EthStorage를 통해 돌아보는 시장에서 외면받은 탈중앙화 스토리지 트랙
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EthStorage를 통해 돌아보는 시장에서 외면받은 탈중앙화 스토리지 트랙
스토리지는 Web3 네트워크의 세 가지 주요 기둥 중 하나이며, 분산형 스토리지가 실제로 구현되어야만 데이터 소유권과 주권 네트워크를 진정으로 실현할 수 있다. 그렇지 않으면 블록체인 네트워크의 발전을 위해 중심화된 효율성을 희생하는 것의 의미는 크지 않다.
Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰저자: Alfred, LD Capital
올해 가장 뜨거운 분야 중 하나는 블록체인 확장성을 강화하는 L2 분야일 것이다. 성공적으로 구현된다면 더 빠른 속도와 낮은 비용으로 Web3 애플리케이션의 점진적인 번영을 이끌어낼 수 있으며, 향후 대량의 데이터 생성은 저장 인프라에 폭발적인 수요를 창출하게 될 것이다. 본고에서는 올해 EDCON Super Demo에서 1위를 차지한 EthStorage에 주목하며, 최근 시장 관심은 낮지만 잠재력이 큰 탈중앙화 스토리지 분야를 되짚어본다.
1. 네트워크 스토리지의 발전 과정
합의(consensus), 컴퓨팅(computing), 스토리지(storage)는 Web3의 세 기둥이자 기반 인프라로 꼽힌다. 데이터와 정보가 생성되는 순간부터 저장이 필요하며, 컴퓨터 탄생 이후 저장 기술은 지속적인 탐색과 돌파구 속에서 발전해왔다. 본고에서는 이를 네 단계로 나누어 설명한다.
1.1 집중식 저장: 집중 저장 + 집중 관리
컴퓨터는 초기에 종이테이프로 데이터를 기록했으며, 이후 IBM이 1956년 최초의 하드디스크를 개발하면서 현재 우리가 익히 아는 컴퓨터 저장 방식이 시작되었다.
저장 장치는 하드디스크, 테이프, 메모리 카드, SSD 등으로 계속 진화했지만, 저장 구조는 고정되어 있다. 단말기기는 네트워크를 통해 저장 자원에 접속하고 데이터를 요청할 수 있지만, 모든 데이터 저장 자원은 중앙 위치 또는 서버에 집중되어 통합 제어 및 관리된다.
1.2 클라우드 저장: 분산 저장 + 집중 관리
2006년 아마존 AWS가 EC2 및 S3 클라우드 저장 서비스를 출시하며 저장 기술은 새로운 시대에 진입했다. 마이크로소프트, 구글, 알리바바 등도 뒤이어 참여하여 현재 가장 널리 사용되는 저장 방식이 되었다.
클라우드 저장은 분산 저장 구조를 활용하여 여러 대의 서버에 데이터를 분산 저장하고, 데이터를 여러 서버에 백업함으로써 단일 장애점 위험을 줄이며, 데이터 중복 감소, 유연한 확장성 등의 특징을 갖는다. 그러나 클라우드 저장 서버는 모두 서비스 제공업체가 집중 관리하므로, 데이터의 실질적 통제권은 사용자가 아닌 제공업체에 있다.
1.3 전통적 블록체인 저장: 분산, 전체 노드 저장 + 탈중앙화 관리
비트코인 탄생 이후 블록체인 네트워크 저장은 중심화된 저장 및 관리 방식과 대비되는 해결책이 되었다. 블록체인은 분산 저장, 합의 메커니즘 및 거래 검증 메커니즘을 통해 데이터 보안과 변조 불가능성을 보장하며, 동시에 탈중앙화된 저장과 관리를 실현한다.
하지만 비트코인, 이더리움 등의 블록체인 네트워크는 저장 비용이 매우 높고 효율성이 낮은데, 그 이유는 이러한 블록체인 네트워크 아키텍처가 저장 목적을 위해 설계되지 않았기 때문이다. 모든 노드가 동일한 데이터 사본을 저장해야 하며, 블록 공간도 제한적이다. 예를 들어, '보링 에이프(Bored Ape)' NFT 이미지를 비트코인이나 이더리움 네트워크에 저장하려면 수백 달러 이상이 소요된다.
