ZK-Rollups 진영에 돌풍을 일으킬 다크호스가 나올 수 있을까?
작성자: CoinMix Global Research
서론:
이더리움은 사용자 수가 급증한 이후 체인 상의 혼잡과 높은 수수료 등의 문제에 직면하게 되었으며, 로드맵 상 이더리움 팀은 롤업(Rollup)을 통한 확장성 해결 방안을 선택했다.
하지만 모든 롤업 솔루션이 동일한 것은 아니다. 2021년 초 인기를 끌었던 폴리곤(Polygon)은 기원 문제로 인해 일부 커뮤니티 구성원들이 이탈하기도 했다. 그 외 주요 롤업 메커니즘은 옵티미스틱 롤업(Optimistic Rollups)과 제로노우리지 롤업(zkRollups, 제로지식 증명 기반)으로 나뉜다. 본고에서는 주로 zkRollups 메커니즘에 대해 살펴본다.
zkRollups 분야에서는 매터랩스(Matter Labs)와 스타크웨어(StarkWare)가 경쟁하고 있으며, 매터랩스는 zkSync 1.0 및 zkSync 2.0을 출시했고, 이에 대응하는 스타크웨어의 솔루션은 StarkEx와 StarkNet이다.
이러한 각각의 솔루션을 살펴보기 전에, 먼저 롤업 자체의 원리를 알아보자:
롤업은 이더리움 확장성 해결책 중 하나로, 자체 네트워크를 통해 거래를 묶어 압축한 후 이더리움 체인에 검증을 위해 전송한다. 이를 통해 다수의 거래를 한 번에 검증함으로써 네트워크 운영 효율성을 높이고, 결과적으로 처리 가능한 거래량을 늘려 확장성을 실현한다.
롤업이 한 번에 처리할 수 있는 거래 수를 통해 이더리움에서 오랫동안 지적되어온 TPS 문제를 개선할 수 있으며, 이더리움 자체의 보안을 유지하면서 실행 가능한 거래량을 기존 15건에서 약 3000건까지 향상시킬 수 있다.
옵티미스틱 롤업과 zkRollup의 차이점 중 가장 중요한 점은, zkRollup이 제로노우리지 프루프(제로지식 증명) 기술을 활용하여 프라이버시 기능을 결합할 수 있다는 점이다. 즉, 한 당사자가 다른 당사자에게 어떤 정보가 사실임을 증명하되, 그 정보 자체를 노출하지 않고 증명할 수 있어 프라이버시를 보장한다.물론 모든 zkRollup이 제로노우리지 기술의 프라이버시 특성을 활용하는 것은 아니다.
또한 L1에 비해 zkRollup은 더 강한 규모의 경제 효과를 가진다. L1인 이더리움은 일반적으로 비용과 처리 속도 측면에서 많은 사용자 유입을 반기지 않지만, zkRollup은 더 많은 거래 사용자가 참여할수록 네트워크 이용 비용이 더욱 낮아져 궁극적인 목표를 달성하게 된다.
다음으로 zk 계열의 주요 플레이어들을 정리해보겠다.
1. 스타크웨어(StarkWare) 진영:
1) StarkEx
스타크웨어는 2020년 6월경 StarkEx 솔루션을 출시하였으며, 이는 범용 스마트 계약을 지원하며 애플리케이션 개발자들이 zkRollup이 제공하는 다양한 장점을 활용해 배포할 수 있도록 한다. 사용자 입장에서도 ETH와 유사한 경험을 제공한다.
현재까지 StarkEx는 누적 4300만 건 이상의 거래를 처리했으며, 자체 네트워크 내 애플리케이션들의 활발한 사용과 함께 거래 속도는 이미 9000TPS를 넘었고, 송금 속도는 18000+TPS에 달한다. 이더리움과 비교하면 확장성은 약 600배 향상된 셈이다. 또한 StarkEx는 SHARP(Shared Prover) 기능을 제공하는데, 이는 여러 애플리케이션의 롤업 거래 배치를 하나의 거래 배치로 집계하여 이더리움에 일괄 게시할 수 있게 해준다. 그러나 롤업이 이더리움 위에 배포되는 구조상, StarkEx의 거래 배치 수수료 역시 ETH의 제약 영향을 받는다. 이를 해결하기 위해 프로젝트팀은 Validium이라는 새로운 메커니즘을 도입하여 해당 시스템에 배포된 앱과 사용자들에게 더 저렴한 비용을 제공한다.
zkRollup이 데이터 가용성(data availability)을 체인 상(on-chain)에 두는 것과 달리, Validium은 데이터 가용성을 체인 하(Off-chain)에 두어 더 높은 거래 처리량을 가능하게 한다.
애플리케이션 배포 면에서는 dYdX, Immutable X, DeversiFi, Sorare 등이 연이어 참여했으며, dYdX는 zkRollup 모드(체인 상 데이터 가용성)를 선택한 반면, DeversiFi, Immutable X, Sorare는 Validium 모드(체인 하 데이터 가용성)를 선택했다.
zkRollup과 비교해 Validium은 거래 수수료가 훨씬 저렴하다. 예를 들어 Immutable X는 Validium 모드를 적용해 NFT 민팅 및 거래 시 가스 수수료가 0달러이며, 이더리움에서의 NFT 민팅 및 거래 수수료는 20~50달러 수준이다. 마찬가지로 Validium 기반의 DeversiFi 역시 거래 수수료가 0달러이다.
