스타크넷 만자 연구 보고서: 축적된 잠재력을 바탕으로 한 장기주의자의 천 리 길

2024.05.18

스타크넷 만자 연구 보고서: 축적된 잠재력을 바탕으로 한 장기주의자의 천 리 길

Starknet의 기술적 장점을 쉽게 알아보고, ZK(제로 지식) 증명 과정을 간단히 설명해 보겠습니다.

2024.05.18 - 02:32:13

Starknet

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

Starknet의 기술적 장점을 쉽게 알아보고, ZK(제로 지식) 증명 과정을 간단히 설명해 보겠습니다.

글: Biteye 핵심 기여자 Anci

편집: Biteye 핵심 기여자 Crush

웹3 세계의 다른 시끄러운 내러티브들과 비교해 볼 때, ZK 분야는 오랫동안 지루하고 힘들지만 의미 있는 기반 인프라 구축을 상징해왔다.

마치 어려운 수행과 같았는데, 안에 있는 사람들은 고군분투하며 탐구하고, 밖에 있는 사람들은 안개 속에서 희미하게만 보인다.

다행스럽게도 최근 2년간 ZK의 발전 속도는 예상을 크게 뛰어넘었으며, ZK Rollup의 양대 강자인 ZkSync와 Starknet은 성능과 비용 측면에서 모두 큰 진보를 이루었다.

이더리움 EIP-4844 업그레이드 이후 ZK Rollup은 OP Rollup과의 경쟁 구도에서도 점차 우세를 점하고 있다.

더욱 고무적인 것은 과거의 경쟁자였던 StarkWare와 Polygon Labs가 협력하여 ZK의 최첨단 기술을 대표하던 STARK 프로토콜을 업그레이드하고, 공식적으로 Circle STARK를 출시함으로써 ZK 증명 능력에 또 한 번의 도약을 가져왔다는 점이다.

작년의 글(L2 서머 시즌 도래? StarkNet 기술 원리 및 생태계 완벽 정복)을 읽고 Starknet의 뒷면에 숨겨진 신비한 ZK 증명 과정에 대해 더 깊이 이해하고 싶지만, 각종 두려운 수학 공식과 복잡한 기술 흐름 때문에 망설이고 있다면, 이 글을 따라 ZK에 관한 몇 가지 핵심 문제들을 살펴보자.

우리는 귀찮은 수학 부분은 피하면서, 그 위에서 Starknet의 기술적 장점, 특히 최근 발표된 중대한 돌파구에 대해서 논의할 것이다.

01 우선 ZK부터 시작하자

ZK는 하나의 라벨이자 제로지식 증명 시스템(Zero Knowledge Proof Systems)의 약자이다.

현재 주목받는 학문처럼, ZK 증명은 어떤 정보도 노출하지 않으면서도 특정 사실을 증명하는 신비한 전설과 같다.

이렇게 이상적인 목표를 어떻게 실현할 수 있을까? 여기서 우리는 학생이라면 누구나 익숙한 상황에 비유해보자.

일반적으로 학생이 자신의 학업 능력을 입증하고자 할 때 가장 간단한 방법은 성적표를 제출하는 것이다. 시험 시스템이 유효하고 공정하다는 전제 하에, 가중 평균이 A인 성적표는 학생의 학업 수준을 입증해주며, 구체적인 학업 내용을 보여주지 않고도 된다.

ZK 증명 과정 역시 매우 유사하다. 간단히 말하면, 그 핵심 구성원은 두 부분으로 나뉜다: 증명자(Prover)와 검증자(Verifier).

증명자는 마치 학교의 시험 시스템과 같아서 일정한 절차를 통해 학생에게 성적표를 생성하며, 이를 통해 학생의 학문적 역량을 입증한다. 그리고 이를 검증자 역할을 하는 부모나 회사에 제출한다. 부모나 회사는 성적표를 통해 학생의 능력을 검증한다.

여기서 알 수 있듯이, 전체 증명 과정 중 가장 어려운 부분은 바로 증명자가 증명을 생성하는 과정이다. 구체적인 ZK 증명에서는 이를 두 단계로 나눌 수 있는데, 산술화(arithmetization)와 다항식 커밋(polynomial commitment)이다.

