전체 체인 게임/자치 세계(FOG/AW): 게임 상태 동기화와 기술적 과제 분석
저자: Fiona, IOSG Ventures
TL;DR
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전체 체인 게임/자치 세계("FOG/AW")는 Web3와 관련된 소수의 중요한 서사 중 하나이다. NFT를 통해서만 Web3에 연결되는 Web2.5 애플리케이션과 달리, FOG/AW는 게임 로직 자체도 블록체인 위에 올린다. 이는 블록체인을 게임 서버로 활용하여 게임 상태의 탈중앙화된 신뢰 근원으로 삼는 것이다. 이를 통해 영속성, 검열 저항성, 조합 가능성 등의 장점을 얻지만, 그 위에 구축되는 게임의 다양성과 복잡성에는 제약이 따른다.
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게임의 복잡성과 플레이 요건이 증가함에 따라 엔진 아키텍처에는 더 많은 도전 과제가 요구된다. 예를 들어 지연 시간, 난수 생성, 체력 회복, 연속적인 패시브 효과, 타이머 등이 있다. 여기서 시간 개념과 틱(tick) 단위는 블록체인 상에서 다르게 작동한다. Mud는 시간 경과와 패시브 회복 스킬을 시뮬레이션하는 다양한 아이디어를 제공한다. 예를 들어 플레이어가 방 안을 이동할 때, 트랜잭션에 미리 정의된 설계에 따라 방 내 모든 아이템을 함께 이동시키는 정보를 포함시켜 시간과 상태 변화를 인지하게 한다.
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FOG/AW 기술 스택은 개발자가 UI/UX 및 게임 핵심 로직을 위한 프론트엔드와 백엔드 코드를 작성하고, 게임 상태의 사이클을 통해 모든 변경 사항을 동기화하며, 마지막으로 인덱서가 새로운 상태를 프론트엔드의 로컬 장치에 반영하도록 추상화될 수 있다.
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RTS와 같은 많은 게임 유형은 높은 tickrate를 필요로 하지만, 합의 메커니즘을 기반으로 하는 블록체인은 블록 간격의 변화만 처리할 수 있어, tickrate는 해결해야 할 주요 문제 중 하나이다. Curio와 Argus는 체인 레이어에서 게임 tickrate를 높이는 방법을 모색하고 있는 선두주자들이다. Mud는 전체 애플리케이션 상태를 EVM 내에 보관함으로써 가능한 한 완전히 체인 상에 두려 하고 있으며, 더 높은 게임 tickrate를 위해 오프체인 결합 방식을 도입하지는 않는다.
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다양한 체인 선택 측면에서 Dojo는 Starknet 생태계 내 전체 체인 게임 생태계를 주도하고 있다. @tarrenceva의 설명에 따르면, Starknet은 Optimistic Rollup과 달리 입력보다는 실행 결과에 초점을 맞춘 State diffs(상태 차이)를 사용한다. 이는 게임에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는데, 예를 들어 체스 게임에서 3분간 50수를 둘 경우, 상태 차이를 이용하면 단일 증명과 최종 상태만으로 "출력"을 입증할 수 있으나, Optimistic Rollup은 모든 중간 상태의 "입력"을 필요로 한다.
FOG/AW 정의하기: 게임 상태는 어떻게 동기화되는가?
내가 보기에 FOG인지 여부를 판단하는 기준은 바로 게임 상태가 어떻게 동기화되는가(진실의 근원)에 있다.
