비탈릭이 투자에 참여한 카카롯, 어떻게 스타크넷에 EVM을 도입할까?

2023.06.05

비탈릭이 투자에 참여한 카카롯, 어떻게 스타크넷에 EVM을 도입할까?

본문에서는 분석가 쿠키스(analyst cookies)가 카카롯(Kakarot)의 각 단계와 장단점, 그리고 프로젝트가 직면한 과제와 기회를 다룰 예정이다.

2023.06.05 - 04:42:37

EVMStarknetKakarotZkEvm

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

본문에서는 분석가 쿠키스(analyst cookies)가 카카롯(Kakarot)의 각 단계와 장단점, 그리고 프로젝트가 직면한 과제와 기회를 다룰 예정이다.

작성: cookies

번역: TechFlow

Kakarot zkEVM은 Cairo에서 구현된 EVM으로, EVM의 호환성을 강화하여 Starknet 생태계를 확장합니다. 이 프로젝트는 왜 비탈릭(Vitalik)과 스타크웨어(StarkWare)의 지지를 받고 있는 것일까요? 분석가인 cookies는 본문에서 Kakarot의 각 단계와 장단점, 그리고 프로젝트가 직면한 도전 과제와 기회에 대해 살펴봅니다.

CairoVM이란 무엇인가?

Kakarot는 가상 머신(VM)인 CairoVM 위에 구축되며, 이는 스타크넷(Starknet)의 기반 인프라입니다.

CairoVM의 주요 특징：

· 실행을 다항식(방정식) 형태로 표현하여 증명 가능한 실행을 실현함；

· 모든 스타크넷 거래에 대해 STARK 증명을 가능하게 함.

Cairo란 무엇인가?

튜링 완전하며 STARK 친화적인 CPU 아키텍처：

· 튜링 완전(Turing Complete): 시스템이 잠재적으로 가능한 모든 계산/프로그램을 수행할 수 있음；

· STARK 친화적(STARK Friendly): 스타크웨어에서 제공하는 증명 시스템. 오프체인에서의 계산 무결성은 증명자(prover)에 의해 증명되고, 온체인 검증자(verifier)에 의해 검증됨.

Cairo의 작동 원리

개발자는 CairoVM 내에서 Cairo 언어를 사용해 프로그램을 작성하고, 고급 언어로 증명하려는 명제(statement)를 기술할 수 있습니다. 이를 통해 개발자들은 복잡한 회로 설계 방법을 배우지 않고도 제로노우ledge 증명(ZKP)의 확장성을 활용할 수 있어 개발자 경험(DEX)이 향상됩니다.

Kakarot 아키텍처

Kakarot는 CairoVM 위에 구축되었으며 다음과 같습니다：

· EVM 바이트코드 해석기；

· 스타크넷에 배포된 스마트 계약(SC)；

· Cairo로 작성됨.

Kakarot가 가능하게 하는 것：

· 기존 EVM 스마트 계약의 배포.

Kakarot가 아닌 것：

· 블록체인；

· 컴파일러: 솔리디티 코드를 카이로(Cairo)로 변환하지 않음.

2023년 5월 기준：

· 100% 바이트코드 아키텍처(Type 3 zkEVM)；

· 9개 EVM 사전컴파일(precompiles) 중 8개 구현.

9개 EVM 사전컴파일 전부 구현 후, Kakarot는 Type 2.5 zkEVM이 됩니다.

Type 1 zkEVM은 이더리움과 완전히 동일하며, 증명 생성을 용이하게 하기 위해 이더리움 시스템을 변경하지 않습니다.

장점：이더리움 확장을 위한 궁극적 해결책.

단점：계산 집약적이며 증명 시간이 오래 걸림(수 시간 소요).

예시：Scroll, Taiko.

Type 2 zkEVM은 EVM과 완전히 동일하며, 이더리움 시스템에 약간의 수정(다른 해시 함수 사용 등)을 가해 다음과 같은 목적을 달성합니다：

· 더 쉬운 개발；

· 더 빠른 증명 생성.

장점：대부분의 이더리움 dApp 사용 가능.

단점：EVM의 효율성 문제 및 ZK 비호환성.

예시 Scroll.

Type 2.5 zkEVM은 Gas 비용을 제외하면 EVM과 동일합니다. ZK로 증명하기 어려운 특정 작업에 대해 EVM 내에서 Gas 비용을 증가시킵니다.

장점：보다 광범위한 EVM 대비 리스크 감소

단점：개발 도구 호환성 저하, 일부 dApp이 비호환될 수 있음.

Type 3 zkEVM은 거의 EVM과 동일하나, 구현이 특히 어려운 기능(예: 사전컴파일)만 제거합니다.

장점：증명 시간이 더욱 빨라짐, EVM 개발이 더 쉬워짐.

단점：일부 dApp 재작성이 필요.

예시：

· Scroll;

· Polygon .

Type 4 zkEVM은 고급 언어 수준에서 동등하며, 스마트 계약 소스 코드(고급 언어)를 ZK-SNARK 친화적 언어로 컴파일합니다.

장점：과도한 오버헤드를 피할 수 있음.

단점：계약이 EVM과 동일한 주소를 가지지 못할 수 있음, 수기로 작성된 EVM 바이트코드 미지원, 인프라 이전 불가능(EVM 바이트코드 기반으로 실행되기 때문).

예시：

· zksync;

· Nethermind.

Kakarot 로드맵 | 1단계 | 스타크넷에 EVM 도입

초기 Kakarot는 스타크넷 내에 내장된 EVM(enrolled EVM) 형태로 존재합니다. 개발자와 사용자 경험(UX)은 폴리곤(Polygon), 스크롤(Scroll) 또는 이더리움과 완전히 동일합니다.

2단계 | L3 zkEVMs

Kakarot를 통해 zkEVM 애플리케이션 체인을 배포함으로써, 유효성 증명을 활용해 스타크넷 상에서 트랜잭션을 처리할 수 있게 됩니다. Kakarot와 MadaraStarknet을 통합 스택으로 결합하여 실현됩니다.

클릭 한 번으로 롤업(Rollups)이 얻을 수 있는 것：

· 스타크넷 상에 배포된 애플리케이션 특화 zkEVM；

· EVM 환경 접근；

· 빠른 실행；

· 낮은 가스: 데이터 가용성(DA) 솔루션 활용；

· 보안.

카이로VM에서 솔리디티 스마트 계약을 Kakarot를 통해 실행함으로써, EVM에 배포된 모든 솔리디티 스마트 계약이 코드 변경 없이 스타크넷에서 실행될 수 있습니다.

두 가지의 장점을 모두 누릴 수 있음：

· EVM의 효율성；

· 스마트 계약이 증명 가능해짐.

3단계 | Type 1 zkEVM

이를 달성하기 위해 Kakarot는 다음을 수행해야 합니다：

· 마다라 x Kakarot 전체 노드 내에서 카이로로 이더리움 합의 규칙을 작성하여 L1 합의를 증명；

· 페더슨 메르클 패트리샤 트리(MPT)에서 케ccak MPT로 전환.

이는 이더리움 로드맵 'Verge'에 따라 달라집니다. 현재로서는 Keccak MPT를 증명 가능하고 저렴한 방식으로 구현하는 것이 zkEVM의 주요 호환성 장벽입니다. Verge 이후에는 Poseidon이 이더리움의 기본 해시 함수로 Keccak을 대체할 가능성이 있습니다.