카안쿤 업그레이드가 이더리움의 어떤 성능을 개선할지 한 편의 글로 이해하기
글: 시유, ChainCatcher
편집: 마르코, ChainCatcher
칸쿤 업그레이드(Dencun)는 2024년 이더리움 네트워크에서 가장 주목해야 할 사건으로, 작년 샹하이 업그레이드(Shapella) 이후 또 한 번의 대규모 업데이트이며, 오는 2월 말경 완료될 예정이다.
지난 1월 24일 이더리움 공식 블로그에 따르면, 칸쿤 업그레이드는 1월 17일 이더리움 Goerli 테스트넷에서 활성화되었으며, 1월 30일과 2월 7일 각각 Sepolia 테스트넷과 Holesky 테스트넷 업그레이드를 진행할 계획이다.
Dencun 업그레이드가 이 세 개의 테스트넷에서 성공적으로 실행되면, 다음 단계로 이더리움 메인넷에서 활성화되며, 예상 활성화 시점은 2월 말이다.
이더리움은 매번의 업그레이드마다 수많은 기회를 내포하고 있어, 암호화 커뮤니티에서는 이더리움 업그레이드 일정을 최우선으로 주시한다. 2022년 9월 이더리움은 머지(Merge) 업그레이드를 통해 PoW에서 PoS로 전환되면서 ETH는 통화감축 자산이 되었고, 지난해 5월에는 샹하이 업그레이드를 통해 스테이킹 인출 기능이 열렸으며, 업그레이드 전 몇 달 동안 Lido, SSV Network 등 LSD 관련 프로젝트들이 일제히 상승세를 보였다.
그렇다면 과연 칸쿤 업그레이드란 무엇이며, 이번 업그레이드는 이더리움의 어떤 성능을 변화시킬 것인가? EIP-4844 제안은 무엇이며, 어떤 프로젝트와 분야가 이번 업그레이드로부터 혜택을 받게 될까? 잠재적인 거래 기회는 무엇이 있을까?
카운쿤 업그레이드란?
칸쿤 업그레이드의 공식 명칭은 'Cancun-Deneb'이며, Cancun과 Deneb 두 업그레이드를 합친 것으로 영문 약칭은 'Dencun'이다. 중국어로의 '칸쿤 업그레이드'라는 표현은 앞부분 'Cancun'만 나타내고 Deneb 부분을 생략한 것이며, 정확한 명칭은 '칸쿤-Deneb' 업그레이드이다.
이더리움 각 업그레이드 이름은 네트워크의 특정 계층을 의미하며, 칸쿤(Cancun) 업그레이드는 이더리움 실행 계층(Execution Layer)의 성능 개선을 목표로 하고 있으며, Deneb 업그레이드는 합의 계층(Consensus Layer)에 중점을 둔다.
이러한 개념을 더 잘 이해하기 위해 우선 현재 이더리움의 아키텍처와 상태를 살펴볼 필요가 있다.
머지 이전 이더리움 네트워크는 '실행 계층'과 '합의 계층' 두 부분으로 구성되어 있었으며, 서로 독립적으로 운영되었다.
실행 계층은 스마트 계약 로직 실행을 담당하는 부분으로, 즉 거래 처리가 이루어지는 곳이며, 원래의 이더리움 메인넷으로도 알려져 있고 '이더리움 1.0'이라고 불린다. 또한 이더리움 네트워크 상태를 유지하고 이더리움 가상 머신(EVM) 코드를 실행하는 역할도 수행한다.
실행 계층 업그레이드는 과거 Devcon 개최 도시 이름을 따 지어진다: 베를린 → 런던 → 상하이 → 칸쿤 → 프라하 → 오사카 → 보고타.
합의 계층은 스테이킹 기반 PoS 방식으로 모든 거래 및 스마트 계약을 검증하여 모든 노드 및 클라이언트 간 합의를 이루고 상태를 일치시키는 역할을 한다. 이는 이전에 실행 계층과 병합된 비콘 체인(Beacon Chain)이며, '이더리움 2.0'이라고도 불린다.
각 합의 계층 업그레이드는 항성의 이름을 부여받으며, 알파벳 순서대로 선택된다: Altair → Bellatrix → Capella → Deneb → Electra → (F)unknown.