출처: Fundamental Labs
1.4 Web3 탈중앙화 저장: 분산, 다중 노드 저장 + 탈중앙화 관리
블록체인 상에 직접 데이터를 저장하는 것은 매우 비용이 많이 들기 때문에, IPFS, Filecoin, Storj, Arweave, Swarm, EthStorage 등 다양한 Web3 탈중앙화 저장 프로젝트들이 등장하였다. 이들 프로젝트는 탈중앙화 저장과 관리를 유지하면서 저장 공간을 확대하고 비용을 낮추는 것을 목표로 하며, 데이터 분할, 다중 노드 저장, 체인상 증명 등의 기술 조합을 통해 이를 실현한다.
2. ETH 모듈화와 월드 컴퓨터
2.1 ETH 모듈화
2021년 이더리움(Ethereum)이 롤업(Rollup) 중심 로드맵을 발표한 이후, 이더리움의 모듈화 구조가 구축되기 시작했다. 즉, 단일 기능 중심의 블록체인(*Monolithic Blockchain)을 여러 계층으로 분리하여 각 계층의 기능을 별도의 모듈이나 체인이 맡도록 함으로써 확장성을 달성하는 것이다. 이 방향은 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)이 말한 궁극의 목표('Endgame')로 여겨진다.
이더리움을 포함한 블록체인은 다음의 네 가지 핵심 계층으로 분리된다:
(1) 실행 계층 (*Execution Layer): 트랜잭션 처리, 스마트 계약 실행 및 연산 수행
(2) 결제 계층 (*Settlement Layer): 실행 결과 검증, 분쟁 해결 및 상태 커밋 결제
(3) 합의 계층 (*Consensus Layer): 트랜잭션 순서성, 유효성 및 노드 간 일관성 결정
(4) 데이터 가용성 계층 (*Data Availability Layer): 데이터 사용 가능성을 보장하고, 저장 여부 및 검증 가능성을 확보
단일 기능 중심 블록체인에서는 하나의 체인이 위의 네 가지 기능을 모두 처리하기 때문에 블록체인 '삼중난제' 문제에 직면한다. 반면, 모듈화를 통해 네 가지 기능을 별도의 전문화된 계층으로 분리하면 각각의 문제를 독립적으로 해결할 수 있다.
이더리움이 모듈화되면, ETH 메인넷은 L1 역할을 하게 되고, 그 위에 다양한 L2가 생겨나는데, 이들은 주로 ETH의 실행 계층을 담당한다. 예를 들어 OP Stack 기반의 L2 기술 역시 미래 확장성을 위해 모듈화 아키텍처를 채택하고 있다. 이더리움은 모듈화 + 롤업 방향성을 통해 향후 주로 데이터 가용성 계층(*DA)과 합의 계층을 유지하며 가장 안정적인 기반 계층이 되고, 다른 기능은 별도의 체인 및 솔루션을 통해 업그레이드되며 전체 이더리움 생태계의 확장성과 성능을 향상시킬 수 있다.
2.2 월드 컴퓨터(World Computer)
이더리움의 목표는 ‘월드 슈퍼컴퓨터’를 구축하는 것이다. 현재 이더리움은 보안성 측면에서 우수한 성과를 보이고 있으나, 확장성은 여전히 돌파구를 모색 중이다. 롤업은 확장성 문제 해결의 핵심 방향이지만, 슈퍼컴퓨터가 되기 위해서는 합의, 컴퓨팅, 스토리지라는 세 가지 과제를 극복해야 하며, 이 세 가지는 서로 얽혀 상호 제약 관계를 형성한다.
출처: 『Towards World Supercomputer』
이 삼중난제는 우선순위에 따라 다음과 같은 트레이드오프를 발생시킨다:
강력한 합의 원장: 본질적으로 중복된 저장과 연산을 요구하므로, 저장 및 연산 확장에 적합하지 않다.
