왜 블록체인 게임을 검증 가능하게 해야 할까?
글쓴이: @lordofafew
번역: @hicaptainz
우리는 부패와 악의, 경멸이 없는 자율적인 세계를 갈망한다. 지속 가능하고 영원하며 자율적인 세계 말이다.
그런 세계를 어떻게 실현할 수 있을까? 블록체인의 불가능한 삼각형처럼, 이러한 노력은 항상 어느 정도의 타협을 요구한다.
자율 세계(AWs)도 동일한 불가능한 삼각형 문제에 직면해 있다. AWs는 수백만 명의 동시 접속 플레이어를 수용할 수 있도록 확장되어야 하며, 이는 해결하기 어려운 문제다.
롤업(Rollups)은 1단계(L1) 네이티브 자산과 무허가 출금 메커니즘이 존재하는 한, 합의 계층의 보안을 계승함으로써 삼중난제를 부분적으로 이중난제로 전환하여 이를 해결한다.
옵티미스틱 롤업(Optimistic rollup)을 사용하면 확장성과 보안 사이에서 선택해야 한다. 그래서 일부 롤업 방식은 대체 데이터 가용성(alt DA)이나 플라즈마 DA를 사용해 확장성을 달성할 때 보안을 희생한다. 그러나 ZK 롤업을 사용하면 최소한의 신뢰 가정 하에서도 상태의 무결성을 증명할 수 있으며, 확장성·보안·탈중앙화라는 세 가지 과제 모두를 해결하려 한다. ZK가 궁극적 해답이다.
검증 가능한 게임(Provable Games)이란 무엇인가?
온체인 게임은 우리에게 자유로운 표현과 정보에 대한 주권을 약속한다. 이런 속성을 갖는 이유는 합의에 의해 검증되는 블록체인 위에서 작동하기 때문이다. zk 증명을 사용하는 검증 가능한 게임(Provable Games)은 대규모 합의 체계 없이도 게임 상태와 연산을 검증할 수 있게 해준다. 카이로(Cairo), 노아르(Noir) 등의 언어로 작성되거나 RISC-Zero를 실행하는 이러한 게임은 브라우저와 유사한 독립형 zkVM 상에서 독립적으로 실행될 수 있으며, 검증 가능한 출력은 실제 실행을 보장한다. 이는 온체인 게임 산업의 가능성을 확장시킨다.
대표적인 예로 도넛 콩(Donkey Kong, 마리오 형제와 유사한 게임)을 들 수 있다. 현재는 리더보드에 자신의 고득점을 인증받기 위해 치팅을 방지하기 위해 공인된 기기에서 게임을 하고, 플레이 과정을 녹화해야 한다. 그러나 도넛 콩이 검증 가능한 게임이라면, 플레이어는 격리된 환경에서 경쟁할 수 있다. 고득점은 단순히 게임에 증명서를 제출해 검증받기만 하면 된다. 이 방법은 플레이어가 집에서 편안하게 도넛 콩의 왕으로 등극할 수 있게 해주며, 게임 녹화가 필요 없다!
현재로서는 독립형 zkVM에서 전체 게임을 실행하는 것은 여전히 도전 과제다. 이 문제를 해결하기 위해 Dojo 생태계는 복잡성을 줄여 프로세스를 단순화하려 노력하고 있다. Tonk 같은 팀은 검증 가능한 게임 분야에서 진전을 이루었으며, 그들의 두드러진 성과 중 하나는 zkVM에서 『둠(Doom)』을 구동한 것이다. 증명 비용이 낮아지고 Stwo와 같은 새로운 증명자가 등장함에 따라, 검증 가능한 게임과 애플리케이션 설계의 잠재력은 계속 커지고 있다.
우리의 검증 가능한 게임을 고립된 zkVM 안에서 실행할 필요는 없다. 대신 최소한의 참여자들로 구성된 미니 스타크넷(mini-StarkNet) 네트워크에서 게임을 실행할 수 있으며, 여전히 보안을 보장할 수 있다.
이 방법이 반드시 배타적인 것은 아니다. 예를 들어 EVM에서 온체인 게임을 실행한 후, 그 위에 카이로 기반의 게임을 추가해 핵심 게임을 강화하면서 기능을 확장할 수 있다.