1.1 산술화

산술화란 복잡한 증명 문제를 대수 문제로 변환하는 것을 말하며, 구체적으로 우리가 증명하고자 하는 '위트니스(Witness)'를 일련의 다항식 제약(Polynomial Constraints)으로 바꾸는 것이다. 이는 마치 학생의 학문 역량을 시험을 통해 일련의 점수 성적으로 전환하는 것과 같다.
Witness(위트니스): 위트니스란 일반적으로 오프체인 계산의 원본 데이터를 말하며, 트랜잭션 데이터, 계정 상태 데이터, 중간 계산 결과 등을 포함한다. 거래의 유효성을 입증하기 위해 사용되지만 공개하고 싶지 않은 개인정보이다.
Polynomial Constraints(다항식 제약): ZK 증명 과정에서 해야 할 일은 복잡한 문제를 수학 문제로 전환하는 것이며, 수학적 증명 방식의 핵심은 적절한 다항식을 찾는 것이고, 결국 자신이 실제로 그 다항식을 찾았음을 입증하는 것이다. 다항식 제약이란 바로 이 다항식이 만족해야 하는 조건을 말한다.

1.2 다항식 커밋

다항식 커밋은 구체적인 수학적 증명에서, 산술화 단계에서 생성된 모든 제약 조건을 만족하는 다항식(Polynomial)을 찾았음을 입증하는 것이다.

만약 다항식 증명이 유효하다면 수학적 증명은 성공한 것이며, 우리가 증명하고자 했던 문제가 성립함을 의미한다. 이 과정은 마치 우리가 최종적으로 가중 평균 점수 또는 성적표를 도출하여, 학생의 성적이 모두 A임을 보장함으로써 학생의 학문 능력이 뛰어남을 입증하는 것과 유사하다.

하지만 현실에서 한 장의 성적표가 개인의 학문 능력을 정확하게 표현한다고 보기 어려울 수 있다. 인간의 시험 시스템에는 여전히 너무 많은 허점과 통제 불가능한 요소들이 있기 때문이다.

하지만 ZK의 세계에서는 명확한 수학과 공개적이고 투명한 절차를 활용함으로써 이러한 이상이 실현되고 있다(스마트 계약과 블록체인이 공정성과 투명성을 보장하는 것과 마찬가지로).

02 SNARK vs STARK

SNARK와 STARK는 현재 가장 널리 사용되는 두 가지 ZK 증명 프로토콜이며, 각각 ZkSync와 Starknet이 사용하는 기본 프로토콜이기도 하다.

비슷한 이름과 같은 분야에 속해 있어 자주 비교되곤 한다. 하지만 비교에 앞서 두 인물의 등장을 통해 역사적 관점에서 이 두 프로토콜이 구축한 ZK 증명 시스템을 더 잘 이해해보자.

2.1 Groth와 SNARK

Jens Groth은 UCL 컴퓨터학과 교수(현재 명예 교수, 현재는 Nexus의 수석 과학자로 zkVM 분야 담당)이다.

이 사람은 2009년부터 매년 다수의 제로지식 관련 논문을 발표하며 높은 생산성을 유지해왔다. ZK 분야에서 흔히 듣는 Groth09, Groth10 등의 명칭은 바로 그의 이름과 발표 연도에서 유래한 것이다.

(참고: 일반적으로 논문 제목이 길고 난해하기 때문에 학계에서는 저자의 이름+연도 방식으로 중요한 논문을 줄여 부르는 경우가 많다. 예를 들어 STARK의 기초를 다진 BBHR18, Zcash에서 사용하는 PGHR13 등은 여러 저자들의 성의 첫 글자를 조합한 후 연도를 붙인 것이다. Groth처럼 한 사람이 이름 전체를 차지하며 연도별로 순차적으로 명명되는 경우는 매우 드물다.)

가장 유명한 연구로는 다음 두 가지가 있다:

【Groth10】Short Pairing-based Non-interactive Zero-Knowledge Arguments: 완전한 비상호작용 증명 방안을 제시했으며, SNARK의 이론적 선구자로 여겨진다.
【Groth16】On the Size of Pairing-based Non-interactive Arguments: Groth10의 기반 위에서 증명 크기를 간소화하고 검증 효율을 높였으며, 오늘날까지 널리 사용되고 있다.

바로 Gorth의 연구 성과를 바탕으로 SNARK는 발전하고 완성되었다.

