Pantera 파트너: Arbitrum과 L2 확장 트랙의 다른 시드 선수들의 장단점 비교

이 글은 체인뉴스(ChainNews)에 게재되었으며, 저자는 Paul Veradittakit, 블록체인 투자 기관 Pantera Capital의 파트너입니다. 번역: Perry Wang.

2019년 초, Pantera는 Offchain Labs의 시드 라운드 투자를 주도하였고, Offchain Labs는 Optimistic Rollups 기술을 사용하는 이더리움 DApp 확장 솔루션인 Arbitrum 프로토콜을 구축했습니다. 최근 NBA의 댈러스 매버릭스 구단주인 마크 큐반이 추가 투자를 한 것 같습니다!

지난 금요일, 개발자 전용 Arbitrum 메인넷이 출시되었으며, Uniswap 커뮤니티의 지원을 받아 "Arbitrum에 Uniswap v3를 배포"하게 됩니다. 아래 본문에서 Arbitrum의 작동 방식과 이더리움의 다른 2층(L2) 솔루션과의 비교에 대해 더 읽어보실 수 있습니다.

• 이더리움의 설계 철학은 안전성과 신뢰를 효율성보다 우선시하기 때문에, 이더리움의 대규모 보급과 거래 처리량의 급증으로 인해 네트워크 효율성이 극히 저하되었습니다. 이더리움 DApp의 암호화 사용자들은 종종 터무니없이 높은 거래 수수료를 지불해야 하고, 극도로 느린 거래 시간에 직면하여 끔찍한 사용자 경험을 겪고 있습니다. 따라서 이더리움에서 L2 솔루션을 구축하려는 수요가 계속 증가하고 있으며, L2 솔루션은 거래 데이터를 효과적으로 패키징하고 정기적으로 이더리움 네트워크에 게시하는 방법을 찾아 이더리움 원래 네트워크의 많은 비효율성 문제를 해결했습니다.
• Offchain Labs는 최근 Optimistic Rollups 메커니즘을 사용하는 L2 확장 기술인 Arbitrum One을 배포했다고 발표했습니다.
• Arbitrum은 Arbitrum 네트워크에 제출된 모든 거래를 실행하고 그 데이터를 이더리움의 수신함(inbox) 스마트 계약에 기록하는 Rollup 체인을 중심으로 구축됩니다.
• 이더리움에서 이러한 거래를 반영하기 위해, 검증자는 수신함에서 여러 거래의 데이터를 요약하여 "단언"(assertion)이라고 불리는 간결한 요약으로 만들고, 이를 이더리움 메인넷에 게시합니다. 이러한 단언은 설정된 대기 기간 내에 다른 검증자의 이의를 받지 않는 한 유효한 것으로 낙관적으로 간주됩니다. 잘못된 단언이나 이의 제기는 자금 몰수의 처벌을 받게 됩니다.
• 이 메커니즘은 이더리움 네트워크가 완전히 검증해야 하는 개별 거래의 수를 효과적으로 줄여 Arbitrum이 거래 속도를 크게 향상시키고 거래 비용을 낮출 수 있게 합니다.
• Arbitrum은 개발자에게 매우 친숙하게 설계되었으며, 이더리움 가상 머신(EVM)과 완전히 호환되며, Etherscan, Hardhat 및 Truffle과 같은 제3자 도구를 네이티브로 지원합니다. 이러한 장점과 Arbitrum의 대규모 확장성 개선은 이 프로토콜을 높은 처리량 DApp 개발자를 유치하는 인기 있는 후보로 만들고 있습니다.
• L2 프로토콜을 지원하는 두 가지 상호 경쟁 기술은 사이드체인과 ZK Rollups입니다.
• (Polygon이 사용하는) 사이드체인은 본질적으로 완전히 독립적인 블록체인으로, 이더리움에 블록 헤드를 게시하여 정기적으로 이더리움과 "상태를 동기화"합니다. 이러한 사이드체인은 이더리움 거래량의 일부만 수신하므로 비용 효율성과 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 그러나 사이드체인은 기본 블록체인과 완전히 독립적으로 운영되기 때문에 다양한 공격에 취약하여 개발자가 사이드체인에서 구축하는 결단력에 영향을 미칠 수 있습니다.
• (StarkWare가 사용하는) ZK Rollups는 Optimistic Rollup 기술과 유사합니다: 이들은 체인 외부(롤업 체인에서)에서 거래를 실행하고 모든 거래 데이터를 기록하며, 정기적으로 여러 거래를 집계한 단언을 이더리움 메인넷에 게시합니다. 그러나 Optimistic Rollups와 달리 단언이 항상 유효하다고 낙관적으로 가정하지는 않습니다. 검증자는 또한 ZK-STARK라는 첨부된 유효성 증명을 게시해야 합니다. 불행히도 ZK-STARK 기술은 여전히 성숙하지 않으며, 잘 요약되지 않고, 일반적으로 계산이 매우 느리게 이루어집니다. 이 기술의 뛰어난 보안 보장은 이더리움 확장 솔루션의 장기 후보로 만들지만, 현재 상태에서는 여전히 사용하기 어렵고 처리하기 힘듭니다.
• Optimistic Rollups는 어느 정도 사이드체인과 ZK Rollup 사이에 위치하며, 잘 개발된 사용 가능한 인프라를 통해 ZK-STARK와 동일한 많은 보안 보장을 유지합니다.
• Arbitrum 개발자 메인넷 테스트 버전이 출시된 지 일주일 만에 250개 이상의 프로젝트가 잇따라 등장하여 이더리움 확장 인프라에 대한 미친 수요를 명확히 보여주고 있습니다. 이 테스트 버전 동안 필요할 경우 Arbitrum 팀은 마지막 순간에 발생하는 오류나 비효율성을 제거하기 위해 네트워크를 중단하거나 업그레이드할 수 있는 능력을 유지할 것입니다. 모든 프로젝트가 Arbitrum에서 애플리케이션을 구축하고 테스트할 수 있게 되면, 이 프로토콜은 최종 사용자에게 개방되고 완전한 탈중앙화로 전환될 계획입니다.
• 궁극적으로 암호화폐와 DeFi가 폭발적인 성장을 계속함에 따라, Arbitrum은 이더리움에서 강력하고 사용자 친화적이며 효율적인 DApp을 구축하고자 하는 개발자에게 가장 유망한 확장 솔루션 중 하나를 제공합니다.