강력한 연산 능력: 많은 연산 및 증명 작업을 수행할 때 합의를 반복적으로 사용해야 하므로, 대규모 저장에 적합하지 않다.
강력한 저장 능력: 빈번한 무작위 샘플링 공간 증명을 수행할 때 합의를 반복적으로 사용해야 하므로, 연산에 적합하지 않다.
현재 전통적인 L2 솔루션은 중앙화된 정렬기(orderer)와 연산 효율 사이의 균형 문제를 여전히 겪고 있으며, 강력한 저장 능력을 제공할 수 없다. 논문 『Towards World Supercomputer』의 저자들은 ‘기능별 분할’ 아키텍처를 기반으로 한 월드 컴퓨터 구조를 제안하여 이 삼중난제를 해결하려 한다.
즉 궁극의 월드 슈퍼컴퓨터는 물리적 컴퓨터 구성과 유사하게, 세 개의 위상학적으로 이질적인 P2P 네트워크로 구성되며, 제로노울리지 증명(ZKP) 기술 등을 활용한 신뢰 없는 버스(*connector)를 통해 합의 원장, 연산 네트워크, 저장 네트워크를 연결하여 조립된다. 특정 애플리케이션의 요구에 따라 추가 컴포넌트를 적절히 선택하고 연결함으로써 합의 원장, 연산 능력, 저장 용량 사이의 삼중난제를 균형 있게 해결할 수 있으며, 궁극적으로 월드 슈퍼컴퓨터의 탈중앙화, 고성능, 보안을 보장할 수 있다. 이 아키텍처에서 EthStorage는 슈퍼컴퓨터의 저장 모듈로서의 해법을 제공한다.
출처: 『Towards World Supercomputer』
이 프레임워크를 기반으로 할 경우, 이더리움 월드 슈퍼컴퓨터의 거래 프로세스는 다음과 같은 단계로 나뉜다:
(1) 합의: 이더리움에서 거래의 처리 및 합의 도달
(2) 연산: zkOracle 네트워크가 zkPoS 버스를 통해 전달된 증명과 합의 데이터를 빠르게 검증하고, 관련 오프체인 연산을 수행
(3) 합의: 자동화 및 머신러닝과 같은 일부 경우, 연산 네트워크는 증명을 통해 데이터와 거래를 다시 이더리움 또는 EthStorage로 전송
(4) 저장: 이더리움에 대량의 데이터(예: NFT 메타데이터)를 저장할 때, zkPoS는 이더리움 스마트 계약과 EthStorage 사이의 메신저 역할을 수행
출처: 『Towards World Supercomputer』
3. ETH Storage
3.1 개요
EthStorage는 이더리움의 데이터 가용성(*Data Availability) 기반 위에서 프로그래밍 가능한 동적 저장을 제공하는 최초의 L2 솔루션이다. 이를 통해 프로그래밍 가능한 저장 공간을 기존 대비 1/100~1/1000 비용으로 수백 TB에서 수 PB 수준까지 확장할 수 있다.
팀은 두 차례 이더리움 재단의 연구 지원금(*Grant)을 수상하였으며, 이더리움의 데이터 가용성(DA) 및 이더리움 L1 계약을 활용한 L2 동적 데이터셋 저장 증명 기술 연구에 기여하였다. 또한 2023년 EDCON Super Demo에서 1위를 차지했다.
3.2 기술적 특징
(1) 높은 수준의 ETH 통합
EthStorage 클라이언트는 이더리움 클라이언트 Geth의 초집합(super-set)이다. 즉, EthStorage 노드를 운영하더라도 기존 이더리움 프로세스에 영향 없이 정상적으로 참여할 수 있다. 하나의 노드가 이더리움 검증자 노드이면서 동시에 EthStorage 데이터 노드가 될 수 있는 것이다. 각 EthStorage 노드의 Data Provider 모듈은 다른 EthStorage 노드의 Data Provider와 연결 요청을 보내며, 서로 연결되면 사실상 탈중앙화된 저장 네트워크가 형성된다.
