Celestia에 대한 종합 해설: 데이터 가용성에 특화된 모듈형 블록체인
Celestia는 데이터 가용성에 특화된 모듈형 블록체인 프로젝트로서, 아키텍처 상 주로 합의 계층과 데이터 가용성 계층의 기능을 담당하며, 실행 계층과 결제 계층의 역할은 Sovereign Rollup 방식을 통해 수행한다. Ethereum 기술 발전과 Rollup의 실천 덕분에 현재 모듈형 블록체인 구상이 점차 현실화되고 있으며, 향후 공개 블록체인 분야에서 중요한 발전 방향 중 하나를 대표하고 있다. 또한 프로젝트 팀 역시 우수한 배경과 탄탄한 기술력을 갖추고 있으며, 곧 메인넷 출시를 앞두고 있어, 우리는 Celestia에 주목하기로 결정하였다.
투자 요약
Celestia는 데이터 가용성에 집중하는 모듈형 블록체인 프로젝트로, 아키텍처 측면에서 주로 합의 계층과 데이터 가용성 계층의 기능을 수행하며, Sovereign Rollup 방식을 제안하여 실행 계층과 결제 계층의 역할도 담당한다.
팀 및 자금 측면에서 보면, Celestia는 우수한 기술적 배경과 개발 능력을 보유하고 있으며 안정적인 개발 속도를 유지하고 있다. 2022년 3월 2일에 헤드웨일仓 홈페이지에서 처음 발표된 리서치 보고서와 비교하면, Celestia는 펀딩 규모와 팀 인원 모두 명확하게 증가했으며, 중장기적으로 여전히 좋은 성장세를 이어갈 것으로 전망된다.
제품 및 기술 측면에서는, 데이터 가용성 샘플링(Data Availability Sampling)과 네임스페이스 메르클 트리(Namespace Merkle Trees)가 Celestia가 합의 계층과 데이터 가용성 계층으로서 탈중앙화와 보안 측면에서 돌파구를 마련하도록 보장하며, Sovereign Rollup은 Celestia 위에 구축된 실행 계층과 결제 계층의 확장성을 보장함으로써, 모듈형 블록체인으로서 블록체인 삼각 불가능 문제를 효과적으로 해결할 수 있도록 한다. 따라서 미래에 좋은 개발 전망과 성장 잠재력을 지닐 것으로 예상된다.
프로젝트 발전 측면에서는, Celestia는 현재 여전히 테스트넷 단계에 있으며, 메인넷은 곧 출시될 예정이다. 현재 테스트넷 노드는 다소 중심화되어 있으나, Celestia의 네트워크 아키텍처와 데이터 가용성 구현 방식 덕분에 다양한 유형의 노드 운영 하드웨어 요구 사항이 비교적 낮아, 메인넷 출시 이후 노드 수가 크게 증가할 가능성이 있으며, 이는 네트워크 처리량을 더욱 높이고 탈중앙화 및 보안을 강화할 것이다. 또한 Celestia의 소셜 미디어 팔로워 수가 많고 커뮤니티도 활발하여 프로젝트 생태계의 미래 발전에 일정한 도움을 줄 수 있다. 생태계 구조 측면에서는, Celestia 생태계는 아직 매우 초기 단계이며, 생태 프로젝트 대부분이 기술 관련 인프라에 집중되어 있어, 사용자가 실제로 체험할 수 있는 애플리케이션 중심의 서비스 제공까지는 매우 긴 시간이 필요하다.
앱 기반 프로젝트는 여전히 매우 긴 시간이 필요하다.
토큰 이코노믹스 측면에서는, Celestia의 토큰 배분은 평균 수준이며, 투자자와 팀이 전체 토큰의 절반 이상을 차지하고 있고, 이 중 33%는 1년 후 언락될 예정이다. Celestia의 토큰 수요는 일반적인 공개 블록체인 토큰 설계 개념에 부합하며, TIA는 합의, 수수료, 거버넌스 기능을 수행하며 인플레이션 방식으로 신규 발행된다. 현재로서 이러한 토큰 설계는 중립적이며, 토큰 자체가 네트워크에 추가적인 가치를 제공하지는 못하고, 오히려 네트워크 발전에 의존해 경제 모델의 선순환을 이루어야 한다.