머지 이후, 이더리움의 실행 계층과 합의 계층은 병렬로 운용되며, 엔진 API 인터페이스를 통해 통신하거나 정보를 교환한다. 엔진 API는 실행 클라이언트가 합의 클라이언트에게 블록 정보를 요청할 수 있게 하며, 동시에 합의 클라이언트가 실행 클라이언트에게 새로운 블록을 전송하거나 실행 유효성 증명(Execution Validity Proof)을 요청할 수 있도록 한다.
실행 계층의 업그레이드가 칸쿤(Cancun), 합의 계층의 업그레이드가 Deneb로 명명되며, 전체 업그레이드 명칭은 Cancun-Deneb이다. 다가올 칸쿤 업그레이드와 Deneb 업그레이드는 기술적으로 차이가 있지만 동시에 시행되기 때문에 종종 합성어 'Dencun'을 사용하여 이러한 결합 업그레이드를 지칭한다.
데이터 체인 등재 비용 크게 감소
칸쿤 업그레이드는 샹하이 업그레이드 이후 이더리움 메인체인에 대한 또 한 번의 업그레이드로, 그간 비판받아온 성능 저하, 수수료 과다, 네트워크 혼잡 등의 문제를 해결하고자 한다. 이를 통해 확장성 프로세스를 추진함으로써 메인체인 TPS를 높이고 사용자 Gas 비용을 낮추며, 확장성과 보안성을 강화하고 네트워크 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다.
Dencun 업그레이드의 명칭에서도 알 수 있듯이, 이번 업그레이드는 주로 이더리움 네트워크의 실행 계층에서의 스마트 계약, EVM과 합의 계층의 데이터 합의 및 상태 정렬 문제 등을 개선하고 최적화하는 데 초점을 맞춘다. 이번 업그레이드를 위해 이더리움 커뮤니티는 여러 개선안(EIPs)을 제안하였으며, 총 6개의 기술 규격이 커뮤니티 구성원들의 논의, 테스트 및 투표를 거쳐 시행이 결정되었다.
이 중 EIP-4844는 칸쿤 업그레이드의 핵심으로, proto-danksharding 제안이라고도 불리며, 분할형 Danksharding 확장 솔루션의 초기 버전이자 일시적 확장 솔루션이다.
EIP-4844는 오프체인 데이터의 일시 저장 및 접근을 실현함으로써 롤업(Rollup) 솔루션을 포함한 Layer2가 이더리움 메인넷에 데이터를 게시할 때의 Gas 비용을 지금보다 1/1000 이하로 낮춰 사용자의 네트워크 이용 Gas 비용을 대폭 절감할 수 있다.
EIP-4844 제안은 Blob 트랜잭션 유형을 도입하는데, 이는 Layer2에서 회귀되는 데이터를 나타내는 새로운 데이터 형식으로, Layer1 이더리움 메인넷에서 생성되는 원생 데이터 Calldata와 구별된다. Blob 데이터는 이더리움 합의 계층에서만 다운로드 및 저장되며, EVM에서 실행을 위한 접근은 지원하지 않고, 데이터의 유효기간은 약 18일로 제한된다.
Blob은 외부 임시 저장소로서 Layer2 거래 데이터를 Layer1에 진정으로 저장하는 것은 아니며, 주기적으로 만료되어 데이터 저장 비용을 극도로 낮춘다.
간단히 설명하면, Blob은 이더리움 메인넷이 Layer2 네트워크의 거래 데이터 체인 등재를 위해 마련한 별도의 채널이며, 이 채널을 통해 Layer2 데이터의 전송, 저장, 검증 등의 서비스가 이루어지고, Gas 비용과 저장 비용은 별도로 책정되어 이더리움 네트워크의 활동량과 무관하게 적용된다.
EIP-4844의 주요 목표는 새로운 Blob 데이터 형식을 활용하여 트랜잭션을 전달함으로써 이더리움 L2의 Gas 비용을 낮추고, 향후 완전한 분할로의 전환을 용이하게 하는 것이다. 미래의 모든 업그레이드는 합의 계층에서만 이루어질 수 있기 때문이다.
제품 아키텍처 측면에서 EIP-4844는 Blob 기반 트랜잭션을 도입함으로써 이더리움이 처음으로 L2를 위해 별도의 데이터 계층을 구축한 사례가 되며, 향후 완전한 분할(Danksharding)의 기반을 마련한다.