Web 2.5 게임이나 전통적인 멀티플레이어 게임의 경우, 현재 게임 상태를 정의하는 중앙 집중형 서버가 존재한다. 플레이어가 행동을 보낼 때 서버는 이러한 입력을 취합하고 업데이트된 결과를 각 연결된 플레이어 장치에 반환한다. 서버는 모든 입력(tick)을 처리하고 불일치를 해결하며, 정기적으로 플레이어에게 업데이트를 전송하여 게임 내 모든 요소의 스냅샷을 제공하고, 매 틱마다 게임 상태를 갱신한다. 게임 상태("game state or tick")란 게임 세계 내 각 객체의 속성이 특정 시간에 캡처된 스냅샷이다. Tickrate란 게임 서버가 초당 계산하여 플레이어에게 방송하는 업데이트된 게임 상태의 횟수를 말한다. Tickrate가 높을수록 게임 경험은 더욱 정밀하고 고해상도(high-fidelity)가 된다. 일반적으로 실시간 전략(RTS) 또는 액션 게임은 높은 tickrate를 필요로 하며, 카드 게임과 같은 턴제 게임은 그렇지 않다.
완전히 블록체인 상에서 실행되는 게임의 경우, 블록체인이 게임 서버 역할을 하며 게임 상태의 탈중앙화된 신뢰 원천이 된다. 이 경우 NFT나 토큰뿐 아니라 플레이어의 틱(tick)과 게임 로직까지 체인 상에 존재한다. 이것이 바로 진정한 소유권, 영속성, 검열 저항성, 조합 가능성을 실현할 수 있는 이유이다. 이상적으로는 플레이어의 모든 행동이 블록체인에 제출되어야 하며, 합의가 이루어진 후 게임 상태가 갱신되고 로컬 장치에 반영된다. 따라서 자연스럽게 tickrate가 적게 필요한 게임 유형이 완전히 체인 상에서 운영되기 더 적합하다.
게임의 지연 시간, 시간 관리 등의 도전 과제 해결
게임의 복잡성과 플레이 요건이 높아짐에 따라 엔진 아키텍처는 프레임 지연, 난수 생성, 체력 회복, 연속적인 패시브 효과, 타이머 등과 같은 추가 도전 과제에 직면한다.
프레임 지연은 사실 Web2 세계에서도 매우 흔하며, 클라이언트 렌더링과 사용자 조작 지연에서 비롯된다. 특히 FPS처럼 높은 tickrate를 요구하는 게임에서는 지연이 발생하면 플레이어 경험에 큰 타격을 준다. Web2에서의 해결책 중 하나는 lockstep state update로, 모든 플레이어의 동기화를 가장 지연이 큰 플레이어 기준에 맞추어 공정한 경험을 보장하는 것이다. 블록체인을 도입하고 트랜잭션 확인을 기다려야 하는 경우 이 지연은 더욱 심각해질 수 있다. 이에 Mud는 게임에서 흔히 사용하는 optimistic rendering(낙관적 렌더링) 메커니즘을 도입하여, 사용자 조작이 성공했다고 가정하고 서버(또는 본 사례에서는 트랜잭션 확인)의 승인 전에 클라이언트에 이를 렌더링한다.
체인 상 난수 생성은 자주 논의되는 주제이며, Mud는 사용자 행동을 난수 결과의 입력으로 삼아 상호작용 이후 생성할 수 있다고 본다.
시간 개념과 Ticks 단위는 블록체인 상에서 다르게 작동한다. @SebastienGllmt는 Op와 같이 fraud proof 개념을 사용하는 체인에서는 타이머 사용이 어렵다고 주장한다. 오류 발생 시 롤백이 필요하기 때문에 게임 내 타이머 사용 시 사용자 경험에 부정적 영향을 줄 수 있다. Mud는 시간 경과와 패시브 회복 스킬을 시뮬레이션하기 위한 여러 접근법을 제공한다. 예를 들어 시간이 지남에 따라 금화가 증가하는 경우, 플레이어가 금화를 필요로 하는 작업을 수행할 때마다 이전 금화량, 최근 갱신 시각 및 갱신율을 기반으로 현재 금화량을 계산한다. 다른 예로 플레이어가 방 안을 이동할 때, 트랜잭션에 미리 정의된 설계에 따라 방 내 모든 물체를 함께 이동시키는 정보를 포함시켜 시간과 상태 변화를 인지하게 한다.
