Taiko Labs, 롤업 탈중앙화의 길을 분석하다: 공유 정렬과 이더리움 기반의 딜레마
저자: Taiko Labs
번역: TechFlow
요점 요약
롤업 중심 로드맵은 블록체인의 분산과 고립을 초래했다. 이러한 분열로 인해 롤업 간 가치 이동이 부족하게 되었다. 이 문제를 해결하기 위해 에스프레소(Espresso), 아스트리아(Astria), 라디우스(Radius)와 같은 공유 정렬 메커니즘이 등장했다. 그러나 이 솔루션은 본질적으로 새로운 신뢰 가정을 필요로 하며, 왜냐하면 이런 계층은 자체적인 보안 세트를 가져야 하기 때문이다.
롤업을 위한 공유 정렬 계층을 구축하고자 한다면, 이더리움은 우리가 구축하거나 사용할 수 있는 가장 신뢰 가능한 중립 계층이다. 이더리움 기반 롤업(즉 Based Rollup)은 천연적으로 이더리움 및 다른 Based 롤업과 완전한 컴포저빌리티를 제공한다. 그러나 Based 롤업 방식 역시 몇 가지 도전 과제에 직면해 있다. 그중 가장 중요한 것은 블록 시간이 이더리움과 동일하여 12초로 제한된다는 점이다. 이를 해결하는 방법으로는 중앙화된 정렬기 또는 이더리움의 블록 시간 단축과 같은 빠른 확인 메커니즘을 제공하는 것이다. 테스트넷에서 기반 사전확인(preconfirmation)의 속도는 현재의 중앙화된 정렬기보다 더 빠르다.
갈림길
글의 서두로 돌아가 보면, 이더리움이 선택한 방향은 매우 중요하다. 이더리움은 처음부터 탈중앙화를 우선 순위로 삼았다. 이 우선순위는 사용자 경험에 일정한 제약을 가져왔다. 이러한 제약은 글로벌 상태 처리, 순차적 실행 등의 탈중앙화 분산 시스템 설계의 어려움에서 비롯된다. 바로 이것이 이더리움을 다른 L1들과 차별화하는 지점이다. 다른 L1들은 탈중앙화의 일부를 희생함으로써 빠르고 저렴한 서비스를 선택했다. 그것들이 빠르고 저렴한 이유는 역사적 증명, 더 큰 블록 크기, 병렬 처리 등을 채택했기 때문이다. 이러한 개념들은 빠르고 저렴한 트랜잭션을 가능하게 하지만 검증자의 부담을 증가시킨다. 그래서 다른 L1의 검증자가 요구하는 하드웨어 사양이 이더리움보다 더 높은 것이다.
이더리움 자체가 히스토리 만료, 스테이트리스, Verkle 트리 등의 업그레이드를 통해 확장되기 전까지 우리는 작업을 롤업에게 위임했다.
4년 전, 이더리움은 롤업 중심 로드맵을 채택하여 실행을 외주함으로써 개선이 이루어질 때까지 더 친숙한 사용자 환경을 만들려 했다. 덕분에 우리는 모든 이더리움 네트워크에서 평균 일일 250 TPS에 도달할 수 있었다.
rollup.wtf
앞서 언급했듯이, 이더리움이 롤업 중심 로드맵을 선택한 지 4년이 지났다. 이 기간 동안 L2에서는 "이더리움 자체가 무엇이어야 하는가"라는 주제로 다양한 실험이 진행되었다. AltVM(Fuel, Fluent), zkVM(Aztec, Starknet), zkEVM(Scroll, Linea, zkSync), 병렬 EVM(MegaETH) 등이 그것들이다. 이들은 모두 이더리움의 미래에 대한 통찰을 제공하지만, 동시에 서로 연결조차 없는 독립된 블록체인들을 만들어냈다. 그래서 공유 정렬 계층이 등장하여 단편화 문제를 해결하려 하고 있다.