출처: 『EthStorage — 첫 번째 Ethereum 저장 L2』
EthStorage 사용자는 기존 지갑을 그대로 사용할 수 있어, NFT, 탈중앙화 소셜 네트워크, 탈중앙화 게임 등 저장 기반의 모든 애플리케이션과 쉽게 상호작용할 수 있으며, 진입 장벽을 최소화할 수 있다. 또한 EVM 호환성 덕분에 스마트 계약과의 뛰어난 상호운용성(interoperability)을 제공한다. 예를 들어 사용자 A가 민팅한 NFT에 이미지를 설정하려 할 경우, EthStorage를 사용하면 이더리움 트랜잭션 한 건만으로 완료할 수 있다. 반면 Arweave를 사용하면 Arweave 트랜잭션 1건과 이더리움 트랜잭션 2건을 제출해야 하며, EthStorage처럼 동시 실행이 불가능하다.
출처: 『EthStorage — 첫 번째 Ethereum 저장 L2』
(2) DA 계층 기반의 L2 탈중앙화 솔루션
EthStorage는 사실상 L2와 유사한 아키텍처를 채택하고 있으며, 이더리움 상에 EthStorage의 데이터 조작을 위한 입구 역할을 하는 저장 계약을 배포한다. 동시에 데이터 노드가 오프체인에 저장한 데이터의 증명도 이 계약을 통해 검증받아야 한다.
기존 L2와 비교하면:
롤업(L2)은 체인 외부에 상태 트리를 저장하며, 체인상의 커밋먼트(*commitment)는 상태 트리의 루트(root)이며, 새로운 데이터 수신 후에는 오프체인에서 거래를 실행하여 상태 전환을 완료하고 새로운 상태 트리를 생성한다.
반면 EthStorage는 체인 외부에 실제 데이터를 저장하며, 체인상의 커밋먼트는 데이터 저장 증명이며, 저장 데이터 갱신 요청을 받으면 해당 데이터에 대해 새로운 저장 증명을 재생성한다.
이를 통해 기존 Optimism 롤업이나 ZK-롤업이 이더리움의 연산 능력을 확장하는 방향이라면, EthStorage 롤업은 이더리움의 데이터 저장 능력을 확장하는 방향이라는 점을 알 수 있다.
또한 EthStorage는 모듈화된 저장 계층으로, EVM과 DA 계층을 통해 저장 비용을 낮출 수 있다면 어떤 블록체인에서도 실행 가능하다(*다만 현재 많은 L1이 DA 계층을 갖추고 있지 않음). 심지어 L2 상에서도 작동할 수 있다. 예를 들어 EthStorage는 현재 Optimism 상에서 사기 증명(fraud proof)을 어떻게 구현할지 고려하고 있으며, Optimism에도 해당 DA 계층을 활성화했다.
(3) 동적 저장 지원
Filecoin과 Arweave는 시스템 아키텍처상 정적 데이터 저장에 특화되어 있다. 대량의 데이터를 탈중앙화 저장소에 업로드할 수는 있지만 수정하거나 삭제할 수 없으며, 새 데이터를 다시 업로드해야 한다. 반면 EthStorage는 key-value 저장 패러다임 덕분에 CRUD(Create, Read, Update, Delete)를 지원하며, 저장 데이터의 생성, 갱신, 조회, 삭제가 모두 가능하다. 이는 중심화 저장 환경에서는 쉬운 일이지만, 탈중앙화 저장 분야에서는 현재 EthStorage만이 실현하고 있다.