왜 검증 가능한 게임을 만들어야 하는가?
MMORPG 오픈월드 게임인 『룬스크림프(RuneScape)』의 세계가 갑자기 종료되어 모든 사람의 게임 데이터가 영구히 사라진다면 어떤 일이 벌어질까? 매우 화가 난 플레이어들이 많을 것이다. 이런 일은 서버 운영을 중단하기로 결정하는 순간 언제든 발생할 수 있다. 우리는 더 나은 방법을 만들 수 있을까? 그런 일이 일어나지 않도록 『룬스크림프』처럼 풍부하고 다채롭고 강력한 세계를 창조할 수 있을까?
이 도전은 바로 현재 온체인 게임 생태계 전체가 해결하려 노력하고 있는 문제다. 영원히 존재하고 변하지 않으며 자율적인 세계를 만드는 것. 많은 팀들이 다양한 방법을 탐색하고 있으며, 이것이 바로 필요한 혁신과 실험이다.
많은 혁신이 온체인 게임에 투입되고 있지만, 우리의 초점은 카이로(Cairo)와 스타크넷 VM을 사용해 검증 가능한 게임의 기술 트리를 탐색하는 것이다. 이 글은 『룬스크림프』에서 영감을 받아, 검증 가능한 게임 개념을 실제 사례로 번역하는 것을 목표로 한다.
(전설적인 Skystrife의 채드 Kooshoba가 이더리움 이스탄불 컨퍼런스에서 한 연설 이후 이 글을 쓰게 되었다)
검증 가능한 '고블린'
고블린(goblins)이 존재하는 세계를 만들어보자. 『룬스크림프』를 예로 들어, 초기 지역인 룸브릿지(Lumbridge)와 그 주변을 중심으로 살펴보겠다:
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룸브릿지 성
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울창한 숲
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고블린
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인벤토리 아이템
검증 가능한 고블린을 위해서는 다음이 필요하다:
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고블린과 생명체의 역동적인 움직임을 시뮬레이션해 게임 세계에 생기를 불어넣는다.
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플레이어가 아이템을 줍는 즉시 인벤토리를 실시간으로 업데이트한다.
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전 세계적으로 플레이어의 진행 상황을 추적하고 저장해 일관된 게임 경험을 유지한다.
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악용을 방지하는 메커니즘을 설계해 게임의 무결성을 보장한다.
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수백만 명의 동시 접속 플레이어를 지원할 수 있는 확장성.
Web2 게임의 확장 방식
전통적인 게임 개발은 진행 관리, NPC 행동, 플레이어 상태 관리, 아이템 통제 및 규칙 시행과 같은 핵심 기능에 중앙 서버를 의존한다. 확장을 위해서는 더 많은 서버를 추가하고 게임 상태를 분할(샤딩)해 서로 다른 플레이어 그룹이 각기 다른 인스턴스의 게임 영역을 이용할 수 있도록 한다. 이는 효과적인 확장 솔루션이지만, 이러한 중앙집중화는 개발자가 최종 통제권을 가지며 서버를 종료할 수도 있다는 의미다. 그래서 온체인 게임 산업이 탄생한 것이다. 신뢰 없이도 가능한 『룬스크림프』를 만들기 위해서 말이다…
전통적인 블록체인 방식
중앙 서버의 기능을 전통적인 블록체인 방식으로 재현하려 할 때, 이론상 가능하지만 몇 가지 제약 때문에 실제로는 비실용적이며 수천 명 이상의 동시 사용자까지 확장하는 것이 거의 불가능해진다:
거래 검증
거래 또는 플레이어 행동은 네트워크 내 여러 노드에 의해 검증되고 처리되어야 한다. 이 방법은 처리 과정을 복제하고 합의를 사용해 시스템이 파괴되기 어렵게 만들므로 보안을 보장하지만, 거래 처리 속도(TPS)에 큰 병목 현상을 초래한다. 물론 거의 모든 2단계(L2) 기술처럼 단일 중앙 시퀀서를 사용하면 이를 회피할 수 있지만, 더 많은 신뢰 가정을 요구하게 된다.