업종 측면에서는, Rollup의 성공적인 실천과 Ethereum 기술 발전 덕분에 모듈형 블록체인이 향후 블록체인 아키텍처 발전의 주요 추세 중 하나가 될 것이며, Celestia는 그 과정에서 상대적으로 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 현재 경쟁 프로젝트들과 비교하면, Celestia의 데이터 가용성 구현 방식은 적용 장벽이 낮고 개발 진행 속도가 빠르지만, KZG 다항식 커밋 방식을 사용하는 다른 솔루션들보다 기술적 한계가 있을 수 있다. 앞으로도 지속적으로 프로젝트 자체의 개발 진척 상황, Ethereum의 칸쿤 업그레이드, 그리고 Rollup을 포함한 상하류 산업군의 발전 상황을 주시해야 한다. 또한 단기적으로는 약세장이 계속되는 가운데, 프로젝트의 잠재력 발현은 시장 회복과 기초 기술 축적에 기대야 한다.
종합하면, Celestia 프로젝트는 주목할 만하다.
1. 기본 개요
1.1 프로젝트 개요
Celestia는 데이터 가용성에 특화된 모듈형 블록체인 프로젝트로, 아키텍처 상 주로 합의 계층과 데이터 가용성 계층의 기능을 수행하며, Sovereign Rollup 방식을 제안하여 실행 계층과 결제 계층의 역할을 담당한다. 현재 프로젝트 개발 진행 상황이 양호하며, 곧 메인넷 출시를 앞두고 있다.
1.2 기본 정보 [1]
2. 프로젝트 심층 분석
2.1 팀
Celestia 팀은 영국에 위치해 있으며, 링크드인에 공개된 인원은 40명, 공식 웹사이트에는 총 46[2]명이 등재되어 있다. 주요 멤버들의 배경 정보는 다음과 같다:
Mustafa Al-Bassam — 공동 창립자 겸 CEO, 런던 킹스칼리지 컴퓨터과학 학사, 런던대학원 컴퓨터과학 박사학위. Al-Bassam은 16세 때 저명한 해커 그룹 LulzSec의 창립자이자 핵심 멤버였으며 오랫동안 해킹 활동을 해왔다. 2018년 8월, 블록체인 확장 연구 팀 Chainspace를 공동 창립하였고, 2019년 해당 팀이 Facebook에 인수되었다. 2019년 5월, LazyLedger 논문을 발표했으며,同年 9월 LazyLedger(나중에 Celestia로 변경)를 공동 창립하고 지금까지 CEO를 맡고 있다.
Ismail Khoffi — 공동 창립자 겸 CTO, 본 대학교 수학 및 컴퓨터과학 석사학위. 졸업 후 오랫동안 소프트웨어 개발 및 컴퓨터 기술 연구 업무를 담당했다. 2018년 Tendermint에 합류하여 소프트웨어 개발 업무를 수행했으며, 2019년 Interchain Foundation에 입사하여 선임 소프트웨어 개발 엔지니어를 역임한 후,同年 9월 LazyLedger(Celestia로 변경)를 공동 창립하고 지금까지 CTO를 맡고 있다.
John Adler — 공동 창립자 겸 CRO, 토론토 대학교 공학과학 학사, 전기 및 컴퓨터공학 석사 및 박사학위. 졸업 후 Consensys에 합류하여 연구원 및 개발 엔지니어로 근무하며 레이어2 확장성 연구를 수행했다. 2020년 Fuel Labs를 공동 창립하고 최고 과학자를 역임했다. 같은 해 LazyLedger를 공동 창립하고 지금까지 최고 연구 책임자(CRO)를 맡고 있다.
Nick White — COO, 스탠포드 대학교 전기공학 학사 및 석사학위. Harmony Protocol의 공동 창립자였다. 2021년 Celestia에 합류하여 지금까지 최고 운영 책임자(COO)를 맡고 있다.
팀 측면에서 보면, 핵심 멤버들은 모두 탄탄한 기술 및 산업 배경을 갖추고 있으며, 첫 번째 리서치 보고서 당시와 비교해 Celestia의 팀 규모가 명확하게 증가했으며, 특히 소프트웨어 개발팀은 이미 20명 이상의 개발 엔지니어를 보유하고 있어 현재 개발 능력이 우수하다.
2.2 자금
현재까지 Celestia는 두 차례의 펀딩을 공개했으며, 총 5,650만 달러를 조달했다. 투자 기관으로는 Binance Labs, Polychain Capital, Protocol Labs, Delphi Digital 등이 포함된다. 종합적으로 볼 때, Celestia는 우수한 자본 배경을 보유하고 있으며, 전체 금액 측면에서도 더 오랜 기간의 개발을 지원할 수 있다.