출처: EthStorage 공식
(4) 이더리움 네트워크 접근 프로토콜 구축
Web2 인터넷에서 웹 페이지 열람, 이메일 송신, 파일 다운로드 등은 모두 HTTP 프로토콜 없이는 불가능하다. HTTP는 인터넷에서 가장 보편적인 프로토콜 중 하나로, 클라이언트와 서버 간 리소스 전송 및 교환 방법을 정의한다. URL은 이러한 리소스의 인터넷 상 위치를 지정하는 식별자이다. 웹 브라우저에서 주소를 입력하거나 링크를 클릭하면 HTTP 요청이 발생하며, 이 요청은 URL을 이용해 필요한 리소스를 식별한다. 브라우저는 URL을 파싱한 후 HTTP 프로토콜을 통해 서버와 통신하여 특정 리소스를 요청하고, 서버 응답 후 사용자에게 리소스를 표시한다. HTTP 프로토콜과 URL은 긴밀히 협력하여 웹 상에서 리소스 탐색, 상호작용 및 전송의 기반을 형성한다. 그러나 Web2의 웹페이지나 인터넷 서비스 데이터는 중심화된 서버에 호스팅되며, 서버 요금 미납 시 클라우드 서비스가 중단되고, 애플리케이션 데이터는 중심화된 서비스 제공업체에 의해 삭제될 수 있다.
EthStorage 창립자인 Zhou Qi는 Web3 기반의 네트워크 접근 프로토콜 ERC-4804를 제안하였으며, 이는 EIP를 통과하여 최종 승인되었다. ERC-4804의 전체 이름은 'EVM 호출 정보 해석을 위한 Web3 URL'이며, HTTP 스타일의 Web3 URL(*web3://)을 EVM 호출로 변환하는 최초의 이더리움 네트워크 접근 프로토콜이다. Web2가 서버 리소스에 접근하는 방식과 달리 web3:// 접근 프로토콜은 Web3 URL을 통해 이더리움 스마트 계약에 호스팅된 HTML, CSS, PDF 등의 파일 리소스를 직접 렌더링한다.
간단히 말해 web3://(*http://web3url.io)는 탈중앙화된 http://이다. 이는 이더리움에 탈중앙화된 표현 계층(presentation layer)을 추가하여, 사용자가 EVM 상의 웹 콘텐츠(웹페이지, 이미지, 음악 등)를 직접 브라우징할 수 있도록 하며, EVM은 탈중앙화된 백엔드 역할을 한다.
출처: EthStorage 공식
3.3 현황과 계획
(1) 제품 및 적용
EthStorage를 통해 탈중앙화 저장 기반으로 기존 인터넷 애플리케이션을 재구성할 수 있다(*현재 많은 Dapp은 여전히 중심화된 방식으로 데이터를 저장 중). 예를 들어 동적 NFT, 체인상 음악 NFT, 개인 웹사이트, 호스트 없는 지갑, Dapp, Deweb 등이 있다.
출처: EthStorage 공식
Deweb을 예로 들면:
이더리움은 탈중앙화 네트워크이며, 위에서 많은 탈중앙화 dapp이 탄생했지만, 이들 dapp은 완전히 탈중앙화된 것은 아니다. 많은 앱의 프론트엔드는 여전히 중심화된 클라우드 서비스에 호스팅되어 있다. Uniswap 프론트엔드 다운, 거래쌍 삭제, Tornado.Cash의 돈세탁 혐의로 인한 프론트엔드 서비스 중단 등은 모두 프론트엔드가 중심화된 서버에 의존하기 때문에 효과적인 검열 저항이 어렵기 때문이다. 하지만 EthStorage 솔루션을 사용하면, 웹 파일과 데이터가 스마트 계약 내에 호스팅되며, 탈중앙화된 네트워크에 의해 공동으로 운영 및 유지되므로 검열 저항성이 크게 향상된다. 스마트 계약의 프로그래밍 가능성을 활용한 DeWeb은 De-github, De-blog, 각종 dapp 프론트엔드 등 흥미로운 애플리케이션들을 가능하게 한다.
출처: EthStorage 공식
현재 EthStorage는 토큰 계획을 공개하지 않았지만, 테스트넷에서 테스트 토큰 W3Q를 사용해 테스트넷과 상호작용할 수 있다.
(2) 로드맵
EDCON이 공개한 로드맵에 따르면, 2023년 EthStorage는 주로 테스트넷 단계에 있으며, 이더리움 캔쿤(Cancun) 업그레이드에 맞춰 개발 및 테스트를 진행 중이다. 2024년 메인넷 출시가 예정되어 있으며, Danksharding, CL+EL 클라이언트, Web3 브라우저 접근 등을 완전히 통합할 예정이다.
