Coinbase: Layer1, Layer2 및 사이드체인 솔루션을 한눈에 이해하기

원문 제목: 《Scaling Ethereum \& crypto for a billion users》

저자: Justin Mart \& Connor Dempsey

편집: 탈중앙화 금융 커뮤니티

2021년 말까지 이더리움은 탈중앙화 금융, NFT, 게임 등 다양한 분야에서 수천 개의 애플리케이션을 지원하도록 발전했습니다. 전체 네트워크는 매년 수 조 달러의 거래를 처리하며, 그 중 1,700억 달러 이상이 이 플랫폼에 잠겨 있습니다.

하지만 속담에 있듯이, 돈이 많을수록 문제도 많습니다. 이더리움의 탈중앙화 설계는 결국 초당 처리할 수 있는 거래 수를 15건으로 제한합니다. 이더리움의 인기가 초당 15건의 거래를 훨씬 초과함에 따라, 결과적으로 긴 대기 시간과 거래당 최대 200달러의 수수료가 발생합니다. 결국, 이는 많은 사용자에게 비용을 초래하고 이더리움이 현재 처리할 수 있는 애플리케이션 유형을 제한하게 됩니다.

스마트 계약 기반 블록체인이 수십억 사용자를 지원하는 금융 및 웹 3 애플리케이션으로 성장하고자 한다면, 확장 가능한 솔루션이 필요합니다. 다행히도, "기병"이 이미 도착하기 시작했으며, 최근 많은 솔루션이 출시되었습니다.

경쟁인가, 상호 보완인가?

목표는 공개적으로 접근 가능한 스마트 계약 플랫폼이 처리할 수 있는 거래 수를 늘리는 동시에 충분한 탈중앙화를 유지하는 것입니다. 단일 주체가 관리하는 중앙화된 솔루션을 통해 스마트 계약 플랫폼을 확장하는 것은 미미한 일입니다(Visa는 초당 45,000건의 거래를 처리할 수 있습니다), 하지만 그러면 우리는 다시 원점으로 돌아가게 됩니다: 소수의 강력한 중앙화된 참여자가 소유한 세계.

이 문제를 해결하는 방법은 두 가지입니다: (1) 이더리움과 경쟁하는 새로운 네트워크를 구축하여 더 많은 활동을 처리하거나, (2) 이더리움의 과잉 용량을 처리할 수 있는 상호 보완적인 네트워크를 구축하는 것입니다.

대체로, 이들은 다음과 같은 몇 가지 범주로 나눌 수 있습니다:

• 1계층 블록체인(이더리움과 경쟁)
• 사이드체인(이더리움과 상호 보완)
• 2계층 네트워크(이더리움의 보완)

이들은 아키텍처와 접근 방식에서 다르지만, 목표는 동일합니다: 사용자가 실제로 네트워크를 사용하도록 하는 것입니다(예: DeFi, NFT와 상호작용 등), 높은 비용을 지불하거나 긴 대기 시간을 겪지 않고 말입니다.

1계층

이더리움은 1계층 블록체인으로 간주됩니다------사용자의 자금을 보호하고 거래를 실행하는 독립적인 네트워크입니다. Uniswap과 같은 DeFi 애플리케이션을 사용하여 100 USDC를 DAI로 교환하고 싶으신가요? 이더리움이 바로 그 모든 일이 일어나는 곳입니다.

경쟁하는 1계층은 이더리움이 하는 모든 일을 할 수 있습니다. 이들의 차이는 새로운 시스템 설계가 더 높은 처리량을 가능하게 하여 거래 수수료를 낮출 수 있지만, 일반적으로 중앙화가 증가하는 대가를 치르게 됩니다.

지난 10개월 동안 새로운 1계층 네트워크가 잇따라 출시되었고, 이 기간 동안 이들 네트워크의 총 가치는 0달러에서 약 750억 달러로 급증했습니다. 현재 이 분야는 솔라나, 아발란체, 테라 및 바이낸스 스마트 체인(Binance Smart Chain)이 주도하고 있으며, 각각 100억 달러 이상의 가치를 지닌 지속적으로 성장하는 생태계를 보유하고 있습니다.