공유 정렬 계층
현재 대부분의 롤업은 중앙화된 정렬기를 갖고 있다. 이는 심각한 검열, 활성화, MEV 추출 위험을 유발한다. 롤업이 탈중앙화를 원한다면 공유 정렬기를 선택할 수 있다. 공유 정렬기를 사용함으로써 롤업은 최종성, 탈중앙화, 빠른 거래, 크로스체인 원자성을 활용할 수 있다. 비탈릭이 말했듯이, "탈중앙화된 롤업을 구현하려면 새로운 L1 개발에 필요한 노력의 90%가 필요하다." 따라서 공유 정렬기를 선택하면 탈중앙화를 위한 공학적 노력을 피할 수 있다.
공유 정렬 계층은 참여하는 롤업들의 정렬 권한을 단일 정렬기 네트워크에 연결하는 계층이다. 이 계층은 BFT와 같은 합의 프로토콜을 실행하며 누구나 (합의 프로토콜 설계 제한 내에서) 참여할 수 있다. 따라서 여러 롤업이 거래 순서를 결정하는 공통 메커니즘을 갖게 된다. 이 메커니즘은 참여하는 모든 롤업 간 빠른 L2 최종성과 컴포저빌리티도 제공한다.
공유 정렬 계층은 정렬기 시장이다. 이 시장에서 롤업은 슬롯 단위로 자신의 블록 공간(및 제안권)을 더 높은 입찰자에게 판매할 수 있다. 또한 이는 모든 참여 롤업 사이에서 MEV를 재분배하는 계층도 생성한다.
관심사
공유 정렬 계층은 네트워크 효과를 가지며, 모든 참여 롤업 간 원자적 컴포저빌리티와 공유 MEV를 창출할 수 있다. 롤업은 자신의 블록 가치를 높이고 정렬기를 탈중앙화하기 위해 네트워크에 가입한다.
그러나 공유 정렬기의 시스템 설계에 따라, 참여하는 롤업의 수는 최대한 많아야 한다. 만약 참여 롤업 X가 체인에서 이탈하면, 이러한 MEV 분배가 무너져 네트워크 효과에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 공유 정렬은 참여자가 항상 계속해서 유지해야 하는 끝없는 게임이다. 루시(Rushi)가 말했듯이, 이는 순수한 B2B 모델이다.
공유 정렬 계층은 BFT와 같은 프로토콜을 병행하여 빠른 L2 최종성을 달성하지만, 동시에 성실성 가정(honest assumption)을 도입한다. 즉, 검증자의 절반이 성실하다고 가정한다. 어떤 이유로든 검증자의 절반이 오프라인이거나 비성실해지면 체인은 활성화를 잃을 수 있다(백업 옵션을 사용할 수 있음). BFT 프로토콜이 활성화를 잃으면, 참여 롤업은 빠른 최종성을 활용할 수 없으며, 출금 또한 일시 중단된다. 하지만 BFT 프로토콜이 실패하더라도 MEV 재분배는 계속될 수 있는데, 예를 들어 에스프레소에서는 MEV 재분배가 BFT 프로토콜과 분리되어 있기 때문이다. 반면, 이더리움은 암호경제적 보안성과 활성화 측면에서 항상 가장 강력한 BFT 프로토콜이다.
또한 리스테이킹(re-staking)을 사용할 경우 리스테이킹 리스크도 존재한다. 검증자의 하드웨어 요구 사항이 너무 높으면 독점이 발생할 수 있으며, 리스테이킹 서비스에 오류가 있을 경우 대규모 페널티(slash)도 발생할 수 있다. 자세한 내용은 Eigenlayer의 리스크 FAQ를 참고하라. 공유 정렬기에서의 리스테이킹 방법에 대해서는 네더마인드(Nethermind)와 포필러(Fourpillar)의 공동 연구를 참조하라.
참고로, 공유 정렬기가 사전확인을 사용한다는 점에서 이 과정은 L1에서 수행될 수 있으며(즉 기반 사전확인), 새로운 계층의 필요성을 제거할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 또한 공유 정렬기는 여전히 L1 파이프라인을 통해야 하므로, 여기서 "빠른 최종성"은 의미가 없다는 점에도 유의해야 한다.
결론적으로, 공유 정렬 계층이 탈중앙화되고 견고하지 않다면, 이들은 단일 장애 지점(SPOF)이 되며, 모든 가입 롤업의 가장 취약한 고리가 될 것이다.