2.3 코드
그림 2–1 Celestia 코드 커밋 현황[3]
그림 2–2 Celestia 코드 기여자 현황
Celestia의 소스코드는 GitHub에서 오픈소스로 공개되어 있으며, 개발 현황을 보면 코드 개발이 원활하게 이루어지고 있다. 총 25,707회의 코드 커밋이 있었으며, 지난 1년 동안 8,410회 커밋되었고, 현재 월평균 개발 인원은 100명 수준이다. 그래프를 보면, Celestia의 코드 커밋 수와 개발 인원 수는 꾸준히 증가 추세를 보이고 있으며, 지난 몇 년간 두 차례의 개발 피크가 있었다. 첫 번째는 2022년 5월로, Mamaki 테스트넷 개발과 관련이 있고, 두 번째는 2023년 3월로 모듈형 롤업 Rollkit과 인센티브 테스트넷 개발과 관련이 있다. 전반적으로 볼 때, Celestia의 코드 개발 진척 상황은 좋으며 지속적으로 업데이트되고 있다.
2.4 제품 및 기술
Celestia는 모듈형 블록체인이다.所谓 모듈형이란 기능 측면에서, 모듈형 블록체인이 더 이상 모든 체인 내 작업(실행, 결제, 합의, 데이터 가용성)을 독립적으로 수행하지 않고, 특정 기능에 맞춰 최적화한다는 것을 의미한다.
그림 2–3 단일형 블록체인과 모듈형 블록체인의 차이점[4]
확장성 측면에서, 모듈형 블록체인은 더 나은 조합성을 가지며, 여러 모듈형 블록체인이 마치 레고처럼 조합되어 단일형 블록체인이 수행할 수 있는 모든 기능을 구현할 수 있어, 더 나은 크로스체인 및 멀티체인 협업이 가능하다.
그림 2–4 단일형 블록체인과 모듈형 스택
모듈형 블록체인은 세 가지 주요 원칙을 따른다:
1) 모듈형 블록체인은 사용자가 노드를 운영하고 네트워크를 검증하는 비용을 낮춤으로써 네트워크의 탈중앙화를 실현한다.
2) 모듈형 블록체인은 사용자의 검증 및 네트워크 보호 비용을 증가시키지 않으면서 블록체인의 확장성을 높인다.
3) 모듈형 블록체인은 탈중앙화된 사용자 네트워크에 의존해 블록체인 네트워크의 보안을 책임진다.
위 세 가지 원칙은 각각 블록체인 삼각 불가능 문제의 탈중앙화, 확장성, 보안에 대응한다.
이론적으로, 롤업(Rollups)도 모듈형 블록체인 아이디어 하에서의 실천 중 하나이다. Optimistic-Rollup이나 ZK Rollup 모두 Ethereum을 합의 계층으로 활용해 보안을 확보하면서 네트워크의 실행 계층 기능을 특화시킴으로써 레이어1과 레이어2 네트워크의 발전을 동시에 촉진한다. 또한 향후 칸쿤 업그레이드 이후 EIP-4844 Proto-Danksharding이 적용되면, Ethereum은 새로운 유형의 트랜잭션을 도입하여 사용자가 Layer1에 직접 저장하는 대신 Blob이라 불리는 공간에 데이터를 저장할 수 있게 되며, 이는 레이어2의 트랜잭션 비용을 크게 낮출 것이다. 이에 따라 이더리움의 형태도 점점 더 모듈형 블록체인에 가까워질 것이다.
모듈형을 목표로 처음부터 설계된 모듈형 블록체인으로서, 기능 측면에서 Celestia는 대부분의 단일형 공개 블록체인과 다른 방향을 선택하였으며, 합의와 데이터 가용성에 집중해 데이터 가용성 계층(Data Availability (DA) Layer)이 되는 것을 목표로 하고 있으며, 롤업을 통해 실행 계층 기능을 제공받는다. 간단히 말해, Celestia 네트워크는 두 가지 일을 담당한다. 하나는 트랜잭션 정렬을 통해 데이터 가용성을 보장하는 것이고, 다른 하나는 데이터 가용성 문제를 해결하는 유효한 방안을 제공하는 것이다. 즉, 경량 노드가 적은 자원만으로도 블록을 검증하여 데이터 가용성을 증명할 수 있도록 하는 것이다.
그림 2–5 Celestia 네트워크 아키텍처
데이터 가용성 계층으로서, Celestia는 PoS 합의 메커니즘을 채택하며 Cosmos SDK를 사용해 개발하지만, Tendermint 합의 알고리즘을 일부 수정하였다. 수정된 Tendermint 합의 알고리즘—Celestia Core는 데이터 가용성 문제 해결을 위한 두 가지 핵심 기술을 포함한다: 데이터 가용성 샘플링(Data Availability Sampling (DAS))과 네임스페이스 메르클 트리(Namespaced Merkle Trees (NMTs)).
