Nansen 리서치: Arbitrum, 블록체인 확장의 미래인가?
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Nansen 리서치: Arbitrum, 블록체인 확장의 미래인가?
Arbitrum과 같은 레이어2 확장 솔루션은 단순한 투자 문제를 넘어서, DeFi 및 NFT 공간에서 현재 진행 중이며 앞으로 이루어질 프로젝트들의 기반이 되는 존재이다. 이들은 DAO와 가상 세계를 유지할 뿐만 아니라 창작자 경제 전반과 메타버스 전체를 지원하게 될 것이다.
Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰
저자: Yasmine Karimi, Nansen
深潮 TechFlow가 번역 및 게재를 위해 허가를 받음
서론
암호화폐 역사상 이더리움 네트워크의 가스비가 천문학적인 수준으로 치솟은 경우는 세 차례 있었다. 2017년의 강세장, 2020년 여름의 탈중앙화 금융(DeFi), 그리고 2021년 여름의 NFT 열풍이 바로 그 시기들이다.
2015년부터 2021년까지의 이더리움 가스비 변동 추이
가스비가 다시 한번 폭등할 때마다, 이더리움 블록체인의 확장성에 대한 논의가 다시 한 번 주목을 받으며, 많은 사람들은 다음 경쟁력 있는 블록체인에 투자하기 위해 경쟁한다. 사실 우리는 가스비가 겉보기에 드러난 문제일 뿐이라는 점을 직시해야 한다. 가스비가 이렇게 높은 이유는 현재의 이더리움이 아직 규모를 확장하지 못했기 때문이다. 즉, 트랜잭션에 대한 수요가 이더리움 블록체인이 실제로 처리할 수 있는 양을 초과하고 있다는 것이다.
여러분은 아마도 확장성 논의가 암호화폐 설계자와 개발자들에 의해 주도되며, 왜 이더리움이 확장 문제에 직면했는지, 확장성이란 정확히 무엇을 의미하는지, 그리고 이러한 확장성 경쟁이 여러분 자신과 암호화폐 생태계 전체에 어떤 영향을 미치는지를 이해하기 어렵다고 느꼈을지도 모른다. 아래는 현재 상황에 대한 해설이다.
초보자를 위한 확장성 문제 설명
블록체인은 신뢰할 수 있는 권위기관 없이 트랜잭션을 처리하고 이를 블록에 기록하는 방식이며, 중복 지출을 방지할 수 있다. 초기 블록체인인 비트코인과 이더리움은 작업 증명(PoW)이라는 합의 모델을 기반으로 하여 이러한 트랜잭션을 처리하고 기록했다.
작업 증명 방식에서 사용자가 트랜잭션을 시작하면, 해당 트랜잭션은 미확인 트랜잭션 풀에 들어간 후 네트워크의 모든 노드로 전파된다. 모든 노드에 전파되지만, 오직 하나의 채굴자가 해당 트랜잭션을 계산하여 다른 트랜잭션들과 함께 블록에 추가함으로써 검증하며, 이 과정에서 채굴 보상으로 가스비를 받게 된다.
첫째, 트랜잭션이 검증 전후 모두 네트워크에 전파되기 때문에 처리 시간이 오래 걸린다. 둘째, 디지털 연산에는 막대한 전력 소모가 따른다. 마지막으로, 하나의 블록이 포함할 수 있는 트랜잭션 수량이 제한되어 있어 사용자 간 경쟁이 발생하고, 이는 채굴자가 거래 처리를 수락하기 위해 요구하는 최소 가격인 가스비를 끌어올린다. 심지어 때로는 거래 자체의 가치보다도 가스비가 더 높아진다. 현재 약 3,000개 정도의 dApp들이 메인넷 위에서 블록체인 기술을 활용해 트랜잭션을 처리하고 저장하면서 이런 문제가 점점 심각해지고 있다.