SNARK는 Succinct Non-interactive Argument of Knowledge의 약자로, 간결한 제로지식 증명 시스템이다. 그 뛰어난 실용성 덕분에 ZK는 암호화폐 분야에 빠르게 적용될 수 있었다.

2.2 Eli Ben-Sasson과 STARK

흥미롭게도 암호화폐에 최초로 SNARK를 적용한 프로토콜 Zerocash의 공동 창립자 중 한 명이 바로 Eli Ben-Sasson이다—나중에 StarkWare의 공동 창립자가 되고, STARK의 발명자 중 한 명이 된 인물이다.

뿐만 아니라, 젊은 시절의 Eli Ben-Sasson은 SNARK 프로토콜의 실용화를 적극적으로 추진하였으며, 2013~2014년에 걸쳐 논문을 잇달아 발표하며 SNARK의 구조를 제안하고 최적화함으로써 실용성과 효율성을 높이고, SNARK가 광범위한 관심과 활용을 받는 데 기여하였다.

하지만 아마도 SNARK가 직면한 어려움을 너무 잘 알고 있었기에, 2018년 Eli Ben-Sasson 등은 【BBHR18】Scalable, transparent, and post-quantum secure computational integrity를 발표하며 STARKs 증명 시스템을 공식적으로 제안하였고, 이는 ZK Rollup에 더욱 완벽한 해결책을 제공하였다.

STARK—Scalable Transparent Argument of Knowledge—는 대량 증명 시에 장점을 가지며, 전체 증명 과정이 투명하고 신뢰할 수 있는 제3자에 의존하지 않으며 양자 공격에 대한 내성을 갖춘 보안 수준을 제공한다.

(참고: 영웅담 스토리는 언제나 인기가 있지만, 어떤 업적도 한 사람의 힘만으로 이루어지는 것은 아니다. 오히려 SNARK든 STARK든 수많은 과학자들의 공동 노력의 결과물이다. 우리는 일부 인물을 특별히 언급하는 것이 이 ZK의 핵심 발전사를 좀 더 생생하게 전달하기 위한 것일 뿐이다. Groth처럼 뛰어난 인재라도 KZG(Aniket Kate, Gregory Zaverucha, Ian Goldberg) 등의 연구 성과 위에서야 비로소 자신의 논문을 실현할 수 있었으며, STARK를 제안한 저자들도 각각 뛰어난 재능을 지닌 사람들이었다. 추후 계속해서 깊이 파볼 예정이다.)

2.3 SNARK vs STARK

그렇다면 Eli Ben-Sasso가 왜 새로운 길을 걷기로 결심했을까? SNARK는 또 어떤 어려움에 직면해 있는가?

2.3.1 투명성

위 질문에 답하기 전에 먼저 다른 질문에 답해보자: 암호화 분야에서 무엇이 가장 비싼가?

나카모토 씨의 답변은 —— ‘신뢰’다.

SNARK는 바로 이 민감한 영역을 건드렸다. SNARK는 다항식 커밋 과정에서 KZG 방법을 사용하는데, KZG 커밋은 신뢰할 수 있는 설정(Trusted Setup)을 필요로 하며, 이를 통해 공통 참조 문자열(Common Reference String, CRS)을 생성하고, 증명 및 검증 과정에서 필요한 키를 생성한다.

다시 성적표 예시로 돌아가보면, 부모나 회사가 평균 A라는 성적표를 보고 학생의 학업 능력이 뛰어나다고 판단할 수 있는 이유는, 우리 모두가 학업 능력의 등급 순서가 A, B, C, D임을 인정하기 때문이다. 이 기준 아래에서야 A 성적이 의미를 갖는다.

하지만 만약 학교의 평가 시스템이 해킹되어 학업 능력 순서가 C, A, B, D로 바뀐다면 어떻게 될까? 원래 C를 받은 학생이 우등생으로 간주되어 우선 채택될 수 있다. 이렇게 되면 잘못된 판단이 발생한다.

따라서 이 공동으로 인정된 기준의 보안성이 얼마나 중요한지 알 수 있다. 어두운 숲 법칙을 따르는 암호화 세계에서는 이 Trusted Setup이 큰 위험 요소가 된다.

이것을 알고 있음에도 불구하고 왜 SNARK는 여전히 KZG 방식을 고집할까? 그 이유는 KZG를 사용하면 최종 증명의 크기가 매우 작아지기 때문이다. SNARK의 'S'가 무엇을 의미하는지 기억하는가? Succinct(간결함)!