비이더리움 1계층의 TVL

모든 1계층은 개발자와 사용자를 유치하기 위해 경쟁하고 있습니다. 이더리움의 도구와 인프라(이 도구와 인프라는 애플리케이션을 구축하고 사용하는 것을 쉽게 만듭니다)가 전혀 없는 상황에서 이를 달성하는 것은 매우 어렵습니다. 이 격차를 메우기 위해 많은 1계층은 EVM 호환성이라는 전략을 채택했습니다.

EVM은 이더리움 가상 머신을 의미하며, 본질적으로 거래가 발생하도록 계산을 실행하는 두뇌입니다. 그들의 네트워크를 EVM과 호환되게 함으로써, 이더리움 개발자는 기존의 이더리움 애플리케이션을 새로운 1계층에 쉽게 배포할 수 있도록 코드 복사 및 붙여넣기를 할 수 있습니다. 사용자 또한 기존 지갑을 통해 EVM 호환 1계층에 쉽게 접근할 수 있어 마이그레이션을 간소화합니다.

바이낸스 스마트 체인(BSC)을 예로 들 수 있습니다. EVM 호환 네트워크를 출시하고, 더 높은 처리량과 저렴한 거래를 위해 합의 설계를 조정함으로써, BSC는 지난해 여름 DeFi 애플리케이션의 사용량이 급증했습니다. 이 애플리케이션들은 Uniswap 및 Curve와 같은 인기 있는 이더리움 애플리케이션과 유사합니다. 아발란체, 팬텀, 트론 및 셀로도 동일한 접근 방식을 취했습니다.

반면, 테라와 솔라나는 현재 EVM 호환성을 지원하지 않습니다.

EVM 호환 vs 비EVM 호환 1계층의 TVL

상호 운용 체인

약간 다른 1계층 저장소에는 코스모스와 폴카닷과 같은 블록체인 생태계가 있습니다. 이들 프로젝트는 새로운 독립 블록체인을 구축하는 것이 아니라, 개발자가 서로 통신할 수 있는 특정 애플리케이션을 위한 블록체인을 만들 수 있도록 표준을 구축합니다. 예를 들어, 이는 게임 블록체인에서 온 토큰이 소셜 네트워크의 독립 블록체인에서 구축된 애플리케이션에서 사용될 수 있도록 허용할 수 있습니다.

현재 코스모스 표준을 사용하여 구축된 체인은 1,000억 달러를 초과하며, 궁극적으로 상호 운용이 가능합니다. 한편, 폴카닷도 최근 이정표에 도달하여 블록체인 생태계를 통합할 예정입니다.

간단히 말해, 이더리움의 직접적인 경쟁자는 다양하며, 앞으로 더 많은 경쟁자가 등장할 것입니다.

사이드체인

사이드체인과 새로운 1계층 간의 차이는 분명히 모호한 차이입니다. 사이드체인은 EVM 호환 1계층과 매우 유사하지만, 이들은 이더리움의 과잉 용량을 처리하는 데 전념하며, 전체 이더리움과 경쟁하지 않습니다. 이러한 생태계는 이더리움 커뮤니티와 긴밀하게 연결되어 있으며, 상호 보완적인 방식으로 이더리움 애플리케이션을 호스팅합니다.

Axie Infinity의 로닌 사이드체인은 전형적인 예입니다. Axie Infinity는 이더리움 기반의 NFT 게임입니다. 이더리움의 수수료가 게임을 매우 비싸게 만들기 때문에, 로닌 사이드체인을 구축하여 사용자가 NFT와 토큰을 이더리움에서 저렴한 환경으로 이전할 수 있도록 했습니다. 이는 더 많은 사용자가 이 게임을 감당할 수 있게 하여 게임의 인기를 높였습니다.

이 글을 작성할 당시, 사용자는 Axie Infinity를 플레이하기 위해 이더리움에서 로닌으로 75억 달러 이상을 이전했습니다.

폴리곤 POS

로닌과 같은 사이드체인은 특정 애플리케이션에 특화된 것이고, 다른 것들은 더 일반적인 애플리케이션에 적합합니다. 현재 폴리곤 POS 사이드체인은 업계의 선두주자로, 100개 이상의 DeFi 및 게임 애플리케이션에 배포되어 약 50억 달러의 가치를 보유하고 있습니다. 여기에는 Aave, Sushiswap 및 Uniswap의 클론 버전인 Quickswap과 같은 잘 알려진 애플리케이션이 포함됩니다.