따라서 이러한 문제들을 해결하기 위해 이더리움은 확장되어야 하며, 이는 네트워크가 처리할 수 있는 트랜잭션 수량(TPS, 초당 트랜잭션 수)과 속도를 늘리는 것을 의미한다. 이를 위해 다양한 확장 솔루션이 개발되고 있으며, 대표적으로 이더리움 2.0, 1단계 확장(Layer 1), 사이드체인, 그리고 2단계 확장(Layer 2) 솔루션이 있다. 이더리움 2.0, Polkadot, Solana 등의 1단계 확장 솔루션은 이더리움의 기본 합의 구조와 체인 모델을 바꾸는 반면, 2단계 확장 솔루션은 이더리움 메인넷과 그 프로토콜 위에 구축된다.
stakes는 매우 높고, 위험도 크다. 이 경쟁에서 승리하는 소수의 블록체인들은 전체 DeFi 공간과 NFT를 지원하고, DAO와 가상 세계를 유지하며 창작자 경제와 메타버스 전반을 뒷받침하게 될 것이다.
아래에서는 마크 큐반(Marc Cuban), 폴리체인 캐피탈(Polychain Capital), 팬테라 캐피탈(Pantera Capital)이 투자한 Arbitrum과 같은 2단계 확장 솔루션이 앞으로 적어도 5년 동안 이더리움 확장을 주도할 것이라고 믿는 이유를 자세히 설명하겠다.
이더리움 확장성 솔루션 개요
앞서 언급했듯이, 확장성이란 트랜잭션 처리량(처리 가능한 트랜잭션 수)과 속도를 증가시키는 것을 말한다. 아래는 이를 달성하기 위해 개발된 주요 기존 솔루션들의 간략한 소개이다:
2021년 확장성 솔루션, @yasminekarimi_ 제작
블록체인 생태계를 확장하는 두 가지 방법이 있다.
1단계 확장 솔루션 (Layer 1)
1단계 솔루션은 메인넷 블록체인 자체의 코드인 기본 프로토콜을 다뤄 트랜잭션 처리 능력을 향상시킨다. 이는 다음과 같이 세부 분류될 수 있다:
프로토콜 개선
프로토콜 개선이란 트랜잭션 처리량을 늘리기 위해 기본 프로토콜을 변경하는 것으로, 예를 들어 블록당 트랜잭션 수를 늘리거나(단기적 지속 가능성만 있음), 블록 생성 간격을 줄이거나, 작업 증명(PoW)에서 지분 증명(PoS)으로의 구조적 전환을 통해 이루어진다. PoS는 프로토콜 내에 보유한 가상자산의 양에 따라 검증자를 선정한다. 검증자가 이렇게 선정되므로 더 이상 막대한 컴퓨팅 파워가 필요하지 않으며, 가스비를 천문학적으로 끌어올리는 채굴자 간의 경쟁도 사라진다. 검증 시간이 훨씬 짧아지며, 단일 노드가 처리 능력을 많이 투입할 필요가 없어진다. 예를 들어 PoS 기반 블록체인인 Solana는 30,000 TPS, Polkadot는 1,000 TPS를 처리할 수 있다. 비교를 위해 이더리움은 단 16 TPS만 가능하다.
샤딩 (Sharding)
샤딩은 하나의 블록체인의 계산 부하와 데이터 공간을 여러 체인으로 나누는 기술이다(이더리움 2.0은 63개 이상). 샤딩 블록체인 프로토콜은 초기 네트워크의 노드들을 더 작은 그룹으로 나누며, 각 그룹은 미결 트랜잭션의 특정 부분 집합을 승인하고 글로벌 상태의 일부를 저장한다. 검증 가능한 난수 함수(VRF)를 통한 암호화 정렬 메커니즘을 통해 노드들이 샤드에 할당되며, 대부분이 악의적인 노드로 구성된 샤드가 공격받는 것을 방지한다. 특정 트랜잭션은 전체 블록체인이 아니라 해당 노드만으로 검증되므로, 비용 상승을 유발하는 경쟁이 사라지고 트랜잭션이 빨라지며, 결과적으로 초당 처리 가능한 트랜잭션 수가 증가한다. 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)에 따르면, 샤딩과 PoS 합의 모델은 이더리움 2.0에서 100,000 TPS를 실현할 수 있을 것이다.