작은 크기의 증명은 너무나 큰 유혹이다. 특히 이더리움 캔쿤 업그레이드 이전에는, 간결한 증명 크기가 SNARK에 더 나은 실용성과 효율성을 제공했고, 오랫동안 더 많은 프로젝트에서 받아들여졌다. 그래서 어디를 보든 트레이드오프(trade-off)가 존재한다.

다시 STARK로 돌아와서, '비신뢰형(Non-Trusted)'이라는 어려운 문제를 해결하기 위해 STARK는 FRI(Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs) 방법을 사용하여 다항식 커밋을 수행한다.

구체적으로, FRI 방법은 다항식을 리드-솔로몬(Reed Solomon) 인코딩하여 메를크 트리(Merkle tree) 형태로 저장하고, 오라클(Oracle)을 통해 검증자와 증명자 간의 다단계 상호작용을 완료함으로써 검증 가능성과 투명성(transparency, STARK의 'T')을 실현한다.

(참고: 여기서 오라클은 웹3 세계에서 흔히 보는 중심화 혹은 반 중심화된 오라클이 아니라, 검증자와 증명자가 프로토콜 규칙에 따라 로컬에서 시뮬레이션하는 탈중앙화된 가상 개체이며, 일종의 상호 증명 메커니즘이다.)

성적표 예시를 다시 들자면, STARK 시스템의 다항식 커밋 과정을 블록체인 상에 구축된 평가 시스템으로 볼 수 있으며, 블록체인 기술을 통해 전체 시스템의 공정성과 투명성을 보장한다고 할 수 있다.

또한 STARK 증명에서는 검증자와 증명자가 공통의 무작위 비컨(Random Beacon)을 사용하여 상호작용 과정을 시뮬레이션하고, 이를 최종적으로 하나의 완전한 증명으로 패키징하여 비상호작용 증명을 실현함으로써 더 나은 실용성과 비동기성을 확보할 수 있다.

2.3.2 확장성

STARK의 발전은 대규모 복잡한 연산 문제 처리에서의 범용성과 유연성뿐 아니라, 증명 규모가 커질수록 평균 증명 크기가 감소하여 네트워크 효과를 형성한다는 점, 즉 'S'가 의미하는 Scalable(확장성)에도 나타난다.

SNARK가 R1CS를 중심으로 한 회로 계산 방식을 사용하여 산술화를 수행하고, 문제마다 회로를 새로 설계해야 하는 것과 달리, STARK는 AIR(Algebraic Intermediate Representation) 방법을 사용한다. 이는 범용적인 머신 컴퓨팅 방식으로, 상태 전이 방정식을 통해 서로 다른 상태를 연결하며 거의 모든 계산 문제를 일련의 다항식 제약으로 추상화할 수 있다.

또한 STARK는 FRI 방법을 사용하여 다항식 증명을 생성할 때 재귀적 구조를 이용해 다항식의 차수를 점차 낮추므로, 증명 크기의 증가는 문제 규모 증가보다 훨씬 느리게(로그 수준) 진행된다. 따라서 대규모 연산 처리 시에 현저한 장점을 갖는다.

성적과 시험 예시로 돌아가면, 산술화 과정을 시험으로 본다면 SNARK와 STARK는 각각 전통적인 종이 시험과 컴퓨터 기반 시험(CBT)에 비유할 수 있다.

단기적이거나 소규모 학교 입장에서는 전통적인 종이 시험이 저렴하고 빠르지만, 컴퓨터 시험은 소프트웨어와 하드웨어 준비가 필요해 보기에 비싸고 번거롭다.

하지만 전 세계 규모의 대규모 시험 기관 입장에서는 컴퓨터 한 대로 다양한 종류와 수준의 시험을 치를 수 있고, 문제은행의 다양성과 무작위성이 더 이상 매번 시험마다 교사가 문제를 출제할 필요가 없어져 인력 비용을 크게 절감할 수 있다.

장기적으로 보면, 시험 응시자 수가 누적됨에 따라 소프트웨어와 하드웨어 투자 비용도 크게 분산된다.

