2024, 킨타나로오를 만나다: 이더리움의 다음 업그레이드, 비용 절감과 효율성 증대, 레이어2에 긍정적 영향
글: 브루
이더리움 '칸쿤 업그레이드'에 새로운 진전이 있습니다: 2023년 12월 8일, 이더리움 재단의 176차 회의에서 개발자들은 일치된 의견을 내렸습니다. 상황이 순조롭게 진행된다면 2024년 초 Goerli 포크 날짜를 확정하고, 2024년 1월 Dencun 테스트넷 활성화를 목표로 하겠다는 것입니다.
이더리움 '칸쿤 업그레이드'가 완료될 구체적인 시점에 대해 전문가들의 현재 프로토콜 개발 및 테스트 진행 상황을 바탕으로 추측할 때, 2024년 3월~4월 사이에 정식으로 업그레이드를 실현할 수 있을 것으로 예상됩니다.
이더리움 '칸쿤 업그레이드'의 의미는 'Shapella 업그레이드'와 필적합니다. 이번 업그레이드는 이더리움의 추가적인 확장성을 실현하는 핵심이며, 네트워크가 초당 처리할 수 있는 트랜잭션 수를 증가시키고, 이더리움의 데이터 저장 및 검색 능력 발전에 새로운 단계를 열게 됩니다.
디지털 자산을 보유한 블록체인 사용자에게 있어, 이더리움 '칸쿤 업그레이드'가 가져올 가장 직접적인 변화는 다음과 같습니다: 이더리움 Layer2 네트워크에서 디지털 자산 거래에 필요한 가스 비용이 크게 감소하며, 그 폭은 최대 14배까지 줄어들 수 있습니다.
imToken은 이미 이더리움 위의 모든 Layer2 네트워크와 EVM 호환 체인을 지원하고 있으며, '칸쿤 업그레이드' 완료 후에는 디지털 자산을 보유한 사용자들이 imToken을 통해 더 높은 성능 대비 비용 효율과 저렴한 가스 비용으로 이더리움 Layer2 네트워크의 자산 거래를 경험할 수 있게 됩니다. 또한, imToken은 OP 및 Polygon을 지원하므로 imToken의 Swap 기능을 활용해 상대적으로 낮은 네트워크 운영 수수료도 누릴 수 있습니다.
블록체인 개발자들에게 주목해야 할 점은, 이더리움 '칸쿤 업그레이드'가 2024년 정식 시행된 이후로는 Goerli 테스트넷이 더 이상 사용되지 않으며, 개발자들은 조기에 Sepolia 테스트넷으로 마이그레이션할 것을 권장한다는 것입니다.
imToken은 이미 Sepolia 테스트넷을 완전히 지원하며, '물줄기(Faucet)' 메뉴를 통해 Sepolia 테스트넷의 테스트 자산을 신청할 수 있습니다.
‘칸쿤 업그레이드’ 알아보기
칸쿤(Cancun)은 멕시코의 유명한 관광 도시이자 Devcon 3 컨퍼런스 개최지입니다. 이더리움 업그레이드 명명 규칙에 따라 지명으로 명명되는 업그레이드는 이더리움 실행 계층(Execution Layer)에 대한 업그레이드입니다.
이번 '칸쿤 업그레이드'와 함께 이루어지는 이더리움 컨센서스 계층 업그레이드의 코드명은 덴еб(Deneb)이며, 따라서 이번 이더리움 업그레이드의 실행 계층과 프로토콜 계층 통합 공식 명칭은 'Dencun 업그레이드'로 결정되었습니다. Dencun은 칸쿤(Cancun)과 덴еб(Deneb)의 합성어입니다.
다음은 '칸쿤 업그레이드'에서 주목해야 할 주요 개선 프로토콜(EIP)들입니다. 함께 살펴보겠습니다.