스크립트를 통한 “치팅”이 반드시 문제가 되지 않을 수 있다. @BriefKandle은 게임 시스템 내 MEV를 치팅으로 보지 않으며, 간단한 MEV를 방지하는 것은 게임 팀이 고려해야 할 사안이라고 말한다. Web2 게임 개발자들은 사고방식을 전환해야 하며, 잘 설계된 MEV bot은 게임 내 NPC가 될 수 있다.
일부 기능은 이미 일부 체인 상 게임에서 구현되었다. 예를 들어 Rhascau는 타이머와 연속적인 패시브 효과를 사용하는데, 기본적으로 블록 시간을 틱 단위로 사용한다. (현재 L2에서 블록 시간 = tickrate).
FOG/AW 기술 스택
FOG/AW 엔진 프레임워크는 개발자가 블록체인을 서버 및 신뢰 원천으로 활용해 게임을 구축할 수 있도록 돕는 개발자 도구 스택이다. 또한 다음과 같은 현재의 문제들을 해결할 수 있다:
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표준화되거나 즉시 사용 가능한 프레임워크가 없어 체인 상 FOG/AW 구축이 비효율적이다;
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모듈화 및 코드 재사용성이 부족하다;
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조합 가능성이 부족하다. FOG/AW 엔진의 발전과 함께 체인 상 게임은 더욱 흥미롭고 창의적인 형태로 진화할 수 있다.
이해를 돕기 위해 이러한 엔진의 일반적인 기술 흐름은 다음과 같다: 개발자는 UI/UX 및 게임 핵심 로직을 위한 프론트엔드와 백엔드 코드를 작성하고, 게임 상태의 사이클을 통해 모든 변경 사항을 동기화하며, 마지막으로 인덱서가 새로운 상태를 프론트엔드의 로컬 장치에 반영한다.
블록체인 상에서 실행되는 게임이 이러한 사이클을 원활히 작동시키기 위해 Mud, Dojo, Curio, Argus, Paima Engine, Lootchain 등이 각자의 기술 스택을 개발하고 있다. 이 기술 스택은 세 가지 핵심 구성 요소로 나뉜다: 체인, 핵심 개발 스택, 게임 프론트엔드. 이들은 모두 혁신을 이루고 있으며, 탈중앙화와 게임 복잡성 사이에서 균형을 추구하고 있다.
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게임 프론트엔드: Unity, Unreal 등의 전통 엔진과 React/Three.js 등의 언어 및 강력한 도구들이 렌더링 등을 제공하며, 게임의 플레이성과 경험을 향상시키는 데 필수적이다. 위에 언급된 프로젝트 대부분은 개발자가 사용할 수 있는 SDK를 제공한다.
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핵심 개발 스택: 게임 로직이 블록체인 상에서 실행되고 정기적으로 프론트엔드에 동기화될 수 있도록 하는 설계 방안. 핵심 컴포넌트로는 게임 행동 및 로직을 정의하는 데이터베이스 구조, 그리고 게임 상태의 동기화 및 반환 메커니즘이 있다.
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체인: 대부분 Ethereum, Optimism, Starknet 위에 구축하고 있다.