2.4.1 데이터 가용성 샘플링(DAS)
일반적으로, 블록체인 네트워크의 경량 노드(light node)는 블록 데이터(즉, 트랜잭션 리스트)의 커밋(메르클 루트)만 포함된 블록 헤더만 다운로드하므로, 실제 블록 데이터 내용을 알 수 없어 데이터 가용성을 검증할 수 없다.
그러나 2차원 RS 이레이저 코드 인코딩 방식(2-dimensional Reed-Solomon encoding scheme)을 적용하면, 경량 노드를 통한 데이터 가용성 샘플링이 가능해진다:
1) 먼저 각 블록의 데이터를 k*k 크기로 분할하여 k*k 행렬에 배치한 후, RS 이레이저 코드를 여러 번 적용하여 k*k 데이터 행렬을 2k*2k 행렬로 확장한다.
2) 그런 다음 Celestia는 이 2k*2k 행렬의 행과 열에 대해 4k개의 개별 메르클 루트를 계산하여 블록 헤더의 데이터 커밋으로 사용한다.
3) 마지막으로 데이터 가용성 검증 과정에서, Celestia의 경량 노드는 2k*2k 데이터 블록에서 샘플링을 수행한다. 각 경량 노드는 이 행렬 내에서 무작위로 고유 좌표를 선택하고, 풀 노드로부터 해당 좌표의 데이터 블록 내용과 메르클 증명을 조회한다. 노드가 모든 샘플링 요청에 대해 유효한 응답을 받으면, 해당 블록이 대부분 데이터 가용성이 있다고 판단할 수 있다.
또한, 올바른 메르클 루트 증명을 수신한 각 데이터 블록은 네트워크에 전파되므로, 경량 노드들이 함께 충분한 데이터 블록(즉, 최소 k*k개의 고유한 데이터 블록)을 샘플링하면, 정직한 풀 노드가 전체 블록 데이터를 복구할 수 있다.
그림 2–6 2차원 RS 이레이저 코드 인코딩 방식[5]
데이터 가용성 샘플링의 구현은 Celestia가 데이터 가용성 계층으로서 확장성을 보장한다. 각 경량 노드가 블록 데이터의 일부만 샘플링하면 되기 때문에, 경량 노드와 전체 네트워크 운영 비용이 낮아진다. 동시에 참여하는 경량 노드가 많을수록 함께 다운로드하고 저장할 수 있는 데이터가 많아지며, 이는 전체 네트워크의 TPS가 경량 노드 수 증가에 따라 향상됨을 의미한다.
2.4.2 네임스페이스 메르클 트리(NMT)
데이터 가용성은 데이터 가용성 검증 문제만 해결할 수 있으며, 실행 계층과 결제 계층의 비용 절감은 네임스페이스 메르클 트리 방식에 의해 이루어진다.
Celestia는 블록 내 데이터를 여러 네임스페이스로 나누며, 각 네임스페이스는 Celestia를 데이터 가용성 계층으로 사용하는 실행 계층 및 결제 계층을 대표한다. 이를 통해 각 실행 계층과 결제 계층은 자신과 관련된 데이터만 다운로드하면 네트워크 기능을 수행할 수 있다. 쉽게 말해, Celestia는 Celestia를 기반으로 사용하는 각 사용자에게 별도의 폴더를 만들고, 메르클 트리를 이용해 파일 색인을 만들어 사용자가 자신의 파일을 찾고 사용할 수 있도록 돕는다.
이렇게 주어진 네임스페이스의 모든 데이터를 반환할 수 있는 메르클 트리를 네임스페이스 메르클 트리라 한다. 이 메르클 트리의 리프는 네임스페이스 식별자에 따라 정렬되며, 해시 함수가 수정되어 트리의 각 노드가 자신의 모든 자손 노드의 네임스페이스 범위를 포함하도록 한다.
그림 2–7 네임스페이스 메르클 트리 예시
그림 2–7의 네임스페이스 메르클 트리 예시를 보면, 8개의 데이터 블록으로 구성된 메르클 트리가 3개의 네임스페이스로 나뉘어져 있다.