2단계 확장 솔루션 (Layer 2)
1단계 확장 솔루션은 블록체인의 프로토콜을 변경하는 반면, 2단계 확장 솔루션은 1단계 위에 스마트 컨트랙트로 구현되는 확장 기술이다. 트랜잭션 실행을 1단계에 보고하기 전에 외부로 위임함으로써, 2단계 솔루션은 트랜잭션 처리를 위한 추가 공간을 만든다. 이를 구현하는 방법은 다양하다.
사이드체인 (Sidechain)
먼저,사용자는 트랜잭션 수수료가 낮고 속도가 빠른 사이드체인으로 자산을 이동시킬 수 있다(예: xDai는 위임형 지분 증명(DPoS) 합의를 사용해 5초 안에 TPS를 처리하며 수수료는 0.000021달러 수준). 자산의 교차 체인 이동은 양방향 앵커링(2WP) 프로토콜을 통해 이루어지며, 이는 첫 번째 체인에서 자산을 잠그고, 두 번째 블록체인에서 이를 증명하는 정보를 입력하여 트랜잭션을 생성한다. Polygon이 대표적인 예시다.
플라즈마 (Plasma)
둘째,플라즈마(Joseph Poon과 Vitalik Buterin의 백서 참조)는 블록체인 내부의 블록체인 구조다. 자산은 플라즈마 체인을 관리하는 스마트 컨트랙트로 보내져 거래가 실행된다. 사기 증거가 없는 한, 루트 체인에는 블록 헤더의 해시 값만 제출되며, 사기 발생 시 블록은 롤백되고 블록 생성자는 처벌받는다. 이 ‘조건부’ 방식은 루트 블록체인의 상태 업데이트를 최소화하여 큰 확장성을 가져오며, 트랜잭션이 더 빨라진다.
상태 채널 (State Channels)
상태 채널은 참여자가 체외에서 여러 번의 거래를 수행하되, 이더리움 네트워크에는 채널 개설과 종료 시 두 번의 체인상 거래만 제출하는 오픈소스 프로토콜 및 스마트 컨트랙트다. 사용자는 처음 채널을 열 때 이더리움 거래를 생성하고 수수료를 지불해야 하며, 채널을 닫을 때도 이더리움 블록체인에서 거래를 처리하기 위한 수수료를 지불해야 한다. 이는 처리 및 저장해야 하는 거래 수를 줄이고, 가스비를 채널 개설과 종료에 필요한 비용으로만 축소한다. 이더리움에서 상태 채널을 활용하는 주요 프로젝트로는 State Channels, Celer, Perun, Raiden 등이 있다.
롤업 (Rollups)
롤업은 여러 트랜잭션을 하나의 '배치'로 모아 압축 도구(예: 값을 과학적 표기법으로 줄여 바이트 단위로 축소)를 사용하고 체외에서 검증한 후, 상태 데이터를 1단계에 저장함으로써 메인넷을 확장한다. 압축과 배치 처리는 더 높은 처리량을 가능하게 하여 각 거래의 속도를 높이고 비용을 최소화한다.
둘째, 검증 방식에 따라 롤업은 두 가지로 나뉜다. 배치 후 최종 상태의 루트(계좌 잔액, 컨트랙트 코드 등, 모두 ‘롤업 내부’)가 올바른지 확인하는 것이 핵심이다. zk 롤업에서는 각 배치마다 유효성 증명(ZK-SNARK)이 생성되며, Arbitrum과 같은 옵티미스틱 롤업에서는 노드가 특정 거래가 사기라고 의심할 때만 증명 계산이 수행되어 거래 속도와 처리량을 더욱 높인다.
사용자로서 Arbitrum 롤업과 어떻게 상호작용할 수 있나?