2.3.3 양자 공격 저항성

'S'와 'T'의 성취 외에도 STARK는 양자 저항성 해시 함수(Rescue 해시, 일반적으로 양자 이후 보안으로 간주되며, 전통적인 SHA-256 해시 함수는 양자 컴퓨팅 환경에서 취약할 수 있다고 여겨짐), 보안성 대수 문제(SNARK 증명자가 증명해야 하는 복잡한 대수 문제로, 현재 양자 컴퓨터로도 해결하기 어렵다고 여겨짐) 등을 사용함으로써 양자 공격 저항성을 실현한다.

03 Circle STARK, 그 이상

여기까지 살펴보면, SNARK가 단기간 내에 빠르게 실행 가능한 필수적인 해결책임을 부정할 수 없다.

하지만 시간을 더 길게 본다면, 거래량 증가, 계산 복잡도 폭발, 그리고 점점 더 많은 사람들이 '신뢰'가 암호화 분야에서 가장 비싼 사치품임을 인식하게 되면서, STARK의 우월성은 점점 더 두드러질 것이다.

이 점은 산업계에서도 점차 드러나고 있다. SNARK를 사용하는 선두 애플리케이션 ZkSync는 Boojum 버전을 출시하며 SNARK에서 STARK로 점진적으로 전환하는 것을 탐색하기 시작했다.

또한 항상 독창적인 아이디어로 유명한 Polygon도 이미 오래전부터 STARK로 전향했으며, 올해 업그레이드된 증명 시스템 Plonky3는 Polygon Labs와 StarkWare가 공동 개발한 최신 Circle STARK 기반으로 만들어졌다.

Circle STARK는 STARK를 기반으로 한 차세대 ZK 증명 프로토콜로, 원 곡선(Circle Curve)을 영리하게 도입함으로써 소수체 M31을 증명 시스템에 성공적으로 적용하여 증명 효율을 크게 향상시켰다.

ZK 증명 시스템에서 소수체는 매우 중요한 역할을 한다. 소수체 상에서의 연산을 통해 비로소 증명이 가능해지기 때문이다.

소수체 선택은 효율성과 보안성 사이의 균형을 의미한다. 소수체가 작을수록 필요한 연산량이 줄어들고 효율성이 높아진다.

반면에 큰 소수체는 일반적으로 더 높은 수준의 보안을 의미하며, 과거에 STARK와 SNARK가 모두 큰 소수체를 사용한 이유이기도 하다.

Circle STARK의 혁신성은 원 곡선을 특별히 결합하여 M31과 같은 작은 소수체를 사용함으로써 증명 효율을 높이면서도 양자 이후 보안성을 성공적으로 보장했다는 점에 있다.

StarkWare 측은 현재 Circle STARK 기반의 차세대 증명기 Stwo를 출시하고 오픈소스로 공개했으며, Stwo의 증명 효율은 초기 증명기 Stone의 100배에 이를 것으로 예상된다.

Stwo는 고급 Cario와 완전히 호환되며, 현재 Stone 증명기를 기반으로 하는 Starknet Pover(SHARP Prover)도 미래에 Stwo를 사용할 예정이다. 이때 Starknet 생태계의 개발자와 사용자는 어떠한 조작도 필요 없이 Stwo의 성능 향상을 직접 누릴 수 있게 될 것이다.

증명 속도 향상 외에도 Polygon의 공동 창립자 Brendan Farmer는 Circle STARK의 적용이 궁극적으로 비용을 크게 낮추고 더 많은 애플리케이션 증명으로 확장될 것이라고 언급했다.

Eli Ben-Sasson은 더욱 낙관적으로, Circle STARK의 출시는 중요한 이정표라고 보며, 가장 효율적인 증명 시스템이 머지않아 등장할 것이며, 더 많은 돌파구와 개선이 계속될 것이라고 말했다.

04 Starknet, 지속적인 성능 향상

위 분석을 통해 명확히 알 수 있듯이, STARK 증명 시스템과 그 최신 업그레이드 버전인 Circle STARK는 당연히 최첨단 기술과 미래의 별이라 할 수 있으며, StarkWare의 자식과도 같은 Starknet은 ZK Rollup의 길에서 전도양양하다.

하지만 아마도 좋은 일은 시행착오를 겪기 마련인 듯, Starknet은 오랫동안 논란의 대상이 되어왔다. 그 이유는 다름 아닌 사용 경험과 비용 때문이다.