마찬가지로, 폴리곤 POS는 EVM 호환 1계층과 별로 다르지 않아 보입니다. 그러나 이는 이더리움과 경쟁하기보다는 이더리움을 확장하기 위한 프레임워크의 일환으로 구축되었습니다. 폴리곤 팀은 미래에 이더리움이 여전히 고가치 거래 및 가치 저장의 주도적인 블록체인으로 남아 있을 것이며, 일상 거래는 폴리곤의 저비용 블록체인으로 이전될 것이라고 믿고 있습니다. (폴리곤 POS는 "체크포인트"라는 과정을 통해 이더리움과 특별한 관계를 유지하고 있습니다).

거래 수수료가 매우 낮기 때문에, 폴리곤의 미래 비전은 실행 가능해 보입니다. 인센티브 프로그램의 도움으로 사용자들은 폴리곤 POS로 몰려들고 있으며, 그 일일 거래량은 이더리움을 초과하고 있습니다(비록 스팸 거래가 이 숫자를 부풀리고 있지만).

2계층(롤업)

1계층과 사이드체인은 블록체인의 보안을 보장하는 명백한 도전 과제가 있습니다. 이를 위해, 그들은 새로운 채굴자나 지분 증명 검증자에게 거래의 보안을 검증하고 보장하기 위해 수수료를 지불해야 하며, 이는 일반적으로 기본 토큰의 인플레이션 형태로 이루어집니다(예: 폴리곤의 $MATIC, 아발란체의 $AVAX).

그러나 이는 상당한 단점을 가져옵니다:

• 기본 토큰을 보유하는 것은 생태계를 이더리움과 상호 보완하기보다는 더 경쟁력 있게 만듭니다.
• 거래를 검증하고 보호하는 것은 복잡하고 도전적인 작업이며, 귀하의 네트워크는 무기한 이 작업을 책임져야 합니다.

이더리움의 보안을 활용하여 확장 가능한 생태계를 만들 수 있다면, 좋지 않을까요? 2계층 네트워크, 특히 "롤업"이 등장합니다. 간단히 말해, 2계층은 이더리움 위에 위치한 독립적인 생태계로, 그 보안은 이더리움에 의존합니다.

핵심은, 2계층은 원주율 토큰이 필요하지 않다는 것입니다------따라서 이들은 이더리움에 대해 더 상호 보완적일 뿐만 아니라 본질적으로 이더리움의 일부입니다. 이더리움의 로드맵은 이더리움 2.0이 "롤업 중심"이 될 것이라고 명시하여 이 아이디어에 대한 경의를 표합니다.

롤업의 작동 원리

2계층은 일반적으로 롤업이라고 불리며, 이는 업데이트된 거래 데이터를 이더리움으로 다시 전송하기 전에 거래를 "롤업"하거나 묶어서 새로운 환경에서 실행하는 것을 의미합니다. 이더리움 네트워크가 1,000개의 Uniswap 거래를 단독으로 처리하게 하는 것(비쌉니다!)보다, 결과를 이더리움에 제출하기 전에 2계층에서 계산을 분산시키는 것이 더 저렴합니다!(저렴합니다!)

그러나 결과가 이더리움으로 전송될 때, 이더리움은 데이터가 올바르고 유효하다는 것을 어떻게 알 수 있을까요? 이더리움은 누군가 잘못된 정보를 게시하는 것을 어떻게 방지할 수 있을까요? 이러한 핵심 질문은 두 가지 유형의 롤업을 구분합니다: 낙관적 롤업과 ZK-롤업입니다.

낙관적 롤업

이더리움에 결과를 제출할 때, 낙관적 롤업의 "낙관적" 가정은 그것이 유효하다는 것입니다. 다시 말해, 그들은 롤업 운영자가 원하는 모든 데이터를(잠재적으로 잘못된/사기성 데이터를 포함하여) 게시하도록 허용하고, 그것이 올바르다고 가정합니다------확실히, 이는 낙관적인 전망입니다! 그러나 사기를 방지하는 방법이 있습니다. 균형을 맞추기 위해, 모든 인출 후에는 사기를 확인할 수 있는 시간 창이 있습니다(블록체인은 투명하므로, 누구나 발생하는 일을 볼 수 있습니다). 만약 관찰자 중 한 명이 수학적 방법을 통해 사기가 발생했음을 증명할 수 있다면(사기 증명을 제출하여), 롤업은 사기 거래를 복구하고 나쁜 참여자를 처벌하며 관찰자에게 보상을 줍니다(영리한 인센티브 시스템입니다!).

