샤딩 기반 L2? 「=nil;」가 L2 상태 조각화에 대한 새로운 해답을 제시하는 방법

2024.04.15

샤딩 기반 L2? 「=nil;」가 L2 상태 조각화에 대한 새로운 해답을 제시하는 방법

샤딩은 죽었고, 샤딩이 만세다.

2024.04.15 - 04:12:37

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

샤딩은 죽었고, 샤딩이 만세다.

글: Avi Zurlo, =nil; 재단

번역: Alex Liu, Foresight News

이더리움이 롤업 중심의 로드맵으로 전환함에 따라 모듈화 확장 설계가 급속도로 증가했다. 이는 초기에는 성공적이었으며 100달러 이상이던 가스 수수료를 없애고 완전히 새로운 애플리케이션 설계를 가능하게 했다. 그러나 불과 몇 년 만에 이더리움과 그 롤업들은 새로운 핵심 문제에 직면하고 있다: 상태 단편화(state fragmentation)다.

근본적으로 상태 단편화는 확장성 문제다. 최근 모듈화 커뮤니티는 기존 롤업들을 하나의 통합 시스템으로 병합하는 미들웨어 솔루션을 추진해왔으며, 표면적으로는 블록체인 확장을 위한 성배라 할 수 있는 수평적 확장을 달성한 것으로 보인다. 그러나 이러한 솔루션들은 중대한 타협을 요구한다. 한 세대의 새로운 이더리움 L2가 기본 원칙에서부터 확장성을 다시 고민하며, 수직 및 수평 확장 기술을 모두 활용하여 궁극적인 성능을 제공하고 있다.

두 가지 확장 방향

블록체인 확장에는 두 가지 주요 방향이 있다:

수직 확장(Vertical scaling): 개별 노드의 리소스를 늘리는 것. 솔라나(Solana)의 확장 철학으로, 하드웨어 활용도를 극대화하면서 VM(가상 머신) 동작을 병렬화하는 것을 목표로 한다.
수평 확장(Horizontal scaling): 작업 부하를 여러 서버에 분산시키는 것. 네어(Near)와 이더리움(Danksharding)과 같은 샤딩 L1 블록체인이 채택한 접근법이다.

롤업은 종종 이더리움의 수평 확장 방안으로 잘못 이해된다. 그러나 각 롤업은 각각 자체 장부(ledger)에 의해 정의되며, 이는 곧 롤업이 이더리움과 독립된 시스템이라는 의미다. 데이터베이스 확장의 기본 원리를 무시한 결과, 이더리움 생태계는 여전히 존재하는 문제인 상태 단편화를 해결해야 하는 상황에 직면하게 되었다.

현재의 도전 과제

L2 간의 상태 단편화는 이미 이더리움의 주요 문제로 부상했다. 이 문제는 세 가지 측면에서 나타난다:

수십 개(혹은 수백 개)의 이더리움 연결 L2들이 특정 애플리케이션 인프라를 위해 개발되면서 전체 네트워크의 상태 공유 효과(네트워크 효과)가 훼손되고 있으며, 이는 유동성과 사용자 분포에 부정적인 영향을 준다.
상호 운용성 표준과 사회적 조율의 복잡성이 결합되면서 28억 달러 이상의 자산이 유출된 크로스체인 브릿지 해킹 사건의 촉매제가 되었다.
객관적으로 더 열악한 개발자 및 사용자 경험. 개발자는 복잡한 네트워크 추상화 기술을 사용하지 않으면 안 되며, 그렇지 않으면 사용자들은 자산의 크로스체인 이동, 지갑 네트워크 관리, 다양한 가스 토큰을 사용하는 복잡한 다중체인 상호작용에 직면하게 된다.

동시에 이러한 문제들은 점점 악화되고 있다. 기존 인프라의 제약 때문에 가격에 민감한 애플리케이션은 낮은 거래 수수료를 유지하기 위해 고립된 상태를 유지할 수밖에 없다. 다음 사이클이 다가오면서 악순환이 발생할 가능성이 크다. L2의 혼잡 수수료가 증가함에 따라 더 많은 개발자들이 애플리케이션 맞춤형 인프라를 선택할 수밖에 없게 되고, 이는 보편적인 상태 단편화 문제를 더욱 심화시킨다. 몇 년 후, L2가 상태 단편화 문제를 해결하지 못해 이더리움 생태계 내 애플리케이션의 주도권을 상실하는 일도 놀랍지 않을 것이다.