다행히도 StarkWare의 지속적인 노력 덕분에 이러한 문제들은 하나둘씩 과거가 되고 있다. 아래에서는 Starknet의 최근 몇 가지 중요한 업그레이드 성과와 로드맵에 따른 추가 계획들을 돌아볼 것이다.

4.1 V0.12

Starknet Alpha v0.12.0은 '양자 도약'이라는 코드명을 갖고 2023년 7월 메인넷에 상장되었다. 이번 최적화의 초점은 네트워크 성능 향상과 사용자 경험 개선이었다.

처리량과 지연 시간은 일반적으로 네트워크 성능을 측정하는 기준으로 간주된다. 정렬기(Rust화) 최적화와 Cario 언어 업그레이드를 통해 Starknet의 블록 실행 시간이 크게 단축되었으며, 처리량은 v0.11.0 버전의 3만 CSPS(Cairo steps per second, 초당 Cairo 스텝)에서 22만 CSPS로 급증하여 성능이 크게 향상되었다.

그동안 지속적으로 지적되어온 상호작용 경험 문제도 해결되었다. 메인넷 확인을 기다리며 평균 20분 동안 pending 상태였던 시대는 이제 역사가 되었다.

사용자는 레이어 2에서 확인이 완료되면 거래가 성공한 것으로 간주되므로, 거래 시간이 약 10초로 단축되어 경험치가 크게 향상되었다.

이번 이정표적 업그레이드는 Starknet의 TVL이 1억 달러를 돌파하고 단일 주간 상승률 43%를 넘는 데 기여했다.

4.2 V0.13

2024년 1월 출시된 v0.13.0 버전은 블록 크기를 확대하여 계산 비용을 50% 크게 낮추었고, 데이터 가용성 비용도 25% 감소시켰다.

v0.13.1은 이더리움 EIP-4844 지원을 조기에 배포하여, 캔쿤 업그레이드 후 몇 시간 내에 blob 기능을 활성화하고, 첫 번째로 사용자 수수료를 크게 낮춘 L2가 되었다.

올해 남은 기간 동안 로드맵에 따라 v0.13.2는 거래 병렬화를 지원하여 더 많은 거래를 동시에 처리하고, 네트워크 처리량을 높이며 지연 시간을 줄일 것이다.

v0.13.3은 Cairo Native를 Starknet 정렬기에 통합하여 정렬기의 성능을 더욱 향상시킬 것이다. 그 결과 네트워크 속도가 더욱 빨라질 것이다.

4.3 V0.14 및 이후 업그레이드 계획

로드맵에 따르면, 기대를 모으는 Volition 기능은 v0.14.0 업그레이드에서 도입될 예정이다.

현재 이더리움 상의 데이터 가용성 저장(Data Availability, DA)은 Starknet 네트워크에서 대부분의 가스 비용을 소비하고 있으므로, 이더리움 상의 DA 저장 비용을 낮추는 것이 비용 절감의 핵심이다.

Volition은 개발자가 일부 데이터를 Starknet L2에 저장하도록 허용하고, 해당 데이터의 상태 루트(root)를 최종적으로 이더리움 L1에 제출할 수 있게 한다. 이를 통해 L1의 DA 저장 비용을 크게 줄이고, 비용 절감 목적을 달성한다.

v0.14.0 버전은 또한 애플리케이션 재귀(Applicative Recursion) 방식을 도입하여, 여러 블록의 L1 풋프린트(Layer 1 footprint, Starknet 운영을 지원하기 위해 이더리움 상에 저장 및 처리되어야 하는 데이터와 계산 작업)를 한 번에 일괄 처리함으로써 비용을 절감할 계획이다.

https://community.starknet.io/t/upcoming-feature-starknet-applicative-recursion/113868

현재 starknet의 각 블록은 전용 증명을 가지고 있으며, 각 블록은 이더리움 상에서 고정된 운영 비용을 지불해야 한다. 따라서 네트워크는 종종 블록 비용을 분담하기 위해 충분한 거래량을 모은 후에야 블록을 패키징한다.

이는 블록 생성 시간의 불확실성과 블록 비용 이용 효율의 비효율성을 초래한다. 애플리케이션 재귀가 도입되면 검증기는 여러 블록을 함께 패키징하여 증명할 수 있으므로, 블록 생성 시간을 단축하고 비용을 분담할 수 있다.

또한 Starknet은 기술적으로 더 많은 DA 압축 방안을 탐색하여 비용 절감을 도모할 예정이다.

