Bat-Channels 심층 분석: 체인 상 게임 확장성을 해제하는 새로운 기술
작성: Will Robinson
번역: TechFlow
본 글에서는 Web3 게임의 규모를 확장하기 위한 게임 설계 패턴을 제안합니다. 이는 게임 루프 처리를 신뢰 없이, 허가 없이 체인 외부로 이전함으로써 달성되며, 이를 위해 게임 로직을 블록체인 상의 zk 회로에 앵커링해야 합니다. 저는 이러한 설계 방식을 "Bat-Channel"이라고 명명합니다.
Bat-Channel을 통해 동시 상태 변화의 수를 크게 늘려 지속 가능한 대규모 플레이어 그룹이 게임을 즐길 수 있게 됩니다. 주된 트레이드오프는 경쟁 플레이어들 간의 격리입니다. 수천 명이 동시에 게임 상태에 접근하는 초대규모 멀티플레이어 게임은 불가능해집니다. 대신 이론적 한계는 약 30명 수준이며, 싱글 또는 협동 게임에 최적화됩니다. 이러한 타협의 타당성을 입증하기 위해, Bat-Channel의 확장성을 활용하면서도 블록체인에서 실행되는 장점을 누릴 수 있는 몰입형 게임 설계를 제안합니다. 이후 연재될 기사에서는 해당 설계의 더 깊은 기술적 탐구를 다룰 예정입니다.
2021년, Galcon이 블록체인으로 포팅되어 Dark Forest라는 이름으로 출시되었습니다. 일 년 동안 수백 명의 플레이어들이 약 일주일간 지속되는 여러 맵에서 경쟁했습니다. 오픈소스 블록체인 게임 설계의 편의성 덕분에, 플레이어들은 게임 위에 프론트엔드, 스크립트 및 스마트 계약을 구축했습니다. 많은 최고의 Solidity 연구원과 엔지니어들이 이러한 새로운 형태의 게임을 실험하고 탐색하며 자기 실력을 시험했습니다. 그들은 커뮤니티 마켓을 만들었고, 플레이어들은 게임 내 목표를 달성하기 위해 자원뿐 아니라 정보까지 거래하기 시작했습니다. Conquest.eth와 Mithraeum.io 같은 유사한 게임들도 동시에 등장했습니다. 이들 게임에서는 모든 플레이어가 동일한 시간에 동일한 맵에서 경쟁했습니다.
불행히도, 이러한 게임들은 자신들이 구축된 블록체인의 처리량 한계에 직면했습니다. 예를 들어, Dark Forest는 Gnosis 체인에서 운영되며, 초당 단 30건의 게임 상태 변경 거래만 허용합니다.
하지만 블록의 4분의 1 정도만 사용하는 게임에서도, 플레이어가 세 분마다 조심스럽게 한번씩 움직인다고 해도, 최대 동시 접속자 수는 1440명(180초/행동 × 8행동 × 초당 플레이어)에 불과합니다. 개발자들은 이 수치가 Web2 사용자의 총 생애 가치보다 100배 높다고 믿어야 하거나, 아니면 현재 성공한 Web2 게임들이 10만 명 이상의 동시 접속자를 보유하고 있다는 점을 고려할 때 이 수치를 받아들일 수 없다고 판단해야 합니다. 앞으로 몇 년 안에 10배 확장은 가능하겠지만, 일부 성공적인 게임들을 지원하려면 1000배 확장이 필요합니다.
Bat-Channel을 통한 확장
가장 간단한 확장 해결책은 Gnosis나 Polygon PoS와 같은 사이드체인을 더 많이 만드는 것입니다.
그러나 사이드체인은 자신이 구동되는 메인체인의 보안을 계승하지 못합니다. 대신 일반적으로 자체 검증자 집합에 의존하며, 이들은 양호한 행동을 담보로 자산을 스테이킹하고 그에 상응하는 블록 보상을 받습니다. 이들은 일반적으로 동일한 가상 머신을 재사용하고, 크로스체인 브릿지를 유지하며, 자신의 상태 스냅샷을 메인체인에 게시하기 때문에(비상 복구를 위한 사회적 조정 용도) 사이드체인이라 불립니다. 만약 이런 사이드체인이 1000개 있다면 충분한 수의 플레이어를 수용할 수 있습니다. 그러나 문제는 플레이어의 파편화, 유동성의 파편화, 브릿지의 보안 취약성 및 보안 약화입니다.
메인 블록체인의 보안 가정과 더 잘 맞추기 위해, 많은 개발자들이 Optimistic 롤업과 zk롤업을 선택합니다. 이들은 사이드체인과 유사한 확장성을 제공하지만, 모든 거래를 L1에 게시해야 합니다. 그러나 이더리움의 블록 공간은 1000개의 추가 게임 롤업과 기타 생태계를 수용하기에는 부족합니다.
세 번째 확장 구조는 상태 채널입니다. 라이트닝 네트워크는 비트코인에서 널리 사용되는 구현 사례로, 양방향 간의 결제 채널 역할을 합니다. 각 참여자는 자금을 스마트 계약에 잠그고, 이후 체인 외부에서 잔액 상태를 업데이트하는 메시지를 작성합니다.