상태 단편화 해결 방안

상태 단편화는 근본적으로 확장성 문제다. 조합 가능성(composability)을 해치지 않으면서 확장하려면, 그 책임은 L2에 있다. L2는 확장 문제를 해결하기 위해 두 가지 접근법을 취할 수 있다:

역방향 접근: 기존 롤업들을 하나의 단일 시스템으로 병합하여 '수평 확장'을 실현하는 방법.
초기부터 다시 설계: 처음부터 확장 가능한 L2를 재설계하는 방법.

역방향 접근

첫 번째 접근법은 기존 L2 생태계에서 꽤 인기가 있다. 미들웨어를 사용해 여러 롤업을 통합함으로써 이론상 하나의 단일 시스템을 구축하는 것이다. 실제로 이러한 솔루션들은 공유된 합의 메커니즘을 통해 서로 다른 롤업 간의 통신을 가능하게 한다. 여기에는 공유 정렬기(shared sequencer), 공유 증명기(shared prover), 그리고 다양한 L3 아키텍처가 포함된다.

이러한 솔루션에 집중하는 팀들과 프로젝트들은 강력하지만, 미들웨어 중심으로 L2의 확장 문제를 해결하려는 시도는 다음과 같은 중대한 타협을 수반한다:

최약체 사슬이 병목: 네트워크의 보안성과 성능은 전체 스택 중 가장 약한 부분에 의해 결정된다.(양동이 효과)
분열된 개발 환경: 미들웨어는 서로 다른 환경을 연결할 수 있지만, 분열된 개발 경험을 개선할 수는 없다.
전체 사회적 조율 필요: 기존 롤업들을 통합하기 위해서는 수백(또는 수천) 명의 이해관계자들이 최선의 실천 방안에 대해 합의해야 한다.

더욱 중요한 것은, 이러한 접근이 L2 팀들의 주의를 산만하게 만들어 혼잡 수수료 가격 책정이나 단일 참여자에 의한 검열 등 해결되지 않은 핵심 문제들에 대한 집중을 어렵게 한다는 점이다. 이러한 문제들은 막대한 엔지니어링과 연구 노력이 필요하다.

처음부터 시작하기

이더리움 L2는 롤업 노드의 실행 환경을 변경함으로써 수직 확장을 달성하고, 하드웨어 활용도를 높일 수 있다. SVM과 MoveVM을 각각 사용해 롤업을 구축하는 Eclipse와 Movement Labs가 대표적인 예시다. 이러한 방식은 단기적으로 확장성을 크게 개선할 가능성이 있다. 하지만 이더리움 개발자들이 새로운 기술 스택을 채택해야 한다는 부담이 따른다.

또 다른 방법은 (재)도입된 실행 샤딩(execution sharding)을 통한 수평 확장으로, 새로운 노드 추가를 통해 네트워크를 확장할 수 있게 해준다. 이 접근법은 탈중앙화를 촉진하며 더 높은 이론적 확장 한계를 가지며, 필요한 경우 수직 확장 최적화도 가능하다. 이러한 장점을 감안해, =nil; 재단은 샤딩된 L2인 =nil;를 설계했다.

=nil;는 이더리움의 핵심 가치인 탈중앙화, 검열 저항성, 허가 없는 접근성을 유지하도록 최적화되었다. =nil;는 zkSharding이라는, 검증 가능한 샤딩 아키텍처의 첫 번째 신규 설계 기반 위에 구축되었다. 이는 위에서 언급한 수평 확장 방식의 특징을 단일 통합 개발 환경과 결합함으로써, 개발자가 단일 네트워크에서 수천 개의 롤업에 접근할 수 있도록 한다. 무엇보다 =nil;는 트랜잭션 피크 시간에도 불구하고 신뢰할 수 있는 낮은 거래 수수료를 보장한다.

또한 =nil;는 상태 접근 수요에 따라 상태를 동적으로 분할 및 병합함으로써 혼잡 수수료 문제를 해결한다. 이러한 동적 동작 덕분에 =nil;는 지속적으로 낮은 거래 수수료(<0.01달러)를 유지할 수 있다. 요약하자면, =nil; 재단의 사명은 이더리움의 핵심 가치와 L2 실행 요구사항에 더 잘 부합하는 이더리움 L2 확장 대안 경로를 제공하는 것이다.