05 생태계 구축

5.1 현황

성능의 안정적인 향상과 비용의 지속적인 감소에 따라, 현재 Starknet 상의 생태계 구조는 이미 완성 단계에 접어들었다.

기반 인프라 측면에서, 에이전트 X와 브라보스(Braavos)는 자체 관리형 스마트 지갑 프로젝트로서 보안성을 보장할 뿐 아니라 starknet의 네이티브 계정 추상화(account abstraction)에 맞춰져 웹3 세계의 입구로서 사용자에게 우수한 상호작용 경험을 제공한다.

크로스체인 브릿지 분야에서는 원생 브릿지인 StarkGate가 중심을 잡고 있으며, 오르비터 파이낸스(Orbiter Finance), 미니브릿지(MiniBridge), 라이노 파이낸스(rhino.fi) 등 전문 브릿지 프로젝트들도 참여하고 있다.

DID 분야의 선두 프로젝트인 Starknet.id는 이더리움에서 ENS가 수행하는 역할을 담당하며, 사용자가 NFT를 주조하여 Starknet 체인상 신원과 통행증으로 사용할 수 있도록 지원한다.

전통적인 빨간 바다인 DeFi 분야에서도 현재 Starknet 상에서 노스트라(Nostra), 에쿠보(Ekubo), zkLend, ZKX, 카마인 옵션(Carmine Options) 등 선두 프로젝트들이 성장하고 있으며, Dex, 스테이킹, 대출, 선물거래 등 주요 분야에서 빠르게 점유율을 확보하는 동시에 각 DeFi 프로젝트들은 제품 혁신에도 힘쓰고 있다.

예를 들어 ZKX는 게임화된 인터페이스와 DAO 거버넌스 구조를 통해 독특한 자율 지속 선물거래소를 만들었다.

에쿠보는 단일 인스턴스 설계를 통해 하나의 컨트랙트로 모든 풀을 관리하여 사용자의 거래 마찰 비용을 줄였다.

마이스왑(mySwap)의 원클릭 리밸런싱 기능은 시장 변동성이 클 때 무상 손실을 효과적으로 줄여 생태계에 더욱 활력을 불어넣고 있다.

Gamefi는 Starknet 공식이 큰 기대를 걸고 있는 분야로, 전략형 풀체인 게임의 대표작인 로어츠(Loot) 생태계의 리얼름스(Realms) 외에도 스트리트 스타일의 Dope Wars, 행성 탐사 배경의 전략 게임 Influence, 그리고 Starknet의 네이티브 팀이 개발한 물리 기반의 Topology까지, 이른바 Starknet의 풀체인 게임 4대 천왕이라 할 수 있다.

또한 소셜파이(Socialfi) 분야에서는 xfam.tech가 등장하여 이전에 인기를 끌었던 friend.tech와 유사한 형태로 소셜 분야의 공백을 메우고 있다.

올해 초 $STRK 에어드랍 이후 Starknet 상의 활동성이 눈에 띄게 증가했다. 더 나아가 zkLend, Ekubo, ZKX 등 생태계 내 프로젝트들이 차례로 $ZEND, $EKUBO, $ZKX 등의 네이티브 토큰을 출시했다.

생태계의 선두 Nostra Finance는 Starknet 상에서 첫 번째 네이티브 USD 스테이블코인 $UNO와 $STRK 스테이킹으로 얻는 $NSTSTRK를 출시했다.

다층적인 토큰 발행은 Starknet 생태계에 확실히 강력한 자극제가 되었으며, 올 상반기까지 Starknet 생태계의 데이터는 전반적으로 좋은 실적을 보였다.

하지만 현재 Layer1, Layer2가 모두 치열하게 경쟁하는 상황에서 지속적인 생명력을 유지하기 위해서는 제품과 기술 면에서의 이중 혁신이 필요하며, 진정한 킬러 앱을 만들어내야만 체인 상의 활력이 안정적으로 한 단계 더 도약할 수 있다.

이 뒤에는 공식 팀뿐 아니라 개발자 커뮤니티의 지속적인 노력이 필요하며, 이것이 바로 Starknet 팀이 개발자에게 극도로 친화적인 태도를 취하고, 심지어 에어드랍에서 전례 없는 개발자 보상을 제공하는 이유 중 하나이기도 하다.