경제 모델 측면에서 EIP-4844는 Blob을 위한 새로운 요금 시장을 도입하며, 이는 이더리움이 다차원 시장으로 나아가는 첫걸음이다.
사용자 경험 측면에서 사용자가 가장 직접적으로 느낄 수 있는 것은 L2 비용의 급격한 감소로, 이는 L2 및 그 애플리케이션 계층의 폭발적 성장을 위한 중요한 기반이 될 것이다.
스타크웨어(StarkWare) 공동창업자 엘리 벤-사슨(Eli Ben-Sasson)의 말처럼, 이번 업그레이드는 모든 L2의 데이터 가용성 비용을 낮출 것이다.
칸쿤 업그레이드가 이더리움 네트워크의 어떤 성능을 개선할까?
EIP-4844를 통한 롤업 데이터 체인 등재 비용 감소 외에도, EVM 효율성을 향상시키는 EIP-6780과 EIP-5656, 스테이킹 경험을 개선하는 EIP-7044, 합의 계층과 실행 계층 간 통신을 최적화하는 EIP-4788 등 다양한 제안이 포함된다.
실행 계층의 EVM 측면에서, EIP-6780과 EIP-5656 제안은 관련 코드 기능을 변경함으로써 스마트 계약의 보안성과 처리 효율을 각각 향상시킨다.
EIP-6780은 스마트 계약 내 SELFDESTRUCT 연산코드의 기능을 변경하여 특정 조건에서만 실행 가능하도록 제한함으로써 스마트 계약 코드의 보안성을 강화한다.
SELFDESTRUCT는 자가 파괴 코드라고도 하며, 스마트 계약을 자동으로 파괴하고 블록에서 스스로 삭제할 수 있도록 해주는 기능이다.
계약이 자가 파괴 작업을 수행할 때, 계약 계좌에 남아있는 이더리움은 지정된 목적지로 전송되며, 저장 공간과 코드 상태 역시 삭제된다. 비상 상황에서 개발자가 스마트 계약을 삭제하고 잔액을 특정 주소로 이전할 수 있게 하지만, 이 기능은 악의적인 행위자들에 의해 공격 수단으로 악용될 위험도 있다.
EIP-6780 제안은 SELFDESTRUCT 연산코드의 기능을 제한함으로써 스마트 계약의 취약점을 줄이는 것을 목표로 한다. 예를 들어, 개발자가 직접 해당 연산코드를 호출할 경우에만 자가 파괴가 실행되도록 하여, 계좌 잔여 ETH를 호출자에게 전송하도록 한다.
EIP-5656은 EVM 코드의 소규모 업그레이드로, MCOPY라는 새로운 연산코드를 도입하여 스마트 계약 실행 중 메모리 내 데이터 복제 과정과 성능을 최적화한다. MCOPY는 EVM 데이터 처리 과정의 작업 명령을 단순화하여 EVM 내 데이터 이동 효율을 높이고, 데이터 처리 작업과 관련된 Gas 비용을 절감한다.
현재 EVM 아키텍처에서는 많은 양의 데이터를 복사하기 위해 기존 연산코드를 사용하는데, 이는 작업 명령이 많고 효율이 낮으며 비용도 높다. 반면 EIP-5656 하에서 MCOPY를 사용해 256바이트 메모리를 복사할 경우 27Gas만 소비되지만, 기존 방법은 96Gas가 소요되어 새 제안에 비해 Gas 비용이 1/4 수준으로 낮아진다.
또한 더 빠른 메모리 작업은 계약 실행 속도 향상을 의미하며, 개발자는 대규모 데이터 구조나 메모리 작업을 포함하는 복잡한 작업을 처리할 때 더 유리한 위치에 서게 된다.
EIP-5656과 EIP-6780은 이더리움의 전체 방향을 바꾸는 것은 아니지만, EVM 관련 연산코드를 수정하거나 도입함으로써 이더리움 개발자의 스마트 계약 효율을 높이고 취약점을 줄인다.
이더리움 합의 계층 측면에서는, EIP-7044와 EIP-7045 제안을 통해 검증자 및 스테이킹 관련 작업 절차를 개선하여 이더리움 스테이킹을 더욱 안전하게 만들고자 한다.