사용자로서 Arbitrum과 상호작용하는 가장 일반적인 시나리오는 Uniswap이나 Aave처럼 평소 이더리움에서 사용하던 dApp을 이용할 때다. 구체적으로 Arbitrum과 상호작용하려면 먼저 MetaMask 지갑에 Arbitrum One 네트워크를 추가하고 연결한 후, 자산을 브릿징하면 된다.
왜 Arbitrum이 곧 다가올 미래에 이더리움 확장을 주도할까?
Arbitrum은 블록체인 삼중난제—확장성, 탈중앙화, 보안—를 해결한다.
단순히 확장만 하는 것은 충분하지 않다. 트랜잭션 처리량을 늘리면서도 블록체인 기술의 두 가지 핵심 요소인 탈중앙화와 보안을 유지해야 한다. 이것이 바로 블록체인 삼중난제다. 지금까지 이 세 가지 조건을 모두 충족하는 유일한 이더리움 확장 솔루션은 Arbitrum과 같은 롤업뿐이다. Arbitrum에서 처리된 총 트랜잭션 수는 356만 건에 달하며, 2021년 9월 12일 하루 최고 26.8만 건의 트랜잭션이 처리되었다.
시간 경과에 따른 Arbitrum의 일일 총 거래량
처리 능력 면에서 Arbitrum은 40,000 TPS를 달성할 수 있으며, 이더리움의 기본 확장 방식과 비교해 평균 비용에서 5배의 우위를 가진다(현재 이더리움은 10.38달러 대비 Arbitrum은 2달러, 실시간 2단계 확장 수수료 기준).
이뿐만 아니라, Arbitrum은 실제로 수수료를 추가로 90~95% 더 낮추는 데 노력하고 있다. 이는 NFT를 민팅하거나 ETH를 이전하는 데 수십 센트만으로도 가능하다는 의미다. Arbitrum에서 하루 동안 지불된 총 가스비도 항상 이더리움보다 낮았다. 다만 9월 12일의 급증은 ArbiNYAN이라는 2단계 확장 유동성 마이닝 플랫폼 출시로 인한 것이다.
Arbitrum와 이더리움에서 지불된 일일 총 가스비
Arbitrum은 이러한 고처리량을 실현하면서도 1단계 합의로부터 보안을 제공받는다.
비교하자면, 이더리움과 비트코인과 같은 초기 1단계 솔루션은 탈중앙화와 보안을 우선시했지만 확장성을 희생했다. 오늘날의 높은 가스비가 바로 그 증거다. 마찬가지로, Solana와 EOS와 같은 경쟁 1단계 솔루션은 각각 200개와 21개의 노드만으로 네트워크를 운영함으로써 탈중앙화를 희생했다. 반대로, 중앙화는 보안에도 악영향을 미치며, 51% 공격 위험을 증가시킨다.
또한, 사이드체인은 메인넷 내에서 공격 벡터를 유발할 수 있는데, 이는 자체 합의 및 블록 검증 모델에 의존하기 때문이다. 보안이 제한적인 또 다른 예는 ‘더 큰 블록’을 갖는 블록체인은 본질적으로 검증이 어려워지고 더욱 중앙화될 수 있으며, 이 역시 보안을 저하시키기 때문이다. 참고로, 초기 단계의 모든 롤업이 탈중앙화된 것은 아니지만, 대부분 또는 모든 롤업이 점진적인 탈중앙화를 목표로 하고 있다.
Arbitrum은 지금까지 가장 EVM과 호환되는 2단계 확장 솔루션이다
Arbitrum은 지금까지 가장 EVM과 호환되는 2단계 확장 솔루션이다. 이는 개발자들이 기존 이더리움 애플리케이션을 롤업으로 쉽게 마이그레이션할 수 있도록 해주며, 코드를 재작성할 필요가 없다. Arbitrum은 현재 무수히 많은 dApp을 지원하고 있으며, 23억 달러 이상의 TVL(총 잠긴 자산)을 보유한 가장 큰 이더리움 2단계 네트워크다. 비교하자면, ZK-롤업과 결제 채널은 단순 결제, 교환 및 기타 특화된 애플리케이션 용도만 지원한다. 현재까지 총 2,361개의 검증된 컨트랙트를 보유하고 있으며, 9월 이후 평균 하루 12개의 컨트랙트가 추가되고 있다.