5.2 도전과 선택

앞서 언급했듯이, STARK는 처음부터 대규모 복잡한 증명을 위한 보안을 목적으로 탄생했으며, 이를 계승한 Starknet도 마찬가지다.

이 거대하고 순수한 목표를 달성하기 위해 많은 노력이 불가피했는데, 카이로(Cairo) 언어가 그 예 중 하나다.

(참고: 카이로 언어는 StarkWare가 STARK 증명 시스템 전용으로 설계한 프로그래밍 언어로, 증명을 효율적으로 생성하고 오프체인 계산을 최적화하여, Solidity가 증명 실행에서 가지는 한계를 효과적으로 보완한다.)

다른 레이어 2가 Solidity를 사용하여 스마트 계약을 개발하는 것과 달리, 개발자는 Starknet에서 반드시 네이티브 카이로 언어를 사용해야 하므로, 이는 개발자에게 학습 비용과 진입 장벽을 직접적으로 증가시킨다.

다른 한편으로, 카이로 VM은 EVM과 호환되지 않기 때문에 많은 이더리움 상의 성숙한 프로젝트들이 Starknet으로 직접 이전할 수 없어, Starknet이 이더리움 L2임에도 불구하고 큰 생태계의 혜택을 누리기 어렵다는 상황을 초래했다.

현재 Starknet 체인 상의 dApp 중 90% 이상이 체인 원생이며, 프로젝트 개발 비용이 결코 작지 않다.

이러한 난국 속에서 Starknet의 선택은 Eli Ben-Sasson의 올해 초 기사 《고집할 것인가, 아니면 굳건할 것인가》에서 찾아볼 수 있다.

https://paragraph.xyz/@think-integrity/stubborn%2C-or-steadfast

기사는 '호랑이 등에 올라타니 내리기 어렵다'는 고사성어를 인용하며, 안전성을 희생하고 단기적으로 화려한 성능을 추구하는 것은 마치 질주하는 호랑이에 올라탄 것처럼 장래에 큰 후환을 남긴다고 말한다.

기술을 진정으로 믿는 신봉자는 결코 2류 기술에 1류 포장을 씌워 파는 일은 하지 않는다.

Starknet이 하고자 하는 것은 진정한 증명이며, 엄청난 데이터와 어두운 숲 속에서도 견딜 수 있는 증명이다. 증명을 지키는 것은 곧 보안성을 지키는 것이다.

이를 지키기 위해 Starknet의 개발자 인센티브 조치는 매우 풍부하다. 해커톤 등 커뮤니티 활동 외에도 최근에는 실제 자금을 지원하는 시드 보조금 프로그램(Seed Grand Program)을 출시하여, 선정된 팀은 희석되지 않는 보조금으로 최대 2만 5천 달러의 USDC를 받아 Starknet 생태계 구축을 지원받을 수 있다.

https://mp.weixin.qq.com/s/S-nVc60Sfyk2C2SP9WkNuQ

게임 분야를 특별히 겨냥하여 현재 재단의 게임 지원 시범 프로그램(The Propulsion Pilot Program)은 최대 20개의 게임을 선정하여 스타크넷 메인넷의 가스 소비량에 따라 보조금을 지급하며, 각 게임은 최대 100만 달러의 보상을 받을 수 있다.

https://mp.weixin.qq.com/s/ZFSTfMyLm60M8FMR8KOG8w

또한 Starknet과 깊은 전략적 협력을 맺은 이더리움 클라이언트 개발팀 Nethermind도 총 100만 달러 규모의 Starknet 보조금 프로그램(Starknet Grand Program)을 발표했으며, 단일 프로젝트는 최대 25만 달러의 보조금을 받을 수 있고 Nethermind 팀의 기술 지원도 받을 수 있다.

https://x.com/Starknet_ZH/status/1785159198868943151

Starknet은 또한 이더리움과의 장벽을 허물기 위해 두 가지 방향에서 노력하고 있다. 하나는 Nethermind가 개발 중인 Warp 프로젝트로, Solidity 코드를 카이로 코드로 변환하여 고급 언어 수준에서 호환성을 실현하는 것이다.

다른 하나는 StarkWare 팀원들이 개발 중인 Kakarot zkEVM 방식으로, 카이로를 사용해 EVM 환경을 시뮬레이션하여 증명 가능한 EVM을 만들려는 시도이다. 이 프로젝트는 현재 개발 중이다.