EIP-7044는 이더리움 스테이킹 탈퇴 메커니즘을 단순화하고 개선하여, Capella(상하이) 업그레이드 이전에 서명된 자발적 탈퇴 신청이 영구적으로 유효하도록 보장한다.
현재 이더리움 스테이킹 시장은 대부분 위임 스테이킹 형태로, 사용자가 보유한 32ETH 또는 그 배수를 검증자 운영자에게 위탁하고, 운영자가 이더리움 검증자 관리 및 운영을 담당한다. 사용자가 이더리움 검증자에서 탈퇴하려면 검증자의 서명 키를 사용하여所谓的 '자발적 탈퇴' 또는 '자발적 탈퇴 작업'을 신청해야 하며, 현재 이 자발적 탈퇴 신청은 두 차례 업그레이드까지만 유효하다. 따라서 Deneb 업그레이드가 발생하면 자동으로 무효화된다. 이는 칸쿤 업그레이드가 이 규칙을 변경하지 않는 한, 사용자가 스테이킹한 이더리움을 탈퇴하고자 할 때 검증자 운영자의 새로운 규정을 따라야 함을 의미한다.
EIP-7045는 이더리움 블록 승인 슬롯의 포함 범위를 확대하여 블록 확인 시간을 단축하고 사용자 지연을 줄이는 것을 목표로 한다.
또한 이더리움 실행 계층과 합의 계층 간 통신 문제를 해결하는 EIP-4788과 데이터 저장 비용을 낮추는 데 집중하는 EIP-1153도 있다.
EIP-4788은 실행 계층의 EVM과 합의 계층의 크로스체인 정보 교환 문제를 개선하기 위한 것으로, 실행 계층 EVM 내에 합의 계층 비콘 체인의 블록 루트(즉 부모 블록의 요약 정보 등)를 배치함으로써 이더리움 메인넷 EVM 계층에서 이더리움의 합의 상태를 전달할 수 있도록 한다. 이는 외부 정보 제공자(오라클)에 의존하지 않아도 되며, 외부 오라클이 이러한 데이터를 제공할 필요성을 없애 잠재적 고장이나 조작 위험을 줄여 이더리움 네트워크의 상호 운용성과 안정성을 향상시킨다.
EIP-4788은 본질적으로 프로토콜 수준의 오라클을 도입한 것으로, 이더리움의 합의 상태를 이더리움 메인넷에 전달한다. 이더리움 메인넷에 배포된 스마트 계약 및 프로토콜은 더 이상 이더리움 합의 상태 정보를 얻기 위해 신뢰할 수 있는 오라클 솔루션에 의존할 필요가 없다.
이 변화는 Lido, Rocket Pool 같은 유동성 스테이킹 프로토콜과 Eigenlayer의 리스테이킹 솔루션, 그리고 크로스체인 브릿지에 특히 유리하다. 이더리움 메인넷에 배포된 스마트 계약이 직접 합의 계층 검증자의 잔액 및 상태와 같은 핵심 데이터에 접근할 수 있게 되어, 재스테이킹 과정의 신뢰 가정을 줄이고 보안성과 운영 효율을 강화할 수 있기 때문이다.
EIP-1153 제안은 계약 실행 중 데이터 저장 비용을 낮추고 블록 공간을 최적화하여, 거래를 더욱 비용 효율적이고 효율적으로 만드는 데 집중한다.
이번 칸쿤 업그레이드는 주로 Layer2 네트워크 데이터 체인 등재 비용 절감, 실행 계층 EVM 성능 개선, 이더리움 스테이킹 경험 최적화 등을 중심으로 이루어진다.
칸쿤 업그레이드 일정에 대해
초기 이더리움 ACDE 회의에서 제시된 로드맵에 따르면, 칸쿤 업그레이드 테스트는 Goerli, Holesky, Sepolia 등의 테스트넷 순서로 진행될 예정이다.
1월 24일 이더리움 블로그에 발표된 칸쿤 업그레이드 진행 상황에 따르면, 칸쿤 업그레이드는 이미 1월 17일 이더리움 Goerli 테스트넷에서 활성화되었으며, 1월 30일과 2월 7일 각각 Sepolia 테스트넷과 Holesky 테스트넷 업그레이드가 예정되어 있다.
Dencun 업그레이드가 이 세 테스트넷에서 모두 완료되면, 다음 단계로 이더리움 메인넷에서 활성화되며, 예상 활성화 시점은 2월 말이다.
