병렬 EVM 성배를 향한 경쟁: Monad, MegaETH 및 Pharos
서론
최근 세 개의 천왕급 병렬 EVM 프로젝트가 거의 동시에 테스트넷을 출시했다. 바로 2월 19일 테스트넷을 론칭한 Monad, 3월 21일 테스트넷을 오픈한 MegaETH, 그리고 3월 24일 테스트넷을 시작한 Pharos다. Web3 기술의 주요 내러티브는 AI 에이전트 이후 다시 2024년 초 가장 뜨거웠던 화두였던 병렬 EVM으로 회귀하는 양상이다.
EVM(Ethereum Virtual Machine, 이더리움 가상 머신)은 이더리움의 핵심으로, 스마트 계약 실행과 거래 처리를 담당한다. EVM은 계산 엔진으로서 연산 및 저장 공간의 추상화를 제공하지만, 자체적으로 스케줄링 기능은 없으며 이더리움의 실행 모듈이 블록에서 하나씩 거래를 꺼내 순차적으로 실행하게 된다. 순차적 실행은 거래와 스마트 계약이 결정론적인 순서로 수행되도록 하여 보안성을 확보하지만, 고부하 상황에서는 네트워크 혼잡과 지연을 유발할 수 있다.
병렬 EVM은 여러 작업을 동시에 실행함으로써 네트워크 처리량을 크게 향상시키고, 전체 블록체인의 성능과 확장성을 강화한다. 사실 우리가 말하는 병렬 EVM이란 고성능 EVM 호환 블록체인을 의미하며, 단순히 병렬 실행만 도입한 것이 아니라 합의, 거래, 파이프라인, 저장소부터 하드웨어 가속까지 전반적으로 업그레이드된 시스템을 말한다. 그 목표는 블록체인 네트워크가 더 짧은 시간 안에 더 많은 거래를 처리할 수 있도록 해, 기존 블록체인의 네트워크 혼잡과 지연 문제를 효과적으로 해결하는 것이다.
본문은 Monad, MegaETH, Pharos라는 세 프로젝트의 배경과 아키텍처, 그리고 개발자들이 선택해야 하는 트레이드오프를 심층적으로 분석하고자 한다.
Monad
Monad는 Monad Labs가 개발 중인 고성능 EVM 호환 레이어1 블록체인으로, 탈중앙화를 유지하면서도 시스템 확장성을 높여 기존 EVM 호환 블록체인들의 낮은 처리량 문제를 해결하는 것을 목표로 한다.
Monad Labs는 2022년 Keone Hon, James Hunsaker, Eunice Giarta가 공동 설립했으며, Keone과 James는 트레이딩 빅뱅인 Jump Trading 출신이며, Eunice는 암호화폐 외 분야에서 온 인물이다.
2023년 2월 Monad Labs는 Dragonfly가 리드한 시드 라운드에서 1900만 달러를 조달했으며, 2024년 4월에는 Paradigm이 리드한 신규 라운드에서 2억 2500만 달러를 추가로 유치했다. 현재 Monad의 평가액은 30억 달러에 달한다.
Monad의 핵심 장점은 초당 최대 1만 건의 거래 처리와 1초 블록 생성 시간이라는 점이다. 이를 가능하게 한 것은 다음 네 가지 분야의 최적화 덕분이다:
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MonadBFT: HotStuff 기반의 개선형 고성능 합의 메커니즘으로, 부분 동기화 조건 하에서 비잔틴 행위자가 존재해도 거래 정렬에 대한 합의를 달성한다. 우선, MonadBFT는 낙관적 응답성을 갖춘 2단계 BFT 알고리즘을 사용하며 일반적인 경우 선형 통신 오버헤드, 타임아웃 시에는 제곱 통신 오버헤드를 가진다. 또한 혼합 서명 방식을 채택하여 메시지 무결성과 진위성은 ECDSA 서명으로, 집계 가능한 메시지 종류(투표 및 타임아웃)는 BLS 서명으로 처리함으로써 확장성 문제를 해결했다. 게다가 Monad 노드는 글로벌 트랜잭션 풀을 유지하지 않고 로컬 트랜잭션 풀만 운영하며, RPC 노드가 거래를 후속 리더 노드들로 직접 전달함으로써 대역폭 소모와 거래 지연을 줄였다. 마지막으로, RaptorCast 프로토콜을 통해 메시지를 전파하는데, 이는 블록 제안을 이레이저 코드 블록으로 변환하고, 두 단계의 브로드캐스트 트리를 통해 모든 검증자에게 전달한다. RaptorCast는 전체 네트워크의 업로드 대역폭을 활용해 블록 제안을 모든 검증자에게 빠르게 전파하면서도 비잔틴 장애 허용 능력을 유지한다. 이러한 특징들로 인해 MonadBFT는 효율적이면서도 견고한 블록체인 합의를 실현한다;