Arbitrum이란 무엇인가?

지난 주, Offchain Labs는 이더리움 확장 솔루션인 Arbitrum 프로토콜을 이더리움 메인넷에 배포했습니다. L2 프로토콜로서 Arbitrum은 Optimistic Rollups 기술을 사용하여 스마트 계약 실행 데이터를 효율적으로 압축하여 이더리움에 배포함으로써 거래 속도를 크게 향상시키고 거래 비용을 낮춥니다.

L2란 무엇인가?

이더리움은 현재 가장 인기 있는 DApp 블록체인 중 하나로, 이더리움의 다양한 DeFi 프로토콜은 거의 650억 달러의 자산을 잠금하고 있으며, 이더리움을 기반으로 한 DApp은 매일 100,000명 이상의 활성 사용자를 보유하고 있습니다. 이더리움 네트워크는 검증 가능성과 보안을 최적화하는 데 중점을 두고 있으며, 매일 약 150만 건의 거래를 처리하는 데 직면하여 처리 능력이 부족하여 거래 속도가 극도로 느리고 Gas 비용이 터무니없이 높아졌습니다. 배경 지식을 제공하자면, 이더리움 사용자는 현재 자신의 거래가 약 4분 정도 걸릴 것으로 예상하고 있으며, 평균 Gas 비용은 1달러입니다. 더 큰 규모의 거래, 예를 들어 Uniswap 거래의 경우 Gas 비용이 8-9달러에 이를 수 있습니다.