중립적 컴포저빌리티는 더 이상 농담이 아니다: Based 하라
앞서 언급했듯이, 이더리움은 다양한 애플리케이션을 구축하기 위한 가장 신뢰 가능한 중립 계층이다. 롤업은 배치와 증명을 이더리움에 전송함으로써 데이터 가용성 계층으로서 이를 활용한다. 현재 대부분의 롤업은 중앙화된 정렬기에 의해 관리되며, 모든 거래는 롤업 팀이 정렬을 담당한다. 일부 팀은 Aztec의 페르네트(Fernet)처럼 네트워크를 탈중앙화하는 방안을 설계 중이다. 네트워크 탈중앙화를 위해 많은 공학적 자원을 들이지 않고도 달성할 수 있는 또 다른 방법이 있는데, 바로 기반 정렬 방식이다.
타이코(Taiko)는 이더리움을 정렬 계층으로 사용하는 최초의 Based 롤업이다. 블록 구축은 완전히 이더리움에 의존한다. 누구나 블록을 제안할 수 있으며, 이 과정은 완전히 허가되지 않는다. 각 롤업은 새로운 계층을 추가하는 대신 이더리움 기반으로 컴포저빌리티를 실현할 수 있다. 이더리움과 Based 롤업의 슬롯은 동기화되어 움직이므로 서로 완전히 호환된다. 즉, L1에서 플래시론을 실행하고 동일한 슬롯 내에서 Based 롤업에서 특정 활동을 수행할 수 있다(BBR 설계 덕분, 자세한 내용은 여기 참조). 그러나 이더리움 기반 방식도 몇 가지 비용을 수반한다.
출처: L2Beat
우리는 "기반 사전확인 롤업의 중심 고려사항"에서 이 문제를 다룬 바 있지만, 간략히 요약하자면, Based 롤업의 블록 시간은 이더리움과 동일하게 12초이다. 즉, Based 롤업은 매 12초마다 blobs(또는 calldata)를 통해 L1에 데이터를 전송해야 한다. L1 비용을 커버할 만큼 충분한 L2 거래로 blob을 채우지 못하면 손실을 입게 된다. 사용자에게 이 비용을 전가하지 않기 위해 초기에는 우리 스스로 이 비용을 부담하며 많은 자금을 소비했다. 현재는 수익성을 확보하기 위해 제안자의 블록 시간이 12초를 초과하여 약 20초 정도로 늘어났다.
이것은 Based 롤업이 타이코의 사례를 통해 겪은 어려움의 예시이다. 요약하면, 주요 문제는 블록 시간과 수익 제한이며, 이는 집중 정렬기 때문이 아니라 기반 구조에서 발생한다. 정렬이 완전히 허가되지 않기 때문에 수익을 희생하게 되며, MEV는 완전히 이더리움으로 흘러가고 트랜잭션에서 어떤 가치도 포착할 수 없다(Spire Labs는 Based 롤업의 수익 모델을 개선하기 위한 프레임워크를 개발 중이다).
사용자 경험과 블록 시간 문제를 해결하기 위해 두 가지 선택지가 있다:
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기반 사전확인
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L1에서 더 빠른 블록 시간
기반 사전확인 (Based Preconfirmations)
기반 사전확인은 일부 L1 검증자를 활용하여 L2 사용자에게 사전확인을 제공하는 간단한 방식이다. 현재 Helder 테스트넷에서 기반 사전확인이 성공적으로 작동 중이며, 이제 타이코에서도 번개처럼 빠른 거래가 가능하다(Gattaca 데모에서는 20밀리초, Arbitrum은 약 260밀리초).
타이탄 기반 사전확인 데모
기반 사전확인에서는 이더리움의 모든 활성화 및 보안을 상속받는 것이 아니다. 오직 이더리움 검증자 집합의 일부 하위 집합만을 신뢰하는 것이다. 하지만 주목할 점은, 우리가 현재 이더리움 제안자로부터 신뢰할 수 있는 약속을 받고 있다는 것이다. 누구나 등록 계약서에 일정량의 ETH를 스테이킹함으로써 사전확인 제공자가 될 수 있다. 기반 사전확인에 대한 자세한 설명은 이전 블로그에서 다뤘으며, 여기에서 확인할 수 있다.
