IOSG 연구: 확장성 킬러 Danksharding이 이더리움 샤딩의 미래가 될까?

저자: Gokhan Er, IOSG Ventures

Vitalik이 최근 제안한 블록체인 아키텍처 "종국" 그림은 광범위한 논의를 불러일으켰으며, 우리는 이 거대한 로드맵을 대략 다음 세 가지로 요약할 수 있습니다:

• 중앙화된 블록 생산자
• 신뢰 없는 블록 검증 및 탈중앙화
• 검열 방지 메커니즘으로, 이러한 블록 생산자가 거래를 검열할 동기를 잃게 만듭니다.

MEV와 크로스 도메인 MEV의 출현과 함께, 블록의 생산은 점점 더 중앙화될 수밖에 없다는 것이 분명해졌습니다. 이는 여러 분야(예: 롤업)에서 동시에 블록을 생산하는 것의 이점과 규모의 경제 효과 때문입니다. 이러한 메커니즘 하에서, 단일 블록 생산자는 다양한 롤업과 레이어 1 간의 차익 기회를 포착할 수 있습니다.

(이미지 출처: https://vitalik.ca/)

Vitalik은 심지어 "대형 블록" 유형의 블록체인(예: Solana, BCH 등)이 탈중앙화, 검열 회피 및 확장을 동시에 달성하려면 유사한 아키텍처를 따라야 한다고 주장합니다. 롤업이나 크로스 도메인 MEV가 가져올 수 있는 네트워크 효과를 고려할 때, 블록 생산자의 중앙화는 상당 부분 피할 수 없으므로, 이 사실을 받아들이고 프로토콜 레벨에서 조정하여 블록 생산자가 레이어 1의 안전성과 검열 저항성에 간섭하지 않도록 하는 것이 우리의 최선의 선택이 되어야 합니다. 따라서 최근 이더리움 커뮤니티에서 프로토콜 레벨에 대한 논란의 여지가 있는 핫 키워드 "Danksharding"이 자연스럽게 우리의 주목을 끌었습니다. 이 기술을 해체하기에 앞서, PBS라는 중요한 설계를 소개하여 Danksharding을 더 잘 이해할 수 있도록 하겠습니다.

PBS: 블록 제안자와 구축자 분리

중앙화된 블록 생산이 피할 수 없는 현실이 되었다면, 더 많은 중앙화를 방지하는 가장 실행 가능한 방법은 블록 생산과 블록 검증(제안)을 분리하는 것입니다.

현재의 아키텍처에서는 일반적으로 한 쪽(채굴자)만 블록 생산 작업을 수행하며, 이들은 메모리 풀(Mempool)에서 어떤 거래를 맡을지를 직접 선택하고 이러한 거래를 통해 블록을 생성합니다. 또한, 이러한 채굴자의 작업이 복잡할수록 그들이 포착할 수 있는 가치가 증가하여 채굴자의 중앙화로 이어집니다.

PBS 설계에서 구축자의 역할은 별도로 구분됩니다. 그들은 메모리 풀에서 거래를 선택하여 이익 극대화를 목표로 거래를 정렬합니다. 그들이 맡고자 하는 거래 목록을 생성하면, 그들은 검증자(블록 제안자)에게 그들의 입찰을 제출합니다. 이 경우, 검증자(블록 제안자)의 임무는 가장 높은 입찰자를 선택하여 블록을 생성하는 것입니다. 블록 제안자는 메모리 풀에서 거래를 수집하고 거래 정보가 포함된 목록(crList)을 생성합니다. 블록 제안자는 이 crList를 블록 구축자에게 전달합니다. 블록 구축자는 자신의 의도에 따라 crList의 거래를 재정렬하여 MEV 추출을 극대화합니다. 따라서, 거래가 어떻게 정렬되는지에 대해서는 블록 제안자가 발언권이 없지만, 블록 거래 정보가 포함된 목록(crList)을 구축자에게 제공함으로써, 메모리 풀의 모든 거래가 검열 없이 블록에 포함될 수 있도록 보장합니다.

따라서 PBS의 설계는 실제로 제안자와 구축자 간에 방화벽과 시장을 구축하는 것입니다. 블록 생산자의 작업은 복잡하고 중앙화될 것이지만, 검증 노드를 운영하는 요구 사항을 보장하여 일반 서버에서 매우 낮은 비용으로 운영할 수 있도록 하는 것이 매우 중요합니다(블록 생산자가 운영하는 정밀 서버에 비해). 이러한 점은 PBS 솔루션 덕분에 실현됩니다.

위의 내용을 이해한 후, 우리는 다시 Danksharding으로 돌아갑니다.