지난 1년간 Gwei 단위로 측정된 이더리움 Gas 비용 수준, 출처: YCharts

DApp과 DeFi 프로토콜의 높은 처리량을 더 잘 처리하기 위해 여러 프로젝트가 L2 솔루션을 출시하여 블록체인 "1층" L1인 이더리움 위에 구축되고 있습니다. L2 프로토콜은 높은 수준에서 거래 데이터를 효과적으로 패키징하고 정기적으로 이더리움 네트워크에 게시하는 방법을 찾습니다. 거래량이 많을 때 이더리움에서 각 거래를 직접 검증하는 것은 비용이 천정부지로 올라가고 효율성이 느려지는 결과를 초래할 수 있습니다. 반면 L2는 원래 이더리움보다 훨씬 더 큰 성능 개선을 이룰 수 있습니다. 왜냐하면 L2는 각 거래가 블록체인 네트워크에서 계산하는 부담을 효과적으로 줄이기 때문입니다.

Arbitrum은 이더리움의 효율성을 어떻게 향상시키는가?

Arbitrum L2 솔루션의 핵심은 Optimistic Rollup입니다. Rollup에서 거래 검증자는 체인 외부에서 이러한 거래를 실행하여 여러 거래를 함께 패키징한 다음 거래 데이터와 스마트 계약의 최종 상태를 요약한 간결한 계정(단언이라고 함)을 L1 블록체인에 게시합니다.

Arbitrum은 특히 Optimistic Rollups를 사용하며, 이더리움에 게시된 단언은 다른 검증자의 이의 제기가 없으면 진실하고 정확하다고 "가정"됩니다. 검증자는 단언만을 게시하며, 첨부된 유효성 증명은 필요하지 않습니다. 정직한 검증을 장려하기 위해, 검증자는 특정 기간 내에 이더리움에 보증금을 예치해야 합니다. 이 기간 동안 다른 검증자가 원래 검증자의 단언에 이의를 제기하면, 그들은 이더리움에서 해당 단언에 대해 공식적으로 "도전"할 수 있으며, 자신의 보증금을 예치해야 합니다. 원래 검증자의 단언이 잘못된 경우, 원래 검증자는 보증금을 잃게 됩니다. 도전자가 잘못된 경우, 도전자는 자신의 보증금을 잃게 됩니다. 단언이 성공적인 도전 없이 지정된 시간 창을 지나면, 그것은 진실로 "수용"되어 이더리움 블록체인의 최종 상태와 병합됩니다.

Arbitrum에서의 단언 검증 및 도전, 출처: Arbitrum 백서

여러 거래를 이더리움과의 단일 상호작용(단일 단언 게시)으로 집계함으로써, Arbitrum은 이더리움이 처리해야 하는 개별 거래의 총 수를 크게 줄입니다. 모든 거래는 기술적으로 여전히 이더리움에 "게시"되지만(단언을 통해), 네트워크는 더 이상 각 거래를 독립적으로 검증할 필요가 없습니다(각 노드에서 각 거래의 모든 단계를 완전히 실행할 필요가 없습니다). 또한 단언이 압축형으로 설계되었기 때문에, 일반적으로 이더리움 블록체인에서 차지하는 공간이 적어 이더리움 블록에 더 빨리 패키징될 수 있습니다. 요약하자면, 이러한 효율성 향상은 거래 속도와 비용의 현저한 개선을 가져와 DApp이 많은 사용자와 거래를 더 쉽게 처리할 수 있게 합니다.

구조적 관점에서, Arbitrum의 거래는 Arbitrum Rollup 체인에 제출되며, 이는 이더리움 체인 외부에서 거래 실행을 처리하는 사이드체인으로 간주될 수 있습니다. 이러한 거래에서 발생한 데이터는 기록된 후 이더리움의 열린 수신함 스마트 계약에 게시됩니다. 검증자(Arbitrum은 완전한 허가 없이 운영되므로 누구나 될 수 있음)는 수신함의 거래 데이터를 집계하여 단언을 만든 다음 이를 이더리움에 게시합니다. 외부 사용자는 수신함에 게시된 거래를 실행하여 Arbitrum Rollup 체인의 현재 상태를 복원할 수 있습니다.

Arbitrum은 개발 난이도를 높게 최적화했으며, 완전한 EVM 호환성, Etherscan과의 통합, Hardhat 및 Truffle과 같은 인기 도구에 대한 네이티브 지원을 포함합니다. 이러한 특징과 Arbitrum의 대규모 확장성 개선은 이 프로토콜을 높은 처리량 DApp 개발자를 유치하는 인기 있는 후보로 만들고 있습니다.