Arbitrum에서 일일 검증된 주소 수
더 많은 dApp이 Arbitrum 롤업에 통합됨에 따라, Arbitrum은 개발자에게 매력적일 뿐 아니라 사용자에게도 매력적이게 된다. Arbitrum에서 사용되는 고유 주소 수의 증가는 이를 입증한다.
시간 경과에 따른 Arbitrum의 독립 주소 총수
이 주소들 중에서도, 스마트 머니(Smart Money) 주소들이 Arbitrum에 특별한 관심을 보이고 있다. 아래 그래프에서 볼 수 있듯이, 이더리움의 ETH 백만장자 중 50%가 Arbitrum도 사용하고 있다. Nansen 라벨에 익숙하지 않은 분들을 위해 설명하자면, ETH 백만장자는 ETH 잔고가 최소 100만 달러 이상인 주소를 말한다.
Arbitrum에서 활동하는 스마트 머니의 비율
간단히 말해, 그것은 암호화폐의 왕—이더리움—위에 구축되어 있다
우리는 Arbitrum과 같은 롤업이 향후 몇 년간 이더리움 확장을 주도할 것이라고 믿는 또 다른 이유가 있다. 즉, 그것들은 암호화폐의 왕이라 불리는 이더리움 위에 구축되어 있기 때문이다. 이는 그들에게 선점 우위를 제공한다. 우선, 사용 측면에서 이더리움은 여전히 세계에서 가장 인기 있는 블록체인 프로토콜이며, 3,000개 이상의 dApp, DeFi, NFT, DAO, 가상 세계 생태계가 존재한다. 이에 견줄 수 있는 유일한 블록체인은 비트코인이지만, 비트코인은 롤업을 수용할 능력이 부족하다.
둘째, 많은 사람들이 생각하듯이 이더리움 2.0이 롤업을 곧바로 대체할 것이라는 주장과 달리, 이더리움 2.0이 완전히 배포되기까지는 몇 년이 더 걸릴 것이므로, Arbitrum과 같은 롤업이 실질적인 첫 번째 확장 솔루션이 되어야 한다. 오히려 데이터 샤딩, 즉 이더리움 2.0의 두 번째 단계는 주로 롤업을 가속화하기 위한 것이다. 롤업이 상태를 분할하고, 샤딩이 거래 기록을 분할하며, 롤업이 특정 샤드에 등록함으로써, 롤업의 처리량 확장성은 지수적으로 증가하며, 2030년까지 1,500만 TPS에 도달할 가능성도 있다.
이러한 이유들로 인해, Arbitrum과 같은 롤업이 가까운 장래에 이더리움 확장 솔루션의 물결을 이끌 독보적인 위치에 있을 것임은 명백하다.
2단계 확장 솔루션 토큰의 등장을 준비하라
개발자나 초기 투자자가 아니라면, 여전히 프로젝트의 고유 토큰을 구매함으로써 노출될 수 있다. Arbitrum과 같은 대부분의 롤업이 아직 고유 토큰을 발행하지 않았지만, 대부분의 롤업 프로젝트가 결국 토큰을 출시할 것으로 예상할 수 있다.
현재 롤업이 직면한 일부 도전 과제
첫 번째 도전은 옵티미스틱 롤업의 인출 기간이 길다는 점이다. 인출은 최대 7일이 소요될 수 있는데, 이는 거래가 사기로 의심될 경우 사기 증거를 공개하고 인출을 취소할 수 있도록 일정한 지연이 필요하기 때문이다.
둘째, 옵티미스틱 롤업의 보안을 보장하는 조건은 최소한 하나의 노드라도 정직하여 사기성 거래를 식별할 수 있어야 한다는 것이다.
