왜 데이터 가용성이 레이어2(Layer2)에 그렇게 중요한가?
글: 감숙
이더리움 재단 연구원 덩크라드 파이스트(Dankrad Feist)는 한 트윗에서 이더리움을 통해 데이터 가용성을 확보하지 않는다면 레이어2(L2)가 아니라고 언급한 바 있다. 만약 그의 주장을 따른다면 Arbitrum Nova, Polygon, Mantle 등 많은 체인들이 L2에서 제외되어야 할 것이다.
그렇다면 데이터 가용성이란 정확히 무엇이며, L2는 어떤 데이터 가용성 문제에 직면해 있는가? 또한 왜 데이터 가용성 계층(Data Availability Layer)에 대해 L2 내부에서 이렇게 많은 논란이 발생하는가? 본문은 이러한 질문들에 초점을 맞춰 데이터 가용성의 베일을 벗겨보고자 한다.
데이터 가용성이란 무엇인가
간단히 말해, 데이터 가용성이란 블록 생성자가 블록 내 모든 거래 데이터를 네트워크에 공개하여 검증 노드가 이를 다운로드할 수 있도록 하는 것을 의미한다.
블록 생성자가 모든 데이터를 공개하고 검증 노드가 이를 완전히 다운로드할 수 있다면 데이터는 '가용한' 상태이며, 일부 데이터를 숨겨 검증 노드가 전체 데이터를 받지 못하게 한다면 데이터는 '불가용한' 상태이다.
데이터 가용성과 데이터 검색 가능성의 차이
흔히 데이터 가용성과 데이터 검색 가능성을 혼동하기 쉽지만, 두 개념은 본질적으로 다르다.
데이터 가용성은 블록이 생성되었으나 아직 합의 과정을 거쳐 블록체인에 추가되지 않은 단계에서의 문제이며, 따라서 과거 기록 데이터와는 무관하다. 즉, 데이터 가용성은 새로 생성된 데이터가 합의를 통해 반영될 수 있는지를 결정한다.
반면 데이터 검색 가능성은 이미 합의를 거쳐 영구 저장된 블록체인 상의 과거 데이터를 조회할 수 있는 능력을 의미한다. 이더리움에서는 모든 과거 데이터를 보유한 노드를 아카이브 노드(Archive Node)라 부른다.
따라서 L2BEAT 공동 창립자는 긴 트윗에서 풀 노드(Full Node)는 사용자에게 과거 데이터를 제공할 의무가 없으며, 우리가 현재 데이터를 얻을 수 있는 것은 단지 풀 노드들이 관대하기 때문이라고 지적했다.
또한 그는 "데이터 가용성(Data Availability)"이라는 용어 자체가 기능을 오해하게 만든다고 주장하며, 이를 "데이터 게시(Data Publishing)"로 대체해야 한다고 제안했는데, 이 의견은 세레스티아(Celestia) 창립자로부터도 지지를 받았다.
L2의 데이터 가용성 문제
데이터 가용성이라는 개념은 원래 이더리움에서 비롯되었지만, 현재 가장 큰 관심사는 L2 차원에서의 데이터 가용성이다.
L2에서 정렬기(Sequencer)는 블록 생성자 역할을 하며, 검증자가 거래 유효성을 확인할 수 있도록 충분한 거래 데이터를 게시해야 한다.
그러나 이 과정에는 두 가지 핵심 문제가 존재하는데, 바로 검증 메커니즘의 안전성 확보와 데이터 게시 비용 절감이다. 아래에서 구체적으로 설명하겠다.
검증 메커니즘의 안전성 확보 문제
OP Rollup은 사기 증명(Fraud Proof) 방식으로 거래 유효성을 검증하며, ZK Rollup은 유효성 증명(Validity Proof) 방식을 사용한다.
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OP Rollup의 경우: 정렬기(Sequencer)가 블록을 재현할 수 있는 충분한 데이터를 게시하지 않으면, 도전자(Challenger)가 효과적인 도전을 수행할 수 없다.
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ZK Rollup의 경우: 유효성 증명 자체는 데이터 가용성을 요구하지 않지만, ZK Rollup 전체 시스템은 여전히 데이터 가용성이 필요하다. 블록 재현 가능한 데이터가 없다면 사용자는 자신의 잔액을 확인할 수 없어 자산 손실 위험이 발생한다.
검증의 안전성을 보장하기 위해 현재 대부분의 L2 정렬기는 L2의 상태 및 거래 데이터를 보안성이 강한 이더리움에 게시하며, 이더리움을 통해 결제 처리 및 데이터 가용성을 확보하고 있다.
결국 데이터 가용성 계층이란 L2가 거래 데이터를 게시하는 장소인데, 현재 주요 L2들은 모두 이더리움을 데이터 가용성 계층으로 사용하고 있다.