네임스페이스 2의 데이터 요청 시, 데이터 가용성 계층인 Celestia는 D3, D4, D5, D6 데이터 블록을 전달하고, N2, N7, N8 노드가 각각 증명을 제출하여 요청된 데이터의 가용성을 보장한다. 또한 애플리케이션은 노드 증명과 데이터 블록이 일치하는지 검증함으로써 네임스페이스 2의 모든 데이터를 수신했는지 확인할 수 있으며, 노드의 네임스페이스 범위를 확인해 데이터의 무결성을 판단할 수 있다.
데이터 가용성 샘플링과 네임스페이스 메르클 트리를 통해 데이터 가용성 문제를 해결한 후, Celestia는 데이터 가용성 계층 위의 실행 계층 응용에 초점을 맞추며 Sovereign Rollup 개념을 제안하였다.
2.4.3 Sovereign Rollups
Celestia가 제안한 Sovereign Rollup은 우리가 현재 흔히 보는 Ethereum 상의 롤업과 완전히 같지 않다.
Ethereum에서 흔히 보는 롤업은 Celestia에 의해 Smart Contract Rollup이라 불리며, 전체 블록을 결제 계층에 게시한 후, 결제 계층이 블록 정렬, 데이터 가용성 검사, 트랜잭션 정확성 검증을 수행한다. 이러한 결제 계층의 모든 작업은 결제 계층의 일련의 스마트 계약에 의존하는데, 즉, 결제 계층의 스마트 계약이 이 Smart Contract Rollup이 정상 작동할 수 있는지를 결정한다.
그림 2–8 이더리움과 Smart Contract Rollup 아키텍처1
그림 2–8 이더리움과 Smart Contract Rollup 아키텍처2
이러한 Smart Contract Rollup 아키텍처는 레이어1 노드가 각 트랜잭션을 개별적으로 검증하는 것이 거의 불가능하게 만든다. Optimistic Rollup이나 ZK Rollup이 제출하는 증명은 블록 자체의 유효성만 검증할 수 있으며, 레이어1 검증 노드가 특정 트랜잭션을 추적하려면 원생 신뢰 최소화 브릿지(trust-minimized bridge)에 의존해야 하므로, 레이어1 네트워크는少数 참여자의 정직한 행동에 의존해 보안을 유지해야 한다.
위 문제를 해결하기 위해, Smart Contract Rollup과 달리 Sovereign Rollups는 결제 계층을 롤업 내에 포함한다.[6]
그림 2–9 Sovereign Rollup 아키텍처1
그림 2–10 Sovereign Rollup 아키텍처2
Sovereign Rollup 아키텍처에서, Sovereign Rollup은 실행과 결제를 담당하고, 데이터 가용성 계층(즉, Celestia)은 합의와 데이터 가용성을 처리한다. 이 기반 위에서 Celestia는 Sovereign Rollup의 트랜잭션이 정확한지 검증하지 않으며, 트랜잭션 검증 권한을 Sovereign Rollup의 검증 노드에게 넘긴다. 이 검증 노드들은 트랜잭션의 정확성을 심사하고, 트랜잭션을 수락하거나 거부할지를 결정하며, 이로써 Sovereign Rollup과 데이터 가용성 계층 사이에 원생 신뢰 최소화 브릿지가 필요하지 않게 된다.
따라서 요약하자면, Sovereign Rollup과 Smart Contract Rollup의 가장 큰 차이는 누가 트랜잭션 정확성을 검증하느냐는 점이다. Smart Contract Rollup 아키텍처에서는 결제 계층의 스마트 계약이 이 기능을 수행하지만, Sovereign Rollup 아키텍처에서는 Sovereign Rollup 자체의 검증 노드가 이 역할을 맡는다.
이 기반 위에서, Sovereign Rollup은 Smart Contract Rollup보다 더 높은 자유도를 가진다. 예를 들어, Smart Contract Rollup의 업그레이는 스마트 계약 변경을 수반하므로 결제 계층 합의의 제약을 받지만, Sovereign Rollup은 그러한 제약이 없으며, 레이어1 블록체인처럼 포크를 이용해 업그레이드할 수 있어 노드가 더 많은 자율성을 갖게 된다.
요약
팀 및 자금 측면에서 보면, Celestia는 우수한 기술 배경과 개발 능력을 보유하고 있으며, 안정적인 개발 속도를 유지하고 있다. 첫 번째 리서치 보고서 당시와 비교해 펀딩 규모와 팀 인원 모두 명확하게 증가했으며, 중장기적으로 여전히 좋은 성장세를 이어갈 것으로 전망된다.
제품 및 기술 측면에서는, 데이터 가용성 샘플링과 네임스페이스 메르클 트리는 Celestia가 합의 계층과 데이터 가용성 계층으로서 탈중앙화와 보
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