Messari：이더리움의 "롤업 중심" 미래를 어떻게 보고 있나요?

원문 제목：《Ethereum's Rollup-Centric Future》

원문 저자：Ally Zach

원문 번역：Unitimes

핵심 요점

• 현재의 확장성 문제를 완화하기 위해 이더리움은 최상의 온체인 및 오프체인 확장 솔루션을 결합한 「롤업 중심의 로드맵」으로 전환하고 있습니다.
• 이더리움의 온체인 확장 솔루션인 댕크샤딩은 옵티미스틱 롤업 및 ZK 롤업과 같은 L2(두 번째 레이어) 확장 솔루션의 발전을 위한 충분한 데이터 공간을 제공합니다.
• 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업은 각각 단점이 있습니다: 대부분의 옵티미스틱 롤업은 레이어 간 긴 출금 대기 기간이 있으며, ZK 롤업은 많은 계산을 요구하여 원활한 조합성을 제공하지 못합니다.
• 롤업 중심의 미래를 유지하기 위해 롤업 솔루션은 실행 비용 절감, 레이어 간 상호 운용성 및 사용자 프라이버시를 우선적으로 고려해야 합니다.

확장성은 (거래) 비용을 최소화하면서 블록체인 네트워크의 탈중앙화 및 보안을 희생하지 않고 네트워크의 속도와 처리량을 증가시키는 방법입니다. 현재 이더리움은 확장할 수 없습니다. 지난 2년 동안 사용자 수가 증가함에 따라 이더리움의 거래 비용은 급등하여 일상적인 투자자들이 네트워크를 사용하는 비용을 감당하기 어려운 상황이 되었습니다.

이더리움의 확장에는 두 가지 핵심 선택이 있습니다: 온체인 확장과 오프체인 확장. 「더 머지」(The Merge)와 결합하여 이더리움 팀은 「댕크샤딩」이라는 새로운 샤딩 설계를 도입하여 온체인 확장 솔루션을 도입하고 있습니다. 이러한 변화는 향후 몇 개월 내에 발생할 것으로 예상됩니다.

오프체인 확장은 기존 블록체인 위에 위치한 대체 프로토콜에서 발생하며 현재의 이더리움 L1 프로토콜을 변경할 필요가 없습니다. L2 확장 솔루션은 모든 거래 검증을 오프체인에서 처리하면서 이더리움 메인넷의 보안을 확보합니다. 현재 가장 잘 알려진 L2 확장 솔루션은 롤업입니다.

「더 머지」를 준비하는 동안 이더리움은 「롤업 중심의 로드맵」으로 전환하고 있습니다. 이는 최고의 온체인 및 오프체인 확장 솔루션을 결합할 계획입니다.

01. 롤업 간략 가이드

롤업은 이 분야에서 가장 두드러진 L2 확장 솔루션입니다. 우리는 거래 검증 및 데이터 저장 방법에 따라 롤업을 분류할 수 있습니다. 모든 롤업은 대량의 오프체인 거래 데이터를 집계하여 배치로 만들고, 합의에 도달했을 때 결과를 이더리움 메인넷에 게시합니다.

1) 옵티미스틱 롤업

옵티미스틱 롤업 네트워크, 예를 들어 아비트럼(Arbitrum)이나 옵티미즘(Optimism)은 모든 거래가 처음부터 유효하다고 가정합니다. 이러한 거래의 안전성을 보장하기 위해 옵티미스틱 롤업 네트워크는 네트워크 검증자가 부모 체인(예: 이더리움)에서 사기 증명(fraud proof)을 통해 특정 거래의 합법성에 이의를 제기할 수 있는 도전 기간(challenge period)을 제공합니다. 사기가 의심될 때만 증명을 실행함으로써 옵티미스틱 롤업은 처리량을 크게 향상시키고 지연(거래 확인 시간)을 줄입니다. 도전 기간은 일반적으로 7일입니다.

출처: ethereum.org

도전 기간 동안 사용자는 L2 생태계 내에서 자산을 사용할 수 있지만, L1 체인으로 자산을 인출할 수는 없습니다. 옵티미스틱 롤업의 긴 출금 대기 기간에 대한 대응으로, 일부 빠른 출금 솔루션이 등장하고 있습니다. 예를 들어, 커뮤니티 주도의 유동성 풀을 통해 Boba Network는 출금 대기 기간을 몇 분으로 단축했습니다.