출처: EthStorage 공식
4. 기타 저장 프로젝트 개요
(1) Filecoin: IPFS 위에 인센티브 메커니즘이 도입된 탈중앙화 저장 네트워크다. IPFS는 분산 해시 테이블(*DHT)을 사용하는 저장, 주소 지정, 데이터 전송 프로토콜이다(*HTTP 프로토콜과 유사). Filecoin은 IPFS의 인센티브 계층이자 개방형 저장 시장 역할을 한다. Filecoin은 계약 기반 모델을 사용해 데이터 지속성을 보장하며, 제로노울리지 증명, 특히 시간과 공간의 증명(PoSt) 및 복제 증명(PoReP)을 결합한다. 2023년 3월 14일에는 스마트 계약 및 사용자 프로그래밍을 지원하는 가상머신(*FVM)을 공식 출시했다.
Filecoin의 특징: 자체 체인과 인센티브 체계 보유; 정적 저장 공간 크고 비용 낮음; 업그레이드 후 FVM 가상머신 지원.
(2) Arweave: "한 번 결제, 영구 저장" 모델을 채택하며, 일회성 결제가 데이터의 영구 저장 비용을 포함하고, 이후 데이터 검색에는 추가 비용이 없다. Arweave는 무작위 액세스 간결 증명(Succinct Proofs of Random Access)을 사용하며, 블록웨이브(*Blockweave)라는 고유한 데이터 구조를 만든다. 각 블록은 이전 블록과 하나의 역사적 Recall 블록을 연결한다. 노드 입장에서는 새로운 블록을 생성하기 위해 Recall 블록과 최신 블록 데이터를 동기화해야 한다.
Arweave의 특징: 자체 체인과 인센티브 체계 보유; 체인상 저장, 영구 저장; 타 체인과의 상호운용성 낮음.
(3) BNB Greenfield: 탈중앙화 데이터 관리 및 접근 촉진에 중점을 두며, 데이터 저장 및 관리를 단순화하고, 데이터 소유권을 BNB 스마트 체인(*BSC)의 DeFi 환경과 연결하려 한다. 완전한 BNB Greenfield 시스템은 성숙한 BSC 공용체인과 BN 커뮤니티 사용자와의 상호운용이 가능하며, 사용자가 Greenfield에서 데이터를 생성하고 사용할 때 BNB Greenfield dApp(*탈중앙화 애플리케이션)을 통해 BNB Greenfield 핵심 인프라와 상호작용할 수 있다.
BNB Greenfield의 특징: 바이낸스 '삼위일체' 생태계의 마지막 조각, 생태 내 조작성 높음, BNB가 다양한 체인에서 유통 사용; 아마존 S3 '스토리지 버킷(bucket)' 구조 개념 채택; 체인 외부 저장, 체인상 검증.
5. 결론
저장은 Web3 네트워크의 세 기둥 중 하나이며, 탈중앙화 저장이 실현되어야 비로소 데이터 소유권과 주권 네트워크가 진정으로 가능해진다. 그렇지 않으면 중심화된 효율성을 희생하면서 블록체인 네트워크를 발전시키는 의미는 크지 않다. 이 분야는 기반 인프라로서 잠재력이 크고 의미 있는 분야다.
현재 다른 분야에 비해 탈중앙화 저장은 시장 관심이 낮은데, 이는 아직 발전 단계가 아니며 수요가 부족하기 때문이다. L2 발전으로 Dapp 사용이 저렴하고 빨라지면, 대량의 데이터 축적과 가치 요구가 생기며 시장 관심이 탈중앙화 저장 분야로 몰릴 것이다.
EthStorage는 이더리움 생태계의 좋은 기반을 갖춘 신생 프로젝트로, 높은 상호운용성을 지니고 있으며, DA 계층을 갖춘 다른 L1, L2와 결합해 새로운 방향성과 솔루션을 제시하고 있다. 현재 각 탈중앙화 저장 프로젝트들은 각자의 전략 방향으로 지속 발전 중이며, 시장의 바퀴가 저장 분야로 향하는 시대를 기대해본다.
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