이더리움을 데이터 가용성(DA) 계층으로 사용할 수 있습니다. 이 경우 모듈러 스택 구조는 다음과 같습니다:

롤업(실행) → 이더리움(DA) → 이더리움(결제)

AltLayer의 RaaS 네트워크는 약간 다른 아키텍처를 갖추고 있습니다:

롤업(실행) → 비컨 레이어(Enshrined Interlayer) → 이더리움(DA) → 이더리움(결제)

비컨 레이어는 실행 계층과 데이터 가용성 계층 사이의 중간 계층이며, AltLayer를 통해 생성된 모든 롤업은 이 비컨 레이어에 Enshrined됩니다. 여기서 'Enshrined'란 AltLayer를 통해 시작된 모든 롤업의 상태가 비컨 레이어에서 직접 검증될 수 있음을 의미하며, 각 롤업에는 비컨 레이어 상에 Enshrined 크로스체인 브리지가 존재합니다. 또한 실행 계층과 DA 계층 스택 사이의 중간 계층으로서, 비컨 레이어는 다음과 같은 주요 서비스를 제공합니다:

공유 정렬 계층(Shared Sequencing Layer);
검증 계층(Validation Layer);
스테이킹/벌점 계층(Staking/Slashing Layer);
상호 운용성 계층(Interoperability Layer);
업그레이드 가능성 계층(Upgradability Layer);
사회적 합의 계층(Social Consensus Layer).

아래에서 각 서비스를 좀 더 자세히 설명하겠습니다.

공유 정렬 계층: 비컨 레이어는 롤업의 정렬기(sequencer) 역할을 수행하고자 하는 노드들이 관심을 등록할 수 있는 네트워크입니다. 최종 사용자가 AltLayer의 RaaS 플랫폼을 통해 롤업을 요청하면, 사용자는 롤업 운영에 필요한 최소·최대 정렬기 수, 각 정렬기가 제공해야 할 최소 경제적 담보 금액, 그리고 담보로 사용 가능한 토큰 목록을 지정합니다. 이 담보 자산은 이후 비컨 레이어에 예치되며, 부정행위를 한 정렬기에 대해 벌점을 부여할 때 사용됩니다. 요구된 수량의 정렬기들이 최소한의 담보금을 예치하면, 이들은 롤업의 트랜잭션을 정렬하기 시작할 수 있습니다.
검증 계층: 앞서 서론에서 언급했듯, 롤업의 검증 노드 자체가 규범적 롤업 상태를 결정할 수 있습니다. 그러나 이는 Enshrined 브리지의 7일 인출 기간을 기다리지 않으려면, 각 클라이언트가 자체적으로 완전한 롤업 검증기를 운영해야 함을 의미합니다. 이는 특히 Optimistic 롤업의 경우, 많은 가벼운 클라이언트에게 이상적이지 않을 수 있습니다. 따라서 비컨 레이어는 모든 롤업에 대한 Enshrined 검증 계층으로 작동합니다. 비컨 레이어는 모든 롤업과 각각의 상태 전이 함수를 알고 있으므로, 새로 제출된 롤업 상태를 완전히 검증할 능력을 갖추고 있습니다. 이를 위해 비컨 레이어는 일련의 검증기들로 구성되며, 정기적으로 모든 롤업에서 제안된 새로운 상태를 검증합니다. 롤업 정렬기가 제공하는 사전 승인과 달리, 비컨 레이어가 제공하는 승인은 자산의 즉시 인출을 가능하게 하므로 일반적으로 더 강력한 신뢰성을 제공합니다.
스테이킹/벌점 계층: 공유 정렬과 검증 모두 일련의 노드 네트워크를 가정하므로, 네트워크가 시빌 공격(sybil attack)에 취약하지 않도록 해야 합니다. 따라서 비컨 레이어는 스테이킹 메커니즘을 갖추고 있으며, 각 네트워크 참여자는 충분한 경제적 담보를 예치해야 하며, 악의적인 행위가 탐지되고 입증될 경우 벌점을 받을 수 있습니다.
상호 운용성 계층: RaaS 제공자가 여러 개의 롤업을 인스턴스화했다면, 롤업 간 상호 운용성을 제공하기 위해 일반적으로 DA 계층 위에 Enshrined 크로스체인 브리지를 구축하며, 각 롤업마다 하나씩 배치합니다. 또 다른 방법은 동일한 DA 계층을 사용하는 두 롤업 쌍마다 개별 브리지를 만드는 것입니다.

AltLayer는 세 번째 설계를 채택하여, 비컨 레이어를 중심으로 삼아 모든 롤업 간의 상호작용을 조율합니다. 이 설계에서 각 롤업은 비컨 레이어 내에 Enshrined 크로스체인 브리지를 포함시키며, 기초 DA 계층 위의 공유된 중간 "결제 계층(settlement layer)"으로 작동합니다. 브리지를 이 공유 중간 계층에 Enshrined함으로써, 롤업은 직접적인 신뢰 최소화 브리징을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 다른 비컨 레이어에 브리지를 Enshrined한 롤업들과도 간접적인 신뢰 최소화 브리징을 할 수 있습니다. 실질적으로, 비컨 레이어는 보편적인 결제 계층으로서 브리지 허브 역할을 하며, 롤업 간 자산 이동뿐만 아니라 일반 정보 전달도 가능하게 합니다. 또한 여러 롤업에 걸친 무효 상태 전이를 탐지하거나, 사기 증명 검증을 위한 분쟁 해결에도 도움을 줄 수 있습니다.

업그레이드 가능성 계층: 앞서 서론에서 언급했듯, 오늘날 대부분의 롤업은 이더리움과 연결된 Enshrined 크로스체인 브리지를 갖고 있습니다. 이 브리지는 롤업 상태를 추적하고, 사기 증명(또는 ZK 롤업의 유효성 증명)을 검증하며, 롤업에서 이더리움으로 자산 인출을 허용합니다. 그러나 대부분의 Enshrined 브리지는 멀티시그 지갑에 의해 통제되고 있으므로, 악의적인 업그레이드를 통해 사용자 자금을 마음대로 탈취할 수 있는 위험이 있습니다.

비컨 레이어는 자신이 포함하는 모든 롤업의 업그레이드를 위한 사회적 계층으로 작동합니다. 롤업 운영에 함께 등록한 정렬기들과 비컨 레이어의 롤업 검증기들은 사회적으로 롤업의 포크를 결정하며, 이더리움 상의 Enshrined 브리지 컨트랙트가 업그레이드되었는지 여부와 관계없이 행동합니다. 기억할 점은, Enshrined 브리지 역시 다른 롤업 검증기들과 마찬가지로 롤업의 관찰자일 뿐이라는 사실입니다.

비컨 레이어 상에서 포크에 동의하지 않는 정렬기들과 롤업 검증기들은 새 포크를 지원하지 않기로 결정할 수 있습니다.

사회적 합의 계층: 비컨 레이어는 거버넌스 계층으로도 작동할 수 있으며, 비컨 레이어 노드들은 온체인 거버넌스 메커니즘을 통해 롤업 로직의 업그레이드를 승인할 수 있고, 이를 통해 커뮤니티를 대표하여 비컨 레이어나 DA 계층 상의 크로스체인 브리지 컨트랙트를 업그레이드할 수 있습니다.