Arbitrum은 L2 트랙의 다른 프로토콜과 비교하여 어떤 장단점이 있는가?

이더리움의 광범위한 인기를 감안할 때, 일부 프로젝트는 블록체인의 확장성을 강화하기 위해 L2 솔루션을 출시했습니다. Optimistic Rollup 기술 외에도 L2 솔루션의 두 가지 인기 기술은 zk-Rollups와 사이드체인입니다.

Polygon (이전에는 Matic Network로 알려짐)가 사용하는 사이드체인은 본질적으로 거래를 실행하기 위한 완전히 독립적인 블록체인으로, 가끔 L1 블록체인과 상호작용합니다. 사이드체인은 L1 네트워크의 총 거래량의 일부만 처리하므로, 사이드체인이 높은 처리량으로 "차단"될 가능성이 크게 줄어들어 더 낮은 거래 수수료와 더 빠른 거래 속도를 제공할 수 있습니다. 사이드체인과 L1 블록체인이 일치하도록 보장하기 위해, 사이드체인은 정기적으로 블록 헤드를 L1 체인에 게시하여 두 체인의 "상태"가 일치하도록 합니다. 사이드체인은 이더리움 외부에서 거래를 실행하여 효율성을 높이고 이더리움의 전체 계산 부담을 줄입니다. 그러나 이러한 접근 방식의 불행한 결과는 사이드체인이 L1 블록체인과 동일한 보안 보장을 제공할 수 없다는 것입니다. 근본적으로 L1 체인이 각 거래/블록을 스스로 검증하지 않도록 요구하기 때문입니다. 무효 상태 전환 공격이 가능해지며, 다수의 사이드체인 검증자가 공모하여 인위적으로 블록을 생성하고 거래 참여자로부터 자금을 훔치고, 동반된 블록 헤드를 이더리움에 게시하여 도난을 완료할 수 있습니다. Optimistic Rollups는 모든 거래 데이터를 이더리움의 수신함에 기록하여 이러한 공격을 방지합니다. 누구나 수신함에서 거래를 실행하여 Rollup 체인의 상태를 확인하고 검증자 단언을 검증하거나 도전할 수 있습니다. 사이드체인과 Optimistic Rollups 간의 주요 차이점은 사이드체인이 블록체인의 역사 스냅샷을 이더리움에 게시하는 반면, Optimistic Rollups는 전체 블록체인 기록을 이더리움에 게시한다는 것입니다.

StarkEx가 사용하는 ZK-Rollups 기술은 구조적으로 Optimistic Rollups와 유사합니다. 두 기술 모두 별도의 Rollup 체인에서 거래를 실행한 다음 정기적으로 단언을 사용하여 모든 데이터를 이더리움에 기록하여 Rollup 거래를 검증합니다. 두 기술의 주요 차이점은 zk-Rollups에서 검증자가 이더리움에 유효성 증명과 그들의 단언을 게시해야 한다는 것입니다. Optimistic Rollups와 달리, zk-Rollups 프로토콜은 이러한 단언이 유효하다고 낙관적으로 가정하지 않습니다. 접두사 ZK는 첨부된 증명이 ZK-STARK, 즉 간결한 전투적 제로 지식 증명이라는 사실에서 유래합니다. ZK-STARK의 구체적인 기술적 세부 사항은 이 글의 논의 범위를 벗어나지만, 간단히 말해 ZK-STARK는 사용자가 특정 사실을 "알고 있다"는 것을 증명할 수 있게 해주는 암호화 원리로, 증명 자체에 해당 사실에 대한 어떤 노출 정보도 포함할 필요가 없습니다. ZK-STARK의 확장성에 대한 주요 이점은 매우 압축되어 있어 검증자가 단언과 관련 증명을 이더리움에 게시하는 효율성을 크게 향상시킵니다. 이러한 증명은 또한 Rollup 체인의 상태가 항상 이더리움과 동기화되도록 보장합니다. 모든 단언이 증명 가능하게 유효해야 하므로, Optimistic Rollups와 달리 이더리움에 무효 단언이 저장될 가능성이 있는 "도전 기간"이 존재하지 않습니다.