01 ‘칸쿤 업그레이드’의 주역: EIP-4844, 이더리움 샤딩의 원형
▶ 개선 목표: 이더리움의 확장성(즉, 스케일링 요구) 문제 해결, 이더리움 2층(Layer2) Rollups 솔루션의 거래 비용 절감, Rollups의 속도 향상.
▶ 개선 배경: 이더리움 1층 메인넷(Layer1)의 수수료는 계속해서 높은 수준을 유지하고 있으며, 전체 운영 비용을 낮추기 위한 필수적인 개선이 절실합니다.
현재 이더리움의 확장 솔루션은 주로 2층 Rollups입니다.
실제로 Rollups 솔루션은 사용자들이 많은 운영 비용(Gas Fee라고 약칭함)을 절약하도록 도와줍니다. 예를 들어 대표적인 프로젝트인 Optimism의 경우, Gas Fee는 일반적으로 0.001 gwei에 불과하여 이더리움 1층 메인넷보다 훨씬 낮습니다. ZK Rollups 솔루션은 더 나은 데이터 압축 성능을 가지며 서명 데이터를 포함할 필요 없어 비용이 더욱 저렴하며, 이더리움 1층 메인넷의 1% 수준까지도 낮출 수 있습니다.
하지만 보다 광범위한 사용자들에게 있어서도 Rollups 솔루션을 적용했음에도 불구하고 여전히 Gas 비용은 상대적으로 부담스러운 수준입니다. 게다가 이더리움의 병렬 트랜잭션 처리 효율은 여전히 낮아 초당 처리 가능한 트랜잭션 수는 두 자리 숫자에 불과하며, 이러한 문제들을 해결하기 위해 새로운 개선 방안이 필요합니다.
샤딩(Sharding)은 위 문제들을 해결할 수 있는 강력한 방법이지만, 현재 이더리움에서는 아직 실현되지 않았습니다. 그러나 적시에 제안된 개선안 EIP-4844는 이러한 요구사항과 샤딩 업그레이드 실현 사이에서 현 이더리움에 적합한 타협점을 찾았으며, 미래 이더리움의 전체 데이터 샤딩을 위한 기술적 기반을 마련했습니다.
따라서 EIP-4844는 과거 '프로토-단크샤딩(Proto-danksharding)'이라 불렸는데, 여기서 dank란 이더리움 연구원 Dankrad Feist의 이름에서 따온 것입니다. 그는 "EIP-4844가 Rollups의 가속기 역할을 할 것"이라고 언급한 바 있습니다.
현재 EIP-4844의 기술적 개선 내용을 더욱 직관적으로 표현하기 위해 EIP-4844 개선 프로토콜의 제목은 일관되게 'Shard Blob Transactions'(즉, 샤드 블롭 거래)로 기술되고 있습니다.
▶ 개선 내용(완료된 기술적 개선):
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블롭 거래 도입: 블롭(Blob)은 Binary Large Object의 약자입니다. 블롭 거래는 미래 샤딩에서 사용될 새로운 유형의 거래입니다.
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향후 완전한 샤딩을 구현하기 위해 필요한 모든 실행 계층 로직 도입.
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향후 완전한 샤딩을 구현하기 위해 필요한 모든 실행 계층과 컨센서스 계층 간 교차 검증 로직 도입.
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비콘 블록 검증(즉, 이더리움 2층 데이터)과 블롭 데이터 가용성 샘플링 사이의 계층 분리를 구현.
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비콘 블록이 향후 완전한 샤딩을 구현하기 위해 필요한 대부분의 로직을 도입.
△ 완전한 샤딩 개념도 (Vitalik Buterin 작성)
이미지 출처: foresightnews
▶ 참고 사항: 블롭(Blob)은 이더리움 2층의 데이터를 처리하기 위해 설계되었습니다. 동시에 이 데이터 벡터는 이더리움 컨센서스 계층 노드에 의해 저장되며, 이더리움 가상 머신(EVM)에서 읽을 수 없습니다. 바로 이러한 데이터의 분리가 이더리움 2층 Rollups 솔루션의 비용을 낮추는 것입니다.