아래 그림은 서로 다른 프로토콜이 각자의 기술 스택을 어떻게 설계했는지를 보여준다. Mud V2의 작동 흐름을 예로 들면:
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개발자는 Mud에서 Web2 프론트엔드 도구를 호출하여 코드를 작성하고, 렌더링과 같은 강력한 기능을 활용해 게임을 시각적으로 더 매력적으로 만든다;
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동시에 개발자는 Mud의 스마트 컨트랙트 프레임워크(Mud World)를 사용해 캐릭터, 아이템, 구체적인 실행 로직 등을 정의한다. 예를 들어 영웅 A가 X 위치에서 Y 위치로 이동하여 해당 지역을 정벌할 때, 어느 정도 확률로 또는 어떤 조건에서 성공할 수 있는지 등을 설정한다;
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위의 행동과 게임 상태는 Mud Store에 기록되며, 이는 체인 상 데이터베이스로서 글로벌 게임 상태를 책임지고 게임 상태 동기화의 신뢰 원천이 된다;
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영웅 A가 Y 지역을 정벌하는 것은 실제로 플레이어가 로컬 프론트엔드에서 마우스를 클릭하고 명령을 체인에 제출하는 것이며, 이 명령은 개발자의 게임 설계 로직과 현재 Store의 게임 상태에 따라 결과를 만들어내고, 그 결과가 새로운 글로벌 게임 상태로 업데이트되어 체인에 동기화된다;
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Mud 기반 게임은 웹, 모바일 등 다양한 프론트엔드를 지원하지만, 복잡한 인덱싱 요구사항에 직면할 수 있으며, Mode는 이를 해결하기 위해 개발된 오프체인 인덱서이다.
이제 이러한 핵심 프레임워크들의 공통점과 차이점을 살펴보자.
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대부분은 Mud v1 설계를 따르며 게임 개발 데이터 구조로 ECS를 활용한다. 이는 게임 로직의 작성 및 표현 방식이다. Mud V2는 이를 개선하여 데이터를 Tables와 Systems에 정의함으로써 ECS 데이터 모델링 표준(v1)에 얽매이지 않고 다른 데이터 표준도 허용하게 되었고, 개발자에게 더 많은 선택지를 제공하여 포용성을 높였다.
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대부분 탈중앙화된 데이터베이스를 사용하는데, 블록체인이 자연스럽게 게임 상태 및 데이터베이스의 신뢰 원천이기 때문이다. Mud는 전체 애플리케이션 상태를 EVM 내에 저장함으로써 가능한 한 완전히 체인 상에 두려 한다. 더 높은 게임 tickrate를 위해 탈중앙화를 희생하거나 오프체인 결합 방식을 도입하지 않는다.
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FPS와 같은 많은 게임 유형은 높은 tickrate를 필요로 하지만, 합의 기반 블록체인은 블록 간격의 변화만 처리할 수 있으므로 tickrate는 해결해야 할 주요 문제이다. Curio와 Argus는 체인 레이어에서 tickrate를 높이기 위한 혁신적 설계를 선도하고 있다.
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다양한 체인 선택 측면에서, Curio와 Loot는 Caldera를 활용해 Op stack 체인을 구축했다. 그 외에도 Dojo는 Starknet의 전체 체인 생태계를 주도하고 있다. @tarrenceva의 설명에 따르면, Starknet은 Optimistic Rollup과 달리 입력보다는 실행 출력에 초점을 맞춘 State diffs(상태 차이)를 사용한다. 이는 게임에 있어 비용 최적화에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 체스 게임에서 3분간 50수를 둘 경우, 상태 차이를 통해 단일 증명과 최종 상태로 "출력"을 입증할 수 있지만, Optimistic Rollup은 모든 중간 상태의 "입력"을 필요로 한다.
현재 이미 일부 게임들이 이러한 엔진 위에 구축되고 있으며, Mud와 Dojo는 해커톤을 개최하여 개발자를 유치하고 애플리케이션 구축을 장려하고 있다. Curio는 최근 ETHCC에서 워크래프트 미니게임 데모를 발표하기도 했다.
분명히 FOG/AW는 블록체인 간 경쟁의 핵심 생태계로 부상하고 있으며, Lattice가 제안한 AW(자치 세계)는 게임에 국한되지 않고 소셜, 금융 등 다양한 속성을 포함하는 거대한 개념이다. 따라서 이를 기반으로 구축되는 것은 상상력을 자극하는 가상 세계, 즉 메타버스가 될 것이다. 우리는 게임, 소셜, 금융 등이 융합된 새로운 형태의 애플리케이션들을 기대할 수 있다.
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