이 외에도, 롤업을 통해 자산과 데이터를 이동하는 것이 점점 쉬워질 것으로 기대되지만, 롤업은 여전히 초기 단계이며 상호 운용성(interoperability)이 부족하다. 그러나 Hop, Connext, cBridge, Biconomy 등과 같은 상호 운용성 솔루션들이 존재한다.
마지막으로, 많은 사람들이 유저들이 최고의 가격을 얻으려는 동기를 가지고 있기 때문에 이더리움의 유동성이 다양한 롤업 사이에 분산되어 있다고 보지만, 시간이 지남에 따라 유동성은 Arbitrum과 같은 특정 롤업에 집중될 것이라고 생각한다.
5년 후의 롤업
현실적으로 보면, 장기적으로 롤업의 잠재력은 이더리움에만 국한되지 않는다. 확장성 솔루션의 미래는 여러 1단계 체인 위에 상호 의존하는 확장 솔루션이 결합된 더 복잡한 시스템이다. 이 복잡한 미래 속에서 우리는 세 가지 주요 트렌드를 기대할 수 있다.
앞서 언급했듯이, 단기적으로는 Arbitrum과 같은 이더리움 기반 롤업이 확장 솔루션 시장을 주도할 것이며, 이후 이더리움 2.0과 그 샤딩 방안을 통해 더욱 강화될 것이다. 롤업을 포함한 2단계 확장 솔루션들은 진보된 모습을 보이며 성능을 점점 높여 1단계 솔루션과 실행 측면에서 경쟁하게 될 것이다.
다음으로, 다른 경쟁 1단계 솔루션이 포화 상태에 도달하면, 그들의 메인넷 위에 롤업을 구축하기 시작할 것이다. 사실 아직 많은 사람들이 롤업의 잠재력을 이해하지 못하고 있지만, 모든 1단계 솔루션은 롤업을 필요로 할 것이다. 이더리움은 이를 위해 오랫동안(2015년 이후) 준비해온 최초의 사례일 뿐이다. 예를 들어 Tezos는 최근 롤업 중심의 로드맵을 채택했다. 마찬가지로 NEAR, Celestia, Polygon도 마찬가지이며, Polygon은 최근 고급 zk-STARKs( zk-Rollup에서 유래) 기반의 확장 솔루션인 Polygon Maiden을 발표했다.
사실 이더리움과 블록체인에 대한 수요는 계속해서 증가할 뿐이라는 점을 고려하면, 모든 확장 솔루션이 현재와 미래의 시장 참여자들의 증가하는 수요를 충족시키기 위해 동등하게 중요하고 필요할 것이라고 기대할 수 있다.
결론
요약하자면, 높은 가스비는 겉으로 드러난 빙산의 일각일 뿐이다. 이더리움은 출범 이래로 지속적으로 확장 문제에 직면해 왔으며, 현재 다양한 확장 솔루션들이 이를 해결하기 위해 개발되고 있다.
그 중에서도 Arbitrum 롤업은 현재 가장 큰 이더리움 2단계 네트워크일 뿐 아니라, 향후 몇 년간 확장 솔루션을 주도할 가능성이 높다.
Arbitrum 롤업은 메인넷의 탈중앙화와 보안을 해치지 않으면서도 이더리움을 확장할 수 있는 능력을 입증했다. 최상의 가격을 얻으려는 더 많은 사용자들이 Arbitrum으로 이동함에 따라, 개발자들도 EVM과 가장 호환되는 플랫폼인 이곳에 더 많이 개발하게 될 것이다. 이더리움을 넘어서서, 롤업은 다른 경쟁 1단계 솔루션으로 수출될 패러다임이자, 점점 더 복잡해지는 다양한 확장 솔루션에 통합될 기술이다.
모든 암호화폐 참여자들에게 Arbitrum과 같은 2단계 확장 솔루션은 단순한 투자 대상이 아니라, DeFi와 NFT 공간의 현재 및 미래 프로젝트의 기반이며, DAO와 가상 세계를 유지하고, 창작자 경제와 메타버스 전반을 뒷받침할 핵심 인프라다.
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