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비동기 실행: 비동기 실행은 합의와 실행을 분리함으로써 Monad의 실행 처리량을 크게 향상시킨다. 합의와 실행의 분리는 실행 예산을 크게 늘릴 수 있게 하며, 실행 과정이 기존처럼 블록 시간의 일부를 차지하는 것이 아니라 전체 블록 시간을 활용할 수 있게 된다. 먼저, Monad의 블록 제안에는 상태 루트가 포함되지 않으며, 포크 방지를 위해 3블록 이전의 상태 루트를 함께 포함시켜 노드가 자신의 포크 여부를 감지할 수 있게 한다. 또한 리더 노드는 지연된 상태 관점을 활용해 블록을 구성하며, DDoS 공격 방지를 위해 해당 계정 잔고가 진행 중인 거래 관련 최대 차변액을 충족하는지 검증한다. 마지막으로, 노드는 제안된 블록을 수신한 후 아직 최종 확정되지 않았더라도 로컬에서 해당 블록을 미리 실행할 수 있으며, 다만 투표나 최종 확정 여부는 보장하지 않는다. 이러한 특징들은 Monad가 현저한 속도 향상을 실현하고, 단일 샤드 블록체인이 수백만 명의 사용자 규모로 확장될 수 있게 한다;
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병렬 실행: Monad는 낙관적 실행(Optimistic Execution) 방식을 사용하여 블록 내 앞선 거래 완료 전에 후속 거래의 실행을 시작하며, 각 거래의 갱신된 상태를 순차적으로 병합한다. 때때로 이로 인해 실행 결과가 잘못될 수 있는데, 이를 해결하기 위해 Monad는 거래 실행 중 사용된 입력값을 추적하고 이를 이전 거래의 출력값과 비교한다. 불일치가 발생하면 올바른 데이터로 해당 거래를 재실행한다. 또한, Monad는 정적 코드 분석기를 사용해 거래 간 의존관계를 예측함으로써 무효한 병렬 실행을 방지한다. 이상적인 경우 많은 의존 관계를 사전에 예측할 수 있고, 최악의 경우 단순 순차 실행 모드로 되돌린다. Monad의 병렬 실행 기술은 네트워크 효율성과 처리량을 높일 뿐 아니라 실행 전략 최적화를 통해 병렬 실행으로 인한 거래 실패를 줄이는 효과를 가져온다;
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MonadDB: MonadDB는 고성능을 유지하면서도 이더리움과의 완전한 호환성을 보장하는 Monad의 핵심 구성 요소이다. MonadDB는 검증된 블록체인 데이터 저장을 위한 맞춤형 KV 데이터베이스다. 우선, 디스크 및 메모리에서 Merkle Patricia Trie 구조를 원시적으로 구현하고 자체 인덱싱 시스템을 도입하여 파일 시스템 의존성을 제거함으로써 Merkle Patricia Trie 노드를 디스크에 효율적으로 저장할 수 있다. 또한, 최신 커널의 비동기 I/O 지원을 적극 활용하여 대기 중인 I/O 요청 처리를 위해 다수의 커널 스레드를 생성하지 않고도 비동기적으로 작업을 수행한다. 마지막으로, 동시성 제어, 순차적 쓰기, 데이터 압축 등의 기술을 적용하여 MonadDB의 성능을 추가로 최적화한다. 이러한 특징들로 인해 MonadDB는 데이터 접근 시간을 줄이고 거래 처리 속도를 높이며, 전체 블록체인 네트워크의 성능을 향상시킨다.
MegaETH
MegaETH는 현재 가장 빠른 레이어2 블록체인으로, MegaLabs가 개발하고 있다. MegaETH의 독특한 점은 실시간 블록체인 성능에 집중하여 즉각적인 응답이 필요한 애플리케이션에 초저지연과 확장성을 제공한다는 것이다.
MegaLabs는 2023년 초 설립되었으며, CEO Li Yilong은 스탠포드 대학 컴퓨터공학 박사 학위를 보유하고 있으며 소프트웨어 회사 Runtime Verification Inc.에서 근무한 경험이 있다. CTO Yang Lei는 MIT 박사 출신이며, CBO Kong Shuyao는 Consensys의 전 세계 비즈니스 개발 책임자였다. 성장 담당 책임자 Namik Muduroglu는 Consensys와 Hypersphere에서 근무한 바 있다.