데이터 게시 비용 절감 문제
현재 L2는 데이터 가용성과 결제 기능을 모두 이더리움에서 처리하고 있어 보안성은 확보되지만, 매우 높은 비용을 감수해야 한다. 이것이 L2가 직면한 두 번째 문제, 즉 데이터 게시 비용 절감 문제이다.
사용자가 L2에 지불하는 총 가스비는 크게 두 부분으로 구성된다. 하나는 L2에서 거래 실행 시 발생하는 가스비이고, 다른 하나는 L2가 L1에 데이터를 제출할 때 발생하는 가스비이다. 전자는 극히 미미하지만 후자가 사용자 요금의 대부분을 차지하며, 특히 데이터 가용성을 보장하기 위해 게시되는 거래 데이터가 L2의 L1 제출 데이터 중 대부분을 차지한다. 반면 거래 유효성 검증을 위한 증명 데이터는 극소량에 불과하다.
따라서 L2 전체 비용을 낮추기 위해서는 데이터 게시 비용을 줄여야 한다. 어떻게 비용을 절감할 수 있을까? 주로 두 가지 방법이 있다:
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L1에서 데이터 게시 비용을 줄이는 것. 예를 들어 이더리움의 EIP-4844 업그레이드가 바로 그러한 노력이다.
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Rollup이 거래 실행을 L1에서 분리한 것처럼, 데이터 가용성도 L1에서 분리함으로써 비용을 절감하는 방법. 즉, 이더리움을 데이터 가용성 계층으로 사용하지 않는 것이다.
L2의 데이터 가용성 계층에 대한 논란
L2가 데이터 가용성 계층에 대해 왜 논란을 일으키는지 이해하려면 모듈형 블록체인(Modular Blockchain) 개념부터 살펴봐야 한다. 모듈형 블록체인이란 기존 블록체인의 핵심 기능들을 분리하여 독립적인 모듈로 구성하고, 각각의 전문화된 네트워크 조합을 통해 단일 블록체인의 성능을 확장하는 접근 방식이다.
모듈형 블록체인의 계층 구조에 대해서는 아직 일부 논란이 있지만, 일반적으로 네 가지 계층으로 나누는 것이 널리 받아들여지고 있다. 즉, 실행 계층(Execution), 결제 계층(Settlement), 합의 계층(Consensus), 데이터 가용성 계층(Data Availability)이다. 각 모듈의 기능은 아래 그림과 같다.
모듈형 블록체인은 마치 레고 블록처럼 각각의 최적화된 모듈을 조합해 우수한 시스템을 구축함으로써 블록체인의 '불가능 삼각형' 문제를 완화할 수 있다.
현재 대부분의 L2는 실행 계층만을 이더리움에서 분리했을 뿐, 나머지 세 계층은 여전히 이더리움에서 동작하고 있다. 그러나 비용 절감을 위해 많은 L2들이 데이터 가용성 계층까지 이더리움에서 분리하고, 이더리움을 결제 및 합의 계층으로만 사용하려는 움직임을 보이고 있다.
흥미롭게도, 이더리움 측은 L2가 다른 곳에서 데이터 가용성을 확보하는 것을 원치 않는 듯하다. 실제로 이더리움 재단 연구원 덩크라드 파이스트는 트위터를 통해 이더리움을 데이터 가용성 계층으로 사용하지 않으면 롤업(Rollup)이 아니며, 따라서 L2도 아니라고 주장했다.
또한 L2BEAT의 최신 L2 정의에서도 L1에 데이터를 게시하지 않는 확장 솔루션은 L2로 간주하지 않는다며, 오프체인 데이터 가용성 솔루션은 운영자가 데이터를 실제로 제공할 것이라는 보장을 할 수 없다고 지적했다.
물론 정확히 무엇이 L2인지에 대한 명확한 정의는 아직 확정되지 않았다. 위에서 언급한 이더리움 재단 및 L2BEAT의 입장은 표면상 보안성 때문이지만, 실제로는 이더리움의 입지가 흔들리는 것에 대한 우려가 숨어 있지 않을까?
이더리움의 비전은 '초거대 컴퓨터 플랫폼'이었으나, 네트워크 성능을 높이기 위해 롤업을 발전시키면서 많은 생태계가 더 저렴한 L2로 이동하게 되었다. 그러나 보안성은 여전히 이더리움이 제공하므로, 이더리움의 입지에 큰 영향은 없었다. 그러나 만약 L2가 데이터 게시를 담당하는 데이터 가용성 계층까지 이더리움에서 분리한다면, 이는 이더리움 보안에 대한 의존도를 약화시키는 것이며, 궁극적으로 이더리움에서 멀어지는 결과를 초래한다. 이는 이더리움의 중심성에 직접적인 위협이 된다.
하지만 어찌 됐든 데이터 가용성 계층 관련 프로젝트들의 급속한 성장은 막을 수 없는 추세이다. 다음편에서는 데이터 가용성에 관한 주요 솔루션들과 실제 프로젝트들을 자세히 소개할 예정이니 많은 기대를 부탁한다.
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