예를 들어, 앨리스와 밥이 각각 0.1 BTC를 잠급니다. 앨리스는 매분 밥에게 0.00001 BTC를 서명한 메시지를 보냅니다. 가끔 밥이 앨리스에게 BTC를 보내고 일부를 돌려받기도 합니다. 일 년 후, 앨리스의 최종 잔액은 0.05, 밥의 잔액은 0.15가 됩니다. 앨리스는 채널을 종료하고 최신 상태를 체인에 게시합니다. 밥은 이후 더 최근의 업데이트를 제출할 수 있는 일정 기간을 가지며, 그 기간이 지나면 스마트 계약이 자금을 앨리스와 밥에게 분배합니다.
상태 채널(라이트닝 네트워크 등)은 중간 상태를 체인에 올릴 필요가 없기 때문에 훨씬 더 많은 거래를 가능하게 합니다. 두 명의 플레이어가 하는 게임이라면 상태 채널이 적절한 선택일 수 있습니다. 그런데 왜일까요? 여기서의 트레이드오프는 상호작용할 수 있는 총 플레이어 수가 크게 줄어든다는 점입니다. 또한 치팅이나 응답 부재에 대해 분쟁을 제기할 수 있는 메커니즘을 제공해야 합니다. 이후 글에서 이러한 문제들을 다루고자 하지만, 본문은 간결함을 위해 협력형 구조에 초점을 맞춥니다. 협력 모드에서는 모든 플레이어가 일치하며, 게임은 정(+)의 합 게임입니다.
게임 증명(Proof of Game)
사기성 플레이를 방지하기 위해 게임 자체가 증명 가능한 방식으로 프로그래밍되어야 합니다. 현재 가능한 솔루션으로는 Cairo와 Cairo VM, 또는 Solidity와 다양한 zkEVM을 사용하는 방법이 있습니다. 제3의 시퀀서 없이 zk롤업처럼 보이는 구조를 구성할 수 있습니다. 플레이어들은 자신의 행동 순서가 악의적으로 조작될 걱정이 없습니다(친구끼리 하고 롤업 내에 다른 사람이 없기 때문). 따라서 그들은 스스로 순서를 협의할 수 있습니다. 이 방법은 확장성이 뛰어나며, 무수한 행동이 있을 수 있지만, 체인에선 단 하나의 증명과 상태 차이만 제출하면 됩니다.
게임 설계
bat-channel 아키텍처(공유 블록체인 상태 및 병렬화된 게임 세션)를 사용하여 어떤 게임이 이식에 가장 적합한지 고려해봅시다. 저는 대규모 멀티플레이어 온라인 롤플레잉 게임인 월드 오브 워크래프트(WoW)를 전형적인 예로 선택했습니다. 대부분의 사람들이 WoW를 경쟁적인 공유 상태 게임이라고 생각하지만, 저는 주로 소규모 팀 기반 협동 경험으로 봅니다. 게임 이론/보안 가정 관점에서 보면, 이는 사실상 싱글 플레이어 게임입니다. 수백만 명의 동시 접속자가 WoW를 즐긴다 하더라도, 그들은 수백 개의 서버로 나뉘어져 있으며, 각 서버는 수십 개 지역으로 분리되고, 그 지역은 다시 수백 개의 던전(인스턴스)으로 나뉩니다. 이것이 수백만 명의 플레이어가 동시에 같은 몬스터와 싸울 수 있는 이유입니다. 서로 다른 두 팀이 같은 동굴에 들어가도 서로를 절대 만나지 못합니다. 경매장과 같은 더 큰 메타 세계는 아이템 거래, 장비 수리, 캐릭터 육성 등을 위해 존재합니다.
Web3 게임의 경우, 이러한 구조를 디자인의 주요 목표로 삼는 것을 제안합니다. 즉, 메인체인은 거래, 캐릭터 통계, 평판을 관리하는 장소이며, 핵심 게임 루프는 메인체인 외부에 존재한다는 것입니다.
플레이어는 자신의 인스턴스를 생성하고 캐릭터와 장비를 가져온 다음, 증명 가능한 방식으로 인스턴스를 종료하며 더 많은 장비와 경험치를 획득할 수 있습니다. 이렇게 하면 게임 세부 정보가 누락되어 상호 운용성(composability)이 감소하지만, 플레이어의 프라이버시를 확보할 수 있습니다. 누구도 던전 클리어 방법을 알 수 없습니다. 그리고 만약 상호 운용성을 되살리고 싶다면, 던전에서 쥐 100마리를 처치한 플레이어에게 특별한 NFT를 제공할 수 있습니다. 플레이어는 자신의 행동 기록을 되돌아보고, 해당 과제를 완료했다는 증명을 생성할 수 있습니다. 데이터 가용성은 리스크가 없기 때문에 플레이어 스스로가 주도할 수 있습니다.
다음 단계
bat-channels에 가장 근접한 프로젝트는 Dojo입니다. 이 게임 엔진은 Cairo VM용으로 구축되었으며, 게임이 올바르게 진행되었음을 증명합니다. 현재 이 시스템은 경제가 1층에 존재하고 게임 루프는 별도의 bat-channels에 존재하는 게임 시스템에 활용되지는 않았습니다. 해당 팀은 곧 실시간 데모를 출시할 예정이라고 밝혔습니다.
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