2024년 6월, MegaLabs는 Dragonfly가 리드한 시드 라운드에서 2000만 달러를 조달했으며, 2024년 12월에는 Echo 플랫폼에서 커뮤니티 펀딩 라운드를 진행해 3분 만에 1000만 달러의 목표 금액을 달성했다. MegaETH의 현재 평가액은 2억 달러를 상회한다.
MegaETH는 초당 10만 TPS와 약 10ms의 블록 생성 시간을 자랑하며, 고부하 상황에서도 밀리초 단위의 응답 시간을 실현한다. 주요 기술적 특징은 다음과 같다:
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노드 특화: MegaETH는 서로 다른 역할의 노드가 각기 다른 기능을 수행하며, 필요로 하는 하드웨어 사양도 다르다. MegaETH에는 세 가지 역할이 있다. 센트럴라이즈드된 단일 노드인 시퀀서(Sequencer)는 거래 정렬과 실행을 담당하며, 합의 오버헤드를 제거한다. 시퀀서는 생성된 블록과 증거 데이터, 상태 차이를 EigenDA(데이터 가용성 계층)에 게시하여 네트워크 내에서 데이터가 이용 가능하도록 한다. 프루버(Provers)는 시퀀서로부터 블록과 증거 데이터를 받아 전용 하드웨어를 통해 상태 정보 없이도 비동기적·비순차적으로 블록을 검증한다. 풀 노드는 시퀀서로부터 상태 차이를 수신하여 로컬 상태를 갱신하며, 동시에 프루빙 네트워크를 통해 블록의 유효성을 검증하여 블록체인의 일관성과 보안성을 보장한다;
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타겟 최적화: 전통적인 EVM 블록체인의 다양한 문제에 대해 MegaETH는 '맞춤 치료'를 시행한다. 상태 데이터 접근 지연 문제가 높은 점에 대응해, 수 TB 규모의 상태 데이터까지 확장 가능하면서도 추가적인 I/O 비용이 들지 않는 메모리 및 I/O 효율이 매우 높은 새로운 상태 트라이를 설계했다. 직렬 실행 문제에 대해서는, 시퀀서가 임의의 병렬 실행 전략을 채택할 수 있도록 했다. 인터프리터 효율 저하 문제에 대해서는 JIT 컴파일러를 사용하여 인터프리터 오버헤드를 제거하고, 계산 집약적 DApp에 거의 베어메탈 수준의 성능을 제공한다. 상태 동기화 대역폭 과다 문제에 대해서는 효율적인 상태 차이 인코딩 및 전송 방법을 설계하여 대역폭 제한 상황에서도 대량의 상태 업데이트를 동기화할 수 있도록 했으며, 고급 압축 기술을 도입해 복잡한 거래의 상태 업데이트를 대역폭 내에서 동기화할 수 있게 했다;
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미니 블록(Mini Blocks): MegaETH는 10밀리초마다 사전 승인을 수행하며, 이를 미니 블록이라 부른다. 표준 EVM 블록은 블록 헤더가 상당한 공간을 차지(500+바이트)하며, 세 개의 Merkle Root 계산도 시간이 많이 소요되어 가벼운 클라이언트에 큰 부담을 준다. MegaETH의 미니 블록은 EVM 블록과 병행 생성되며 동일한 포함 보장을 제공하지만, 네트워크 나머지 부분으로의 전파 간격을 크게 단축한다. 가벼운 클라이언트는 MegaETH 전용 Realtime API를 사용하여 미니 블록에는 포함되었지만 아직 EVM 블록에는 포함되지 않은 거래를 조회할 수 있다.
Pharos
Pharos는 고성능 EVM 호환 레이어1 블록체인을 지향하며, RWA 및 결제 생태계 구축에 최적화된 플랫폼을 목표로 한다. Pharos는 초당 5만 건의 거래 처리와 초당 20억 유닛 가스(2 기가가스) 소비라는 초고성능을 자랑한다.
Pharos는 2024년 설립되었으며, CEO Alex Zhang은 전 앤트체인 CTO이자 이후 앤트체인의 Web3 브랜드 ZAN의 CEO를 역임했다. CTO Wishlonger는 전 앤트체인 CSO였으며, CMO Laura는 Solana Labs에서 마케팅을 담당했고, 1세대 Solana 폰 Saga의 판매 완료를 성공적으로 이끌었다. COO Sally는 OKX에서 근무한 경험이 있으며, CCO Matthew는 Stellar과 Ripple에서 생태계 구축 및 비즈니스 개발을 이끈 바 있다.