또한 대부분의 옵티미스틱 롤업은 EVM(이더리움 가상 머신) 호환성을 가지고 있어, L1에서 할 수 있는 모든 작업을 이러한 옵티미스틱 롤업 네트워크에서도 더 빠르고 저렴하게 수행할 수 있습니다. EVM 호환성은 지금까지 대부분의 이더리움 기반 롤업이 옵티미스틱 롤업에 속하는 핵심 이유입니다. 이더리움 개발자에게는 스마트 계약을 이러한 옵티미스틱 롤업 솔루션으로 이전하는 것이 어려움 없는 과정입니다. 또한 옵티미스틱 롤업은 모든 거래 데이터가 이더리움 부모 체인에 게시되기 때문에 완전한 투명성을 제공합니다.

2) ZK 롤업

제로 지식(ZK) 롤업 네트워크, 예를 들어 스타크넷(StarkNet)은 옵티미스틱 롤업과 유사하게 대량의 오프체인 거래를 집계하고 이를 배치로 이더리움 메인넷에 제출합니다. 그러나 ZK 롤업은 모든 거래가 유효하다고 가정하지 않고, 유효성 증명(validity proofs)을 사용하여 거래를 즉시 검증합니다. 이러한 유효성 증명과 압축된 데이터는 해당 원본 거래 패키지의 대리로 이더리움 L1에 제출되어 온체인 검증을 받습니다.

출처: Simon Brown

유효성 증명은 매우 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 옵티미스틱 롤업에 비해 ZK 롤업은 지연이 증가합니다. 암호 증명(유효성 증명)을 생성하는 데 많은 계산이 필요하기 때문에 ZK 롤업 네트워크의 거래 정렬기(sequencers)는 고사양 하드웨어가 필요하여 일반 사용자가 정렬기가 되는 것이 어렵습니다.

또한 본질적인 복잡성으로 인해 대부분의 ZK 롤업은 일반적으로 EVM과 호환되지 않습니다. 따라서 이더리움 개발자들은 스마트 계약을 ZK 롤업 솔루션으로 이전하는 것이 어렵고, 이는 스마트 계약 프레임워크를 완전히 변경하지 않고 이러한 ZK 롤업 솔루션을 위한 범용 애플리케이션을 개발하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다. ZKSync와 zkEVM은 최근 이더리움 테스트넷에 EVM 호환 ZK 롤업 솔루션을 배포하여 ZK 롤업 중심의 미래에 희망을 주고 있습니다.

02. 이더리움의 롤업 중심 로드맵

올해의 어느 시점에서 이더리움은 PoW(작업 증명)에서 PoS(지분 증명)로의 합의 메커니즘 전환을 경험하게 되며, 이를 「더 머지」(The Merge)라고 합니다. 이 변화는 이더리움 네트워크의 에너지 배출을 줄이고, 네트워크 보안을 향상시키며, 채굴자에 의한 중앙화 위험을 줄입니다. 이더리움의 「롤업 중심 로드맵」은 그들이 32 ETH를 경제적 담보로 제공하는 한 무제한의 검증자를 지원할 것입니다.

샤딩(sharding)은 온체인 수평 확장 솔루션으로, 블록체인이 효율적으로 처리할 수 있는 활동량을 증가시킵니다. 본질적으로 이더리움 블록체인은 더 작은 체인, 즉 「샤드 체인」으로 나뉘며, 이러한 샤드 체인은 병렬로 실행되고 궁극적으로 신호 체인(Beacon Chain)을 통해 연결됩니다. 각 샤드 체인은 데이터 가용성을 확인하는 노드 하위 집합을 통해 실행됩니다. 이 시스템은 누구나 표준 소비자급 하드웨어를 사용하여 네트워크 노드를 실행할 수 있도록 보장하며, 네트워크의 확장성을 향상시킵니다.

전통적인 샤딩이 거래에 더 많은 공간을 제공하는 것과 달리, 최신의 댕크샤딩 솔루션은 데이터 블롭(blob)에 블록 공간을 제공하는 데 중점을 둡니다. 이더리움 프로토콜은 이러한 데이터를 설명하려 하지 않으며, 단지 이러한 데이터 블롭이 완전히 가용하다는 것을 검증합니다. 이러한 데이터 블롭이 완전히 가용하다고 간주되기 위해서는 데이터가 손실되지 않아야 하며, 롤업 상태가 해당 데이터를 사용하여 재구성할 수 있어야 합니다. 이 데이터 공간은 높은 거래 처리량을 지원하는 L2 확장 솔루션을 위해 사용됩니다.