초당 거래 수(TPS)
블록체인 VM 상의 TPS 제한은 게임이 플레이어 행동을 처리하는 능력에 영향을 준다. 플레이어 수와 그들의 행동이 블록체인의 TPS 용량을 초과하면 대기열이 생기고 수수료가 급등하며 플레이어 경험은 악화된다. 이는 사실상 단일 블록체인 시퀀서가 관리할 수 있는 동시 플레이어 수를 제한한다. 이러한 제약을 극복하기 위해 이더리움은 롤업 중심 로드맵을 추진하며 실행을 롤업 계층으로 이전한다.
롤업에서 게임 세계를 실행하면 확장성이 크게 향상되지만, zk 증명이 없다면 여전히 대규모 합의 메커니즘 또는 광범위하게 불안정할 수 있는 신뢰 가정에 의존하게 되며, 이는 위험을 초래한다. 따라서 zk가 확장을 위한 궁극적 해결책으로 여겨지지만, 아직 완전히 실현되지는 않았다.
(OP 계층과 비교한 ZK 계층의 신뢰 가정. ZK는 참여도가 낮아도 여전히 강력하며, 미니 ZK 롤업이 가능하다)
검증 가능한 접근법 - 재귀 증명과 다중 계층 아키텍처 사용
모든 블록체인의 목표는 사용자가 자신의 행동에 대해 절대적인 신뢰를 갖도록 하는 것이다. 이 원칙은 업계에서 자주 망각된다. 만약 우리가 신뢰 없는 시스템을 만들지 않는다면, 우리의 노력이 무슨 의미가 있겠는가? 차라리 기능 면에서 탁월한 중앙 서버에 의존하는 것이 낫지 않겠는가?
우리의 『룬스크림프』 세계에서는, STARKs가 개척한 재귀적 확장을 활용할 것이다. Tarrence는 이 주제에 대해 깊이 있는 글을 썼으며, 2단계, 3단계에서 최소한의 신뢰 가정을 유지하기 위한 재귀 증명의 중요성을 강조했다.
우리의 세계에서는 재귀 증명을 활용해 세계를 확장하고 샤딩하면서, 누구든지 처치한 고블린이 진짜 고블린임을 보장할 수 있다.
간단한 도식:
아키텍처 분석
L1 이더리움
최종 상태를 여기서 결정한다. 누구라도 원한다면 L2를 재구성할 수 있다. 이것이 진정한 모든 롤업이 하는 일이다.
L2 스타크넷
L3의 상태를 여기서 결정한다. 누구라도 원한다면 L3를 재구성할 수 있다. 우리가 전체 세계 상태를 유지하는 장소다.
L3 Realms World 또는 기타 L3
플레이어의 전역 상태를 지원하는 고성능 실행 계층이다. 여기서 룸브릿지 샤드의 최종 상태를 저장한다. 필요할 때 새로운 샤드를 빠르게 생성하고 플레이어의 잔액을 복구할 수 있도록 한다.
일시적인 룸브릿지 샤드
"일시적(temporary)"은 임시적이라는 뜻이며, 각 플레이어의 게임 상태를 효율적이고 안전하게 관리하는 것이 중요함을 강조한다. 이는 모든 플레이어에게 가장 중요한 관심사다. 체인 샤딩을 채택해 각 샤드를 최대 30명의 플레이어로 제한한다. 이것은 이론적인 숫자이며 더 높을 수 있지만, 관리 가능한 예시로 삼았다. 이렇게 하면 전통적인 서버 구조를 반영하되 중요한 강화 요소가 있다. zk 증명을 사용해 상태 변경의 무결성을 보장하는 것이다. 이를 통해 수천 개의 조각으로 수평 확장하면서 플레이어의 성능을 희생하지 않는다.
이 방법을 『룬스크림프』에 적용하기
전통적인 게임 서버에서 수평 확장 개념을 사용하는 것처럼, 우리는 여기서 유사한 전략을 채택한다. 게임 세계를 더 작은 조각들로 나누어 시스템이 효과적으로 확장되어 수백만 명의 동시 사용자를 수용할 수 있도록 한다.