기반 사전확인 분야는 아직 초기 단계이며 계속 발전 중이다. 이더리움 블록 구축의 중앙화와 마찬가지로 일부 위협에 직면해 있지만, 새로운 접근법과 연구를 통해 더 합리적인 아키텍처가 설계될 것이다. 곧 우리의 사전확인 설계를 공유할 예정이다.
더 빠른 블록?
누구도 이더리움을 더욱 사용자 친화적으로 만들 것을 거부하지 않을 것이다. 더 빠른 최종 확인, 더 빠른 블록 시간, 더 빠른 트랜잭션 처리는 Based 롤업에게 가장 유리한 시나리오이다. 앞서 언급했듯이, L1의 블록 시간은 Based 롤업이 되는 유일한 장애물이다. 더 빠른 L1 블록은 더 빠른 Based 롤업 블록을 의미한다.
더 빠른 L1의 핵심 아이디어는 본질적으로 슬롯 시간을 줄일 수 있는 합의 메커니즘을 채택하는 것이다. 싱글 슬롯 최종성(SSF)은 현재 고려 중인 합의 메커니즘으로, 특히 Orbit SSF가 있으며, 각 슬롯이 몇 초 안에 최종 확인될 수 있다. 현재의 Gasper 프로토콜에서는 최종 확인에 2개 주기, 즉 13분이 소요된다. 그러나 SSF의 단점은 33% 비활성 누출에 취약하다는 점이다.
여기서 주요한 질문은, 더 빠른 L1이 항상 필요하다면, 롤업에 4년간 투자한 공학적 노력을 L1 자체를 가속화하는 데 사용하지 않은 이유가 무엇인지이다. 우리는 롤업에 막대한 R&D를 투입하여 다양한 접근법을 개발했다. 오늘날 더 짧은 블록 시간이 달성된다 해도, 개발에는 최소 2~3년이 소요될 것이다.
이더리움은 매우 명확한 길을 선택했다. 이 길은 탈중앙화에서 타협하지 않으며 "개인 가정 스테이커"를 건드리지 않는다는 것을 의미한다. 분명히 더 빠른 블록은 이더리움의 합의 변경을 필요로 하며, 이 변화는 검증자 분포를 현재보다 더 적게 만들 것이다. 이것은 이더리움 커뮤니티가 내려야 할 중요한 결정이다.
결론
롤업의 성장과 보급에 따라 단편화와 고립이 심각한 문제로 부상하고 있다. 따라서 Based 롤업이 되는 것과 공유 정렬 계층에 가입하는 것은 중요한 차별점이다. 공유 정렬 계층은 빠른 최종 확인과 크로스체인 컴포저빌리티를 위해 사용될 수 있으나, 새로운 신뢰 가정을 필요로 하며 실패할 수도 있고 네트워크 효과를 잃을 수도 있다. Based 롤업은 블록 구축을 위해 이더리움의 기존 인프라를 활용하지만, 블록 시간과 수익 모델 측면에서 도전 과제에 직면해 있다. 그럼에도 불구하고, 그것은 유동성 단편화 문제를 해결하고 L1과 완전한 컴포저빌리티를 제공하는 솔루션을 특성상 제공한다.
앞으로 나아갈 길은 기반 사전확인이나 더 빠른 L1 블록 시간과 같은 새로운 솔루션에 있을 수 있으며, Based 롤업의 단점을 극복하는 데 목적이 있다. 이러한 목표는 이더리움의 가치에 타협하지 않으면서 사용자 경험을 개선하는 것이다. 우리의 목표는 이더리움의 비전에 충실하면서 확장 가능하고, 탈중앙화되며, 사용자 친화적인 생태계를 만드는 것이다.
이더리움 기반 여부를 선택하는 것은 단순한 기술적 결정을 넘어서, 탈중앙화된 롤업 "프레임워크"의 방향을 결정짓는 문제이다.
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