또한, 블롭 데이터는 18일 후 삭제됩니다.
개선 제안이 메인넷에 미치는 부담을 줄이기 위해 향후 완전한 샤딩 구현과 비교해 EIP-4844는 각 비콘 블록에 추가되는 저장 공간의 상한을 설정하여 약 0.5MB(약 4개의 Blob)로 제한하지만, 이 상한은 향후 증가될 예정입니다.
△ 2023/12/11 기준 데이터 업데이트
△ 데이터 출처: I2fees.info, 2023/12/8 통계 기준
02 ‘칸쿤 업그레이드’에 확정되어 시행되는 개선 제안 요약:
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EIP-4844
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EIP-1153
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EIP-6780
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EIP-4788
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EIP-5656
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EIP-7516
앞서 설명한 주목받는 개선 제안 EIP-4844 외에도, 2023년 12월 8일 기준 이번 '칸쿤 업그레이드'에 확정되어 시행 중인 개선 제안은 다음과 같습니다:
▶ EIP-1153 'Transient Storage Opcodes': 일시 저장 연산코드 추가. 일시 저장은 블록 내부 통신을 해결하기 위한 전용 솔루션입니다.
일시 저장은 기존 작업의 의미를 변경하지 않으며, 각 거래 후 일시 저장 데이터는 폐기되며 서버 디스크에 접근하지 않고, 사용 후 저장 슬롯을 지울 필요도 없으며, 클라이언트가 원본 데이터를 로드할 필요도 없습니다.
따라서 일시 저장을 사용해 블록 내부 통신 문제를 해결하는 장점은 상대적으로 낮은 가스 비용이며, 향후 이더리움 데이터 저장 설계에서 일시 저장으로 인한 운영 비용 환불 문제를 고려할 필요가 없습니다. 하지만 EIP-1153은 기존 스마트 계약에서 일시 저장 데이터 사용 문제를 해결하는 데는 적합하지 않습니다.
▶ EIP-6780 'SELFDESTRUCT only in same transaction': SELFDESTRUCT 연산코드 기능 수정, 향후 이더리움에 Verkle Tree 아키텍처(일반적으로 '볼클 트리') 도입을 위한 준비.
현재 이더리움은 Merkle Tree 아키텍처(일반적으로 '머클 트리')를 사용하고 있으며, SELFDESTRUCT 연산코드를 사용하면 계정 상태를 대량으로 변경할 수 있습니다. 예를 들어 코드 및 저장소를 삭제할 수 있습니다. 그러나 향후 이더리움에 Verkle Tree 아키텍처가 도입되면 계정을 쉽게 수정하거나 삭제할 수 없습니다. 왜냐하면 Verkle Tree 아키텍처는 각 계정을 서로 다른 계정 키에 저장하며, 이러한 키들은 루트 계정에 연결되지 않기 때문입니다.
따라서 EIP-6780은 SELFDESTRUCT 연산코드 기능 수정을 제안합니다. EIP-6780에 따르면 수정된 SELFDESTRUCT 연산코드는 더 이상 계정을 변경하거나 삭제할 수 없으며 호출자에게 ETH를 전송하는 용도로만 사용되지만, 한 가지 예외는 스마트 계약이 생성한 동일한 거래 내에서 SELFDESTRUCT가 호출되는 경우입니다.
△ 이더리움 칸쿤 업그레이드 관련 개선 제안의 클라이언트별 시행 진행 상황(2023/12/8 기준)
이미지 출처: github@Cancun Network Upgrade Specification
▶ EIP-4788 'Beacon block root in the EVM': 이더리움 가상 머신(EVM) 내에서 비콘체인 블록 루트를 공개한다. 비콘체인 블록 루트는 임의의 컨센서스 상태를 증명하기 위한 암호 축적기(Accumulators)입니다.