전통적인 게임 서버와 이 방법의 핵심 차이점은 플레이어가 자신의 게임 상태에 대해 완전한 통제권을 가지므로 더 큰 자율성과 보안을 보장한다는 점이다. 모든 상태는 재구성 가능하다!
예시
플레이어가 룸브릿지에 도착하면 용량이 정해진 일시적 체인에 배정되어 최대 29명의 다른 플레이어와 상호작용할 수 있으며, 빠르고 저렴한 거래를 통해 고성능을 보장한다. 이제 좀 더 깊이 들어가 보자:
숲, 나무 자원 등
이 일시적 체인을 통해 플레이어가 숲으로 이동하는 것을 추적하고, 일정 수준의 물리 이동을 실행할 수 있다. 우리는 이 샤드가 제공하는 저렴한 컴퓨팅 능력을 활용한다. 이후 나무를 베어 자신의 잔액에 추가하고 플레이어 진행 상황을 진전시킬 수 있다.
고블린과 기타 하급 몬스터
고블린은 시퀀서 상의 내장 게임 시계를 통해 효과적으로 시뮬레이션할 수 있다. 게임 시계가 틱할 때마다 시퀀서는 상태와 위치를 진행시키며, 누군가 나타나 처치할 때까지 유지된다. 원한다면 이 위에 상당한 샤딩 대역폭을 사용할 수 있다. 플레이어 수를 제한했으므로 NPC의 이동을 극대화할 수 있기 때문이다.
몬스터 드랍 또는 산개된 다양한 아이템
아이템은 줍혀 인벤토리 잔액에 저장할 수 있다. 플레이어가 세션을 종료하면, 이 아이템들은 전역 상태에 저장된다. 이 값은 일시적인 것이 아니라 L3에 저장되어 다음 세션에서 사용할 수 있다.
게임 종료
게임 세션 종료 시, 플레이어 상태는 L3로 되돌려져 전역 상태에 보존되며, 다음 지역이나 세션을 준비한다. 이후 스타크넷 L2에서 검증되고, 그 후 L1에서 검증되면서, 효과적으로 검증 가능한 공정한 『룬스크림프』를 구축한다.
Q&A
우리가 구축 중인 전체 스택은 오픈소스다. dojo 디스코드에 가입하거나 직접 코어 개발에 기여하자.
질문 1: 그럼 이런 계층들 사이의 브리징은 어떻게 하나요? 플레이어에게 악몽이 아니에요?
네, 현재 브리징에는 문제가 있습니다. 하지만 스타크넷 생태계에서 이미 명확한 해결책이 사용되고 있으며, 곧 다른 2단계에서도 사용 가능할 예정입니다. 이를 저장 증명(storage proofs)이라고 합니다. 네, 제 트윗을 삽입하고 있습니다. 2부에서 이 내용을 다룰 것입니다.
질문 2: 왜 다른 방법이 아니라 재귀 증명과 일시적 체인을 선택했나요?
명확히 하자면, 이는 Dojo, Cartridge, Realms 생태계가 상상하는 세계를 확장하기 위해 채택한 방법이다. 이것이 유일한 방법은 아니며, 다양한 방법을 탐색하는 것은 유익하다. 내가 아는 가장 똑똑한 사람들 중 일부도 이 분야의 가장 어려운 문제들을 해결하고 있으며, 그들의 작업은 반드시 주목할 가치가 있다.
Lattice - OP 플라즈마와 Redstone 결합으로 매우 저렴한 거래 실현.
Playmint - 빠른 게임 플레이를 위한 독특한 옵티미스틱 엔진.
PoP - 전용 EVM 샤딩.
Argus - 맞춤형 EVM 게임 샤딩.
Curio - 수정된 EVM 서버 방식.
수백만 명의 동시 접속 플레이어를 지원하는 자유롭고 개방된 『룬스크림프』를 만드는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 그러나 온체인 게임 산업의 집단 지혜와 창의성은 강력한 힘이다. 그러므로 앞으로 12~24개월 내에 그러한 게임이 등장할 것으로 기대하는 것은 합리적이다. 『룬스크림프』로 돌아갈 시간이다. 아니면 더 적절하게 말해, RealmScape의 새벽을 맞이할 시간이다.
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