단점은 사용자가 롤업과 이더리움 간에 자금을 이동할 때, 사기 행위를 발견한 관찰자가 있는지 확인하기 위해 잠시 지연이 발생한다는 것입니다. 경우에 따라 이 지연은 일주일까지 갈 수 있지만, 우리는 시간이 지남에 따라 이러한 지연이 줄어들 것으로 예상합니다.

핵심은 낙관적 롤업이 본질적으로 이더리움과 연결되어 있으며, 오늘날 이더리움을 돕기 위해 준비되어 있다는 것입니다. 따라서 많은 선도적인 DeFi 프로젝트가 선도적인 낙관적 롤업인 아비트럼과 낙관적 이더리움으로 전환하면서, 우리는 강력한 초기 성장을 목격하고 있습니다.

아비트럼과 낙관적 이더리움

아비트럼과 낙관적 이더리움은 현재 낙관적 롤업을 구현하는 두 가지 주요 프로젝트입니다. 주목할 점은 두 회사 모두 여전히 초기 단계에 있으며, 두 회사 모두 중앙 집중적인 통제를 유지하고 있지만, 시간이 지남에 따라 탈중앙화할 계획을 가지고 있다는 것입니다.

추정에 따르면, 성숙해지면 낙관적 롤업은 확장성을 10-100배 향상시킬 수 있습니다. 초기 단계에서도 아비트럼과 옵티미즘에서의 DeFi 애플리케이션은 수십억의 네트워크 가치를 축적했습니다.

낙관적 롤업은 7개의 DeFi 애플리케이션에 3억 달러 이상의 TVL을 배포했으며, 가장 유명한 것은 Uniswap, Synthetix 및 1inch입니다.

아비트럼은 60개 이상의 애플리케이션에서, Curve, Sushiswap 및 Balancer와 같은 익숙한 DeFi 프로토콜의 TVL에 약 25억 달러를 투자했습니다.

아비트럼은 레딧의 확장 솔루션으로도 선택되었으며, 그들이 오랫동안 기대해온 노력으로 소셜 미디어 플랫폼의 5억 활성 사용자에게 커뮤니티 포인트를 부여할 예정입니다.

ZK-롤업

낙관적 롤업은 거래가 유효하다고 가정하고 다른 사람에게 사기를 증명할 공간을 제공하는 반면, ZK-롤업은 실제로 이더리움 네트워크에 거래가 유효하다는 것을 증명합니다.

그들은 묶인 거래의 결과를 이더리움 스마트 계약에 제출하는 이른바 유효성 증명을 제출합니다. 이름에서 알 수 있듯이, 유효성 증명은 이더리움 네트워크가 거래가 유효한지를 검증할 수 있게 하여 중계자가 시스템을 속일 수 없도록 합니다. 이는 사기 증명의 필요성을 없애므로, 이더리움과 ZK-롤업 간의 자금 이동이 즉각적인 작업이 됩니다.

즉각적인 결제와 인출 시간이 없다는 것은 멋지게 들리지만, ZK-롤업은 단점이 없는 것은 아닙니다. 첫째, 유효성 증명을 생성하는 데 많은 계산이 필요하므로, 이를 작동시키기 위해 고성능 기계가 필요합니다. 둘째, 유효성 증명에 대한 복잡성은 EVM 호환성을 지원하는 것을 더욱 어렵게 만들어, ZK-롤업에 배포할 수 있는 스마트 계약의 유형을 제한합니다. 따라서 낙관적 롤업이 먼저 시장에 진입했으며, 현재 이더리움의 확장성 문제를 해결할 수 있는 더 많은 능력을 가지고 있지만, 장기적으로는 ZK-롤업이 더 나은 기술적 솔루션이 될 수 있습니다.