압축된 구조와 강력한 보안 보장을 가지고 있음에도 불구하고, ZK-STARK를 효과적으로 구축하고 계산하는 기술과 추상화는 여전히 상당히 미발달되어 있어 이 기술을 사용하기 어렵고 일반적으로 높은 사용 사례 특정성을 가지고 있습니다. ZK Rollups의 대부분의 기존 구현은 특정 유형의 거래만 처리할 수 있으며, 예를 들어 토큰 전송이나 원자 교환과 같은 거래입니다. 또한 이들의 구축 속도는 매우 느릴 수 있습니다. 약 1000건의 거래가 포함된 블록을 예로 들면, 비전문 하드웨어에서 검증 아키텍처를 구축하는 데 거의 20분이 걸릴 수 있습니다. ZK-STARKS를 전문으로 하는 더 전문화된 하드웨어(예: GPU 검증기)와 암호화 추상화가 등장함에 따라, ZK Rollups는 가장 성공적인 L2 확장 메커니즘 중 하나로 입증될 수 있습니다. 그 이전에는 이 기술이 효율성 개선과 사용 가능성 측면에서 여전히 매우 부족하여 Optimistic Rollups가 단기적으로 더 유망한 솔루션이 되도록 합니다.

Arbitrum의 다음 조치는 무엇인가?

지난 주 출시된 Arbitrum 메인넷은 "Arbitrum One"이라는 특별한 이름을 부여받아 Arbitrum 기술로 지원되는 플래그십 블록체인으로 명확히 구분됩니다. Arbitrum 생태계가 계속 발전하고 완성됨에 따라, 다른 Rollup 체인(또한 Arbitrum 기술을 사용하지만 수정될 수 있음)도 다양한 용도에 맞게 맞춤형으로 등장할 수 있습니다.

Arbitrum One은 현재 메인넷 테스트 단계에 있으며, 필요할 경우 Arbitrum 팀은 블록체인을 중단하고 업그레이드할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이 기간 동안 개발자는 Arbitrum의 안전성과 효율성을 경험하고, 해당 블록체인이 대량의 처리량을 수용하기 전에 마지막 순간에 발생하는 모든 결함이나 오류를 식별할 수 있습니다. 현재 Arbitrum One은 모든 접근 요청 개발자에게 개방되어 있으며(250개 이상의 프로젝트가 이미 존재함), 모든 프로젝트가 Arbitrum에서 DApp을 구축하고 테스트할 수 있게 되면 최종 사용자에게 접근이 개방될 것입니다. 팀의 목표는 올해 여름 말까지 완전한 탈중앙화로 전환하는 것입니다.

한 가지 생각

최근 암호화 분야에 대한 외부의 관심이 급증한 것은 양날의 검입니다. 새로운 사용자와 유동성의 원천을 가져오는 동시에, 이더리움에서 심각한 네트워크 혼잡, 긴 거래 시간 및 막대한 Gas 비용이 발생하고 있습니다. 이더리움의 현재와 미래의 지속적인 보급에 따라, 지속 가능한 인프라를 구축하고, 효율적이며 안전하게 더 높은 처리량의 DApp에 동력을 제공하는 것이 그 어느 때보다 중요해 보입니다.

Arbitrum은 L2 확장 메커니즘으로 Optimistic Rollups를 사용하여 이더리움 거래의 비용과 시간 효율성을 크게 향상시킨 강력한 현실 사례를 제공합니다. 250개 이상의 프로젝트가 이미 Arbitrum 개발자 메인넷에서 구축되고 있으며, 이는 이러한 확장 가능한 인프라에 대한 수요와 현재 L2 트랙의 선수들에 대한 실망을 증명합니다. 이더리움 생태계가 계속해서 번창함에 따라, Arbitrum L2 솔루션은 새로운 세대의 고도로 확장 가능하고 효율적인 DApp을 탄생시켜 전 세계의 암호화 사용자에게 더 저렴하고 더 빠른 경험을 제공합니다.