다만, 1월 18일 최신 ACDE 이더리움 코어 개발자 회의에서 Dencun의 Layer2 업그레이드에 대한 개발자들의 자신감 수준이 묻혀졌다.
옵티미즘(Optimism) L2 네트워크 개발자인 'Protolambda'라는 닉네임의 한 개발자는, 옵티미즘 팀은 몇 주 내로 Goerli에서 테스트를 시작할 목표를 가지고 있다고 밝혔다. 옵티미즘 팀은 Dencun을 지원할 수 있을 것으로 보이나, Blob 트랜잭션의 인프라 및 도구 준비 상태에 우려를 표했다. 또한 Layer1 이더리움 메인넷에도 많은 인프라 업데이트가 필요하다고 언급했다.
칸쿤 업그레이드가 개발자와 사용자에게 어떤 영향을 미칠까?
이번 칸쿤 업그레이드는 EIP-4844, EIP-1153 등의 제안을 통해 네트워크 거래 처리량, 데이터 저장 및 블록 공간을 최적화하여 이더리움의 거래 수수료를 낮추고 처리 속도를 높이며, 개발자와 사용자에게 원활한 경험을 제공하고, 이더리움 체인 생태계 애플리케이션에 새로운 이정표를 열어줄 것이다.
또한 Blob 개념의 도입은 이더리움 Danksharding 분할 계획의 진전을 촉진한다. Proto-danksharding을 통해 이더리움 처리량이 100배 이상 증가하고, Layer2 거래 비용이 0.001달러 미만으로 떨어질 것으로 예상되며, 롤업 기반 Layer2 네트워크의 Gas 비용은 1/1000 수준까지 낮아질 것이다.
그렇다면 칸쿤 업그레이드는 개발자, 사용자, 그리고 더 광범위한 이더리움 생태계에 어떻게 영향을 미칠까?
사용자 입장에서 칸쿤 업그레이드는 Blob을 통해 오프체인 데이터를 저장하고 검색함으로써 Layer2 네트워크의 데이터 체인 등재 비용을 낮추고, 사용자는 Layer2 네트워크에서 낮은 Gas 비용으로 거래를 하며 더 많은 체인 상 애플리케이션을 이용할 수 있게 된다. 낮은 Gas 비용과 높은 처리량은 게임, 파생상품 등 고빈도 거래가 필요한 다양한 애플리케이션을 촉발할 것이다.
또한 커뮤니티의 현재 계획에 따르면, 이더리움은 곧 Danksharding 분할 방안을 시도할 예정이며, 이 방안이 성공한다면 롤업 기술과 결합되어 이더리움의 TPS가 획기적으로 향상되며 새로운 스토리텔링이 시작될 것이다.
개발자 입장에서 EIP-4844는 개발자가 이더리움 애플리케이션을 더 유연하고 혁신적이며 다양하게 개발할 수 있게 한다.
개발자는 proto-danksharding을 활용해 체인 상 데이터를 저장하고 검색할 수 있어, 더 많은 Layer2 솔루션과 애플리케이션 시나리오를 지원할 수 있으며, 향후 완전한 danksharding을 준비함으로써 더 많은 조각화된 자원과 기능을 활용할 수 있다.
EIP-6780과 EIP-5656 등의 제안 개선은 개발자에게 더 효율적이고 비용이 낮은 스마트 계약 배포 및 개발 플랫폼을 제공하여, 인프라 성능 개선보다 제품 자체에 더 많은 시간을 집중할 수 있게 한다.
롤업 기반 네트워크 성능 최적화는 개발자가 고빈도, 복잡한 거래 환경을 현실화할 수 있게 하며, 스마트 계약이나 DeFi 애플리케이션에 더 복잡한 기능을 통합할 수 있게 한다.
이더리움 생태계 측면에서, 먼저 칸쿤 업그레이드는 Layer2 네트워크 성능을 최적화하여 체인 상 애플리케이션의 번영과 생태계 폭발을 촉진한다. 또한 데이터 저장 및 데이터 가용성 측면의 최적화는 DA(데이터 가용성) 및 탈중앙화 저장소 애플리케이션 발전을 촉진하며, 스테이킹 경험 개선은 LSD 및 LSDfi 애플리케이션 발전에 유리하다.
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