2024년 11월, Pharos는 Lightspeed Faction과 Hack VC가 공동 리드한 시드 라운드에서 800만 달러를 조달했다.
Pharos는 "병렬화 정도(DP)" 프레임워크를 제안하여 블록체인의 병렬화 능력을 여섯 단계(DP0-DP5)로 구분했다. 이더리움은 DP0, 즉 병렬화가 전혀 없는 상태이며, DP1에서 DP5까지 각각 개선된 합의 메커니즘, 병렬 거래, 파이프라인, 병렬 머클화, 가속 상태 접근 및 병렬 이종 컴퓨팅을 실현한다.
Pharos는 DP5 전 스택 병렬 아키텍처를 채택하여 합의, 거래, 파이프라인, 저장소, 하드웨어 가속에 이르기까지 전반적으로 업그레이드를 실현했다:
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확장 가능한 합의 프로토콜: 전체 네트워크 자원을 최대한 활용할 수 있는 고처리량, 저지연 BFT 합의 프로토콜;
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이중 가상 머신 병렬 실행: 병렬 EVM과 WASM 실행 계층을 갖추고, 선진화된 컴파일 기술을 활용;
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전 생애주기 비동기 파이프라인: 각 거래의 전체 생애주기 및 블록 간에도 병렬 및 비동기 처리를 실현;
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인증 데이터 구조(ADS) 기반 고성능 저장소: 뛰어난 처리량과 낮은 지연 I/O, 경제적 효율의 상태 저장을 제공하며 수십억 개의 계정까지 안전하게 확장 가능;
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모듈화된 특수 처리 네트워크(SPN): 새로운 소프트웨어, 하드웨어 및 지리적 분산을 매끄럽게 통합할 수 있으며 다양한 사용 사례와 신기술을 지원.
결론
이더리움의 오랜 사용자 교육 덕분에 EVM은 Web3 세계에서 가장 많은 개발자와 가장 큰 DApp 생태계를 보유하고 있으며, 거의 Web2 세계의 자바스크립트와 같은 위치를 차지하고 있다. 그러나 이더리움의 확장성 문제는 EVM의 추가 발전을 심각하게 저해하고 있어, 병렬 EVM이 가장 중요한 기술 방향 중 하나로 부상했다.
Monad는 병렬 실행 모델을 통해 확장성과 탈중앙화 사이의 균형을 이루며, 개발자들에게 EVM 호환성을 해치지 않으면서 초당 1만 TPS의 처리량을 제공한다. 자체 합의 메커니즘은 자율성을 부여하지만 이더리움의 보안 보장을 포기하게 되며, 이는 신뢰와 공유 보안을 우선시하는 개발자들을 망설이게 할 수 있다.
MegaETH는 지연 시간과 처리량(TPS) 면에서 압도적인 성능을 보이며, 10밀리초의 초저지연과 초당 10만 TPS의 처리량은 GameFi, SocialFi, 고빈도 거래 등 즉각적인 응답이 필요한 애플리케이션에 적합하다. 하지만 중앙화된 시퀀서 설계로 인해 탈중앙화 측면에서 논란의 여지가 있을 수 있다.
Pharos는 초당 5만 TPS 및 2gGas/s의 거래 처리 능력을 갖추고 있어 Monad, MegaETH 등 차세대 고성능 EVM 블록체인들과 어깨를 나란히 한다. 동시에 Pharos의 "앤트 DNA"는 기관 고객과 규제 준수(RWA-Fi) 요구에 초점을 맞춰, 미래 시장이 필요로 하는 규제 준수와 효율성 모두를 갖춘 블록체인 인프라를 진정으로 충족시킬 수 있다.
공개된 데이터상 MegaETH와 Pharos의 성능이 Monad보다 월등하지만, Monad는 가장 많은 투자를 유치하여 돌파구를 만들기에 충분한 개발 자원을 보유하고 있다는 점을 고려해야 한다. 따라서 Monad, MegaETH, Pharos 간의 경쟁은 본질적으로 절대적인 우위자가 없는 상황이며, 개발자들이 선택해야 하는 것은 성능, 탈중앙화, 혹은 전문화 중 어느 것을 우선시할 것인지에 대한 트레이드오프의 문제이다.
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