ZK-롤업의 채택

ZK-롤업의 경우, 여러 팀이 작업 중이며 생산 중인 구현이 있습니다. 일부 유명한 회사로는 스타크웨어, 매터랩스, 헤르메즈 및 아즈텍이 있습니다. 오늘날 ZK-롤업은 상대적으로 간단한 애플리케이션(예: 결제 또는 거래소)을 주로 지원합니다. 예를 들어, 파생상품 거래소 dYdX는 스타크웨어(스타크엑스)의 ZK롤업 솔루션을 채택하여 매주 거의 500만 건의 거래와 10억 달러 이상의 TVL을 지원합니다.

그러나 진정으로 칭찬할 만한 것은 ZK-롤업 솔루션으로, 완전히 EVM과 호환되어 인기 있는 일반 애플리케이션(예: DeFi 애플리케이션의 전체 세트)을 지원할 수 있으며, 낙관적 롤업의 인출 지연이 발생하지 않습니다. 이 분야의 주요 참여자는 매터랩스의 zkSync 2.0, 스타크웨어의 스타크넷, 폴리곤 헤르메즈의 zkEVM 및 폴리곤 미든으로, 현재 모두 메인넷 출시를 위해 노력하고 있습니다. (동시에, 아즈텍은 zk 증명을 프라이버시에 적용하는 데 집중하고 있습니다).

많은 업계 관계자들(비탈릭을 포함하여)은 ZK-롤업을 이더리움 2.0과 결합하여 이더리움을 확장하는 장기 솔루션으로 고려하고 있으며, 이는 이들이 보안이나 탈중앙화에 영향을 주지 않으면서 근본적으로 초당 수십만 건의 거래를 처리할 수 있기 때문입니다. 곧 출시될 완전한 EVM 호환 ZK-롤업은 이더리움 발전 과정에서 주목해야 할 핵심 문제 중 하나가 될 것입니다.

부서진 세계

장기적으로 스마트 계약 플랫폼이 수십억 사용자로 확장하고자 한다면 이러한 확장 가능한 솔루션이 필요합니다. 그러나 단기적으로 이러한 솔루션은 사용자와 암호화 운영자에게 중대한 도전을 안길 수 있습니다. 이더리움에서 이러한 네트워크로 탐색하려면 크로스 체인 브리지를 사용해야 하며, 이는 사용자에게 복잡하고 잠재적인 위험을 동반합니다. 예를 들어, 일부 크로스 체인 브리지는 이미 공격의 목표가 되었습니다.

더 중요한 것은, 다중 체인 세계가 조합성과 유동성을 깨뜨린다는 것입니다. 현재 Sushiswap이 이더리움, 바이낸스 스마트 체인, 아발란체, 폴리곤 및 아비트럼에서 구현되고 있습니다. Sushiswap의 유동성은 한 네트워크(이더리움)에 집중되어 있었으나, 이제는 다섯 개의 서로 다른 네트워크에 분산되어 있습니다.

이더리움 애플리케이션은 조합성의 혜택을 누려왔습니다------예를 들어, 이더리움의 Sushiswap은 Aave 또는 Compound와 같은 다른 이더리움 애플리케이션과 즉시 연결할 수 있습니다. 애플리케이션이 새로운 네트워크로 확장됨에 따라, 1계층/사이드체인/2계층에서 구현된 애플리케이션은 다른 계층에서 구현된 애플리케이션과 조합할 수 없게 되어 가용성을 제한하고 사용자와 개발자에게 도전을 안깁니다.

불확실한 미래

아발란체나 솔라나와 같은 새로운 1계층은 계속 성장하며 이더리움과 경쟁할까요? 코스모스나 폴카닷과 같은 블록체인 생태계는 급증할까요? 사이드체인은 계속해서 이더리움과 조화를 이루며 과잉 용량을 수용할까요? 아니면 이더리움 2.0과 결합된 롤업이 승리할까요? 아무도 확실히 말할 수 없습니다.

미래는 불확실하지만, 많은 똑똑한 팀이 개방적이고 허가 없는 네트워크가 직면한 가장 도전적인 문제를 해결하기 위해 헌신하고 있다는 사실은 위안이 됩니다. 브로드밴드가 결국 인터넷이 많은 혁신적인 애플리케이션을 지원하도록 도왔듯이, 우리는 이러한 성공적인 확장 솔루션을 같은 시각으로 바라보게 될 것이라고 믿습니다.