이더리움 가상 머신 내에서 비콘체인 블록 루트를 공개하면 이더리움 컨센서스 계층에 대한 최소한의 신뢰 접근이 가능해집니다. 또한 이는 다양한 용례 개발에 도움이 되는 개선 프로토콜로서 Staking Pools, 스마트 계약 브릿지 등의 용례가 신뢰 가정(Trust Assumptions)을 개선하도록 지원합니다.
▶ EIP-5656 'MCOPY - Memory copying instruction': 메모리 영역 복사를 위한 효율적인 이더리움 가상 머신 명령어 제공. 메모리 복사는 다양한 고강도 컴퓨팅 작업에 매우 유용한 기본 작업이지만, 향후 이더리움 가상 머신에 도입될 경우 운영 수수료가 발생합니다.
EIP-5656가 도입하는 명령어는 이전에 존재하지 않았던 새 명령어이며, 기존에 배포된 스마트 계약이 이 새로운 명령어를 사용할 경우 호환성을 고려해 조정이 필요할 수 있습니다.
▶ EIP-7516 'BLOBBASEFEE opcode': BLOBBASEFEE 연산코드 도입. 이 연산코드는 EIP-3198 프로토콜과 연관된 BASEFEE 연산코드와 동일하지만, BLOBBASEFEE는 이번 칸쿤 업그레이드의 EIP-4844 프로토콜에 따라 블롭 기본 수수료를 반환합니다.
‘칸쿤 업그레이드’ 일정이 처음 확정된 시기(2023년 4~5월경)에 논의되었던 실행 계층 프로토콜 EIP-2537(사전 컴파일 BLS12-381 곡선 연산), EIP-5920(새로운 연산코드 PAY 도입)은 2023년 12월 8일 기준으로 여전히 업그레이드 일정표에 포함되어 있지 않습니다.
△ 클라이언트 통합 테스트 진행 상황, Devnet-12 활성화됨(2023/12/8 기준)
이미지 출처: github@Cancun Network Upgrade Specification
03 ‘칸쿤 업그레이드’와 함께 이루어지는 이더리움 컨센서스 계층 ‘덴еб 업그레이드’에 확정된 개선 제안은 다음과 같습니다:
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EIP-7400
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EIP-7045
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EIP-7514
▶ EIP-7400 'Perpetually Valid Signed Voluntary Exits': 영구적으로 유효한 서명 자발적 탈퇴 구현. 이 기술 프로토콜은 현재 Capella 컨센서스 계층에서 검증자의 탈퇴 서명 도메인을 고정시켜 '칸쿤 업그레이드' 이후에도 영구적으로 유효하게 유지함으로써 이더리움 스테이킹 운영의 복잡성을 줄이는 데 목적이 있습니다.
▶ EIP-7045 'Increase max attestation inclusion slot': 최대 인증 포함 슬롯 증가. 이 기술 프로토콜은 현재 LMD-GHOST 보안 분석 및 규칙 확인에 매우 중요합니다. 현재 체인상 검증자는 32개의 슬롯을 사용해 인증 방송을 증명할 수 있으나, EIP-7045 프로토콜 시행 후에는 최대 64개의 슬롯을 사용해 인증 방송을 증명할 수 있게 됩니다.
▶ EIP-7514 'Add Max Epoch Churn Limit': 최대 에폭 회전(Max Epoch Churn) 제한 추가. 이 기술 프로토콜의 시행 목적은 스테이킹된 ETH 총량 증가로 인해 발생하는 외부 부정적 영향을 완화하는 것입니다. EIP-7514는 일시적인 해결책이며, 향후 이러한 문제에 특화된 기술적 해결책이 등장할 예정입니다.
ETH 스테이킹 총량 증가에 따라 무제한 검증자가 많아질 경우 노이즈 데이터가 증가하며, 이더리움 컨센서스 계층의 데이터 부담도 점점 커지게 됩니다. EIP-7514 기술 개선 방안은 이러한 문제를 해결하기 위해 Max Churn 제한을 8로 설정할 것을 제안합니다. 이를 통해 활성 검증자 수를 줄이고 집합의 무한한 성장을 제한할 수 있습니다.
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