Danksharding이란 무엇인가? 왜 전 세계가 이를 언급하고 있는가? 먼저, Danksharding이라는 이름의 유래를 설명하겠습니다. Danksharding은 이를 제안한 이더리움 개발자 Dankrad Feist의 이름을 따서 명명되었으며, 그는 이전의 평행 데이터 분할 모델을 대체하고 크로스 도메인 MEV 저항을 중심으로 시스템을 재설계했습니다(따라서 체인의 안전성과 탈중앙화 정도를 극대화합니다). 이전의 분할 설계에는 PBS가 없으며, 각 분할과 신호 체인은 독립적인 검증자를 가지고 있습니다. 이러한 설계는 과거에 가능한 한 많은 분할 검증자가 검열 저항 능력을 극대화할 수 있다고 일반적으로 여겼기 때문입니다.

(이미지 출처: Dude, What's the Danksharding situation?)

그러나 MEV 문제가 점점 더 복잡해짐에 따라 블록 구축자와 제안자를 분리하는 것이 현재의 큰 요구가 되었습니다. 이러한 블록 생성자와 블록 제안자가 각각 독립적인 구조(PBS)는 MEV 문제를 민주화하고 프로토콜의 안전성을 더욱 위협하는 것을 방지하는 유일한 해결책입니다.

Danksharding으로 돌아가서, Dankrad의 설계 기본 개념은: 어떤 분할 설계에서도 다중 분할 아키텍처 하의 MEV 기회가 존재하여 중앙화된 다중 분할 구축자 문제를 유발한다는 것입니다. 이 문제를 해결하는 유일한 방법은 이러한 PBS 아키텍처를 구현하는 것입니다. 블록 제안자의 존재는 블록 생성의 중앙화 문제를 발견하고 해결하여 체인 상의 안전성을 해치는 모든 행위를 근본적으로 방지합니다.

(이미지 출처: Dude, What's the Danksharding situation?)

이 새로운 설계에서 신호 블록은 모든 분할 블록을 포함하며, 모든 신호 블록과 분할 데이터는 검증자로 구성된 위원회(Committee)에 의해 통합 인증됩니다. 이렇게 하면 동일한 신호 블록의 거래가 분할 데이터에 접근할 수 있으며, 롤업과 레이어 1 간의 동기화 거래를 얻을 수 있어 롤업 구조가 크게 단순화됩니다. 확인 지연과 같은 문제는 더 이상 존재하지 않습니다. 그렇다면 Danksharding의 검열 방지 상황은 어떠한가요? 중앙화된 블록 생성자가 여전히 동일한 블록에 참여하여 특정 거래 기록을 검열할 수 있을까요? crLists의 혁신이 위에서 언급한 문제를 해결할 수 있습니다. 블록 제안자의 책임은 그들이 메모리 풀에서 보는 모든 거래 기록을 나열하는 것입니다. 그런 다음 블록 구축자는 이 목록을 기반으로 해시 값을 추출하고 목록의 모든 데이터가 포함되었음을 증명합니다. 그러나 최근 논의에서는 제안자와 검증자의 설계 및 crList 도구에 대한 최종 확인이 필요하다는 것이 드러났습니다. 업그레이드된 데이터 샘플링 또한 Danksharding의 또 다른 중요한 설계로, 신호 노드가 데이터를 제공할 때 모든 데이터를 저장할 필요가 없도록 보장합니다. 여기서는 더 이상 자세히 설명하지 않겠습니다.

종합적으로 볼 때, Danksharding은 주목할 만한 여러 장점이 있습니다:

• 점점 더 간단한 분할 설계, 새로운 모델은 기존 작업량을 백 배 줄일 것입니다.
• PBS 모델을 기반으로 하여 복잡하거나 고급 블록 생성자는 이더리움의 안전성에 문제가 되지 않습니다. 이더리움은 중앙화 문제를 걱정하지 않고 블록 크기를 늘릴 수 있습니다.
• 분할 데이터와 신호 체인 데이터의 통합은 레이어 1과 zk 롤업의 동기화 속도를 가속화하여 롤업 구조를 단순화합니다.
• crLists는 L1이 즉각적인 거래 검증을 수행할 수 있도록 보장합니다(레이어 2에서의 동일한 개념과 유사).
• 크로스 분할 MEV는 민주화될 것이며(Flashbots가 하는 것처럼), 잠재적인 검증자 중앙화 문제를 예방할 수 있습니다.

Danksharding은 이더리움 핵심 연구원이 한 달 전에 제안한 새로운 모델로, 아이디어는 아직 초기 단계에 있습니다. 이 모델은 앞으로 더 많은 혁신과 최적화를 가져올 것입니다. 그러나 이를 통해 이더리움의 분할 계획이 한 걸음 한 걸음 안정적으로 진행될 것임을 알 수 있습니다. 우리 모두 기대해 봅시다!