2) StarkNet
Validium 모드를 지원하는 zkRollup인 StarkEx 외에도, 스타크웨어는 다음 세대 zkRollup인 StarkNet을 출시했으며 이미 알파 메인넷을 공개하였다. StarkNet의 핵심 특징은 애플리케이션 간의 완전한 조합 가능성(composability)을 실현한다는 점이다. 즉, 서로 다른 애플리케이션이 협력하고 연결될 수 있다. 반면 StarkEx는 이러한 조합 기능을 제공하지 않는다. StarkNet의 테스트넷은 2021년 6월부터 시작되었으며 범용 스마트 계약을 지원했고, 두 달 후에는 조합성 기능도 추가되었다. 또한 StarkNet은 누구나 별도의 허가 없이 애플리케이션을 배포할 수 있으므로, 동일한 컴파일러를 사용한다는 조건 하에 누구나 네트워크에 배포할 수 있다.
StarkNet 상의 애플리케이션은 DeFi 분야에서 Devtools 및 Network Tools 등 인프라 분야까지 확장되고 있으며, 점점 더 많은 DApp이 배포됨에 따라 애플리케이션 간 상호 연결성이 더욱 활발해질 것으로 기대된다.
2. 매터랩스(MatterLabs) 진영
1) zkSync1.0
매터랩스의 첫 번째 zkRollup 확장성 솔루션인 zkSync는 앞서 언급한 다른 zkRollup들과 마찬가지로 낮은 거래 수수료를 특징으로 하지만, 가장 큰 차별점은 특정 메인넷의 단일 토큰으로만 수수료를 지불해야 하는 것이 아니라, 다른 토큰이나 거래 중인 자산으로도 수수료를 지불할 수 있다는 점이며, 최저 수수료는 0.2달러 수준이다.
현재까지 zkSync1 메인넷의 누적 거래 처리량은 약 600만 건이며, TVL(총 잠긴 자산 가치)은 약 2600만 달러 수준이다. StarkEx 네트워크와 비교하면 TPS, 거래 처리량, 총 잠긴 자산 가치 면에서 아직 발전 여지가 크다. 작년 7월에는 NFT 기능도 추가되어 NFT 민팅 및 거래 기능을 지원하고 있다.
2) zkSync2.0
매터랩스의 차세대 핵심 솔루션인 zkSync2.0은 StarkNet과 마찬가지로 점차 완전한 조합성을 갖춘 스마트 계약을 지원할 예정이며, 테스트넷은 2021년 10월에 이미 출시되었다. 주목할 점은 투자자 중 하나인 Curve Finance가 이미 해당 네트워크에 애플리케이션을 배포했다는 것이다. 또한 zkSync2.0은 zkEVM 테스트넷을 도입하여 이더리움 스마트 계약을 zkRollup 위에 배포할 수 있도록 하고 있다. 현재 UniSync가 해당 테스트넷에 성공적으로 배포되었으며, 테스트넷 내 누적 거래 처리량은 이미 60만 건을 돌파했다. 다만 현재 zkEVM은 폐쇄형 테스트넷 단계이므로, 개발자 팀의 애플리케이션이 화이트리스트에 포함되지 않은 경우 참여할 수 없다.
또한 zkSync 2.0은 zkPorter도 도입할 예정인데, 이는 StarkEx의 Validium 시스템과 유사하게, zkSync 2.0 사용자들이 거래 데이터를 이더리움 PoS 체인이 아닌 zkPorter에 게시함으로써 더 높은 거래 처리량을 달성할 수 있게 해준다. zkPorter 거래는 이더리움 수수료의 제약을 받지 않기 때문에, 훨씬 저렴한 비용의 대안이 될 것으로 예상된다.
3. 맺음말
증명 메커니즘 측면에서 보면, zkRollup은 옵티미스틱 롤업보다 증명 경로가 우수하지만, 옵티미스틱 롤업이 L1으로 인출하는 시간과 비교하면, zkRollup의 거래량이 적을 경우 체인 상 블록이 채워지는 데 시간이 더 오래 걸려 인출 시간이 몇 시간 정도 소요될 수 있다.
zkRollup 내부를 다시 살펴보면, 스타크웨어와 매터랩스 모두 이더리움의 제로노우리지 증명 기반 확장성 기술을 연구하고 있다. 보안성 측면에서 StarkNet이 아직 zkSync 시리즈만큼 강력하지는 않지만, 거래 처리량과 잠긴 자산 가치 면에서 zkSync는 여전히 더 많은 사용자 유입이 필요하다. 또한 현재 StarkNet은 아직 테스트 단계이지만, 네트워크 애플리케이션은 이미 활성화의 초기 모습을 보이고 있으며, 현재 사용 가능한 zkRollup 네트워크 중 StarEx는 dYdX, DeversiFi, Immutable X, Sorare 등 사용 편의성이 뛰어난 앱들을 이미 출시했다.
범용 스마트 계약의 조합성 측면에서는 StarkNet이 다소 앞서 나가고 있지만, zkSync 시리즈 역시 이더리움 스마트 계약과 호환되는 zkEVM 테스트넷을 출시했다. 두 프로젝트 모두 공통적으로 체인 상 데이터 가용성과 체인 하 데이터 가용성을 분리함으로써(스타크웨어는 Validium, 매터랩스는 zkPorter 도입) 이더리움의 거래 수수료 제약에서 벗어나고자 노력하고 있다.
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