간단히 말해, PoS 합의 메커니즘은 L2 롤업에 강력한 보안성과 탈중앙화를 제공합니다.

댕크샤딩은 데이터 계층을 형성하여 대량의 데이터 가용성을 제공함으로써 롤업이 데이터를 게시할 수 있는 저비용 장소를 제공합니다. 댕크샤딩은 이더리움의 롤업 중심 로드맵을 실행 가능하게 만듭니다. 이는 이더리움을 결제 및 데이터 가용성 계층으로 변모시키고, 확장성을 L2 롤업에 맡깁니다. 현재 롤업과 이더리움 아키텍처를 결합함으로써 현재 이더리움의 15-45 TPS 거래 처리량은 최대 1000-4000 TPS로 확장될 수 있습니다. 샤드 체인의 도입은 롤업의 데이터 저장 용량을 더욱 확대하여 처리량을 100,000 TPS 이상으로 증가시킬 것입니다.

03. 롤업 중심의 미래

옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업의 눈부신 장점은 보안성과 탈중앙화를 타협하지 않고 이더리움의 확장성 문제를 해결할 수 있다는 점입니다. 이들은 훨씬 낮은 비용으로 거의 즉각적인 거래를 가능하게 하며, 이더리움 메인넷의 네트워크 혼잡을 줄입니다.

그러나 이 두 가지 유형의 롤업은 모두 명백한 단점을 가지고 있어 장기적인 지속 가능성에 의문을 제기합니다. 사기 증명 시스템으로 인해 옵티미스틱 롤업은 최대 일주일의 출금 대기 기간의 영향을 받습니다. ZK 롤업은 계산량이 너무 많아 현재 EVM과 호환되지 않습니다. 앞서 언급한 바와 같이, 두 가지 솔루션의 개발자들은 이러한 문제를 해결하고 있습니다.

이더리움의 생태계는 롤업 생태계의 번영을 위한 충분한 공간을 제공합니다. 이더리움 로드맵은 실험을 장려하며, 최상의 L2 솔루션이 성숙한 이더리움 생태계에서 번창할 수 있도록 허용합니다. 각자의 단점 외에도, 미래의 롤업 배포는 거래 비용의 차이, 이더리움의 샤딩 생태계의 단편화 및 프라이버시 보호 문제를 해결해야 합니다.

1) 비용

확장 가능한 블록체인은 거래 비용을 타협하지 않으면서 점점 더 많은 거래량을 지원할 수 있어야 합니다. 앞서 언급한 바와 같이, 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업은 이 문제를 해결하지만, 두 가지를 비교했을 때 결과는 어떨까요?

ZK 롤업은 유효성 증명을 실행하는 데 많은 비용이 들 수 있습니다. 그러나 프로그램이 개선됨에 따라 ZK 롤업 네트워크의 각 거래 배치에 포함된 거래 수가 증가하여 각 거래의 한계 비용이 감소할 것입니다. 장기적으로 ZK 롤업은 유효성 증명에서 발생하는 고정 비용의 단점을 극복할 것입니다.

이론적으로 옵티미스틱 롤업은 거의 무비용 거래를 가져야 합니다. ZK 롤업과 달리 옵티미스틱 롤업은 무거운 백엔드 계산이나 데이터 압축(이로 인해 거래 비용이 추가로 증가함)이 없습니다. 일반적으로 옵티미스틱 롤업 운영자는 사기 증명을 실행하는 비용을 부담합니다. 그러나 압축되지 않은 데이터를 이더리움으로 게시하는 것은 거래 비용을 증가시킵니다. 또한 사기 증명이 이러한 솔루션에 완전히 배포되지 않았기 때문에 현재 옵티미스틱 롤업의 거래 비용은 예상보다 높습니다.

이더리움 샤드 체인에서 어떤 롤업 솔루션의 거래 비용은 현재 상황보다 현저히 낮아야 합니다. 이론적으로 ZK 롤업이 각 거래의 한계 비용을 계속 낮출 수 있다면, 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업 간의 비용 차이는 매우 작아야 합니다.

2) 단편화

전체 암호화 생태계에는 단편화 문제가 존재합니다. 대부분의 프로토콜은 고립된 방식으로 운영되며, 전체 산업은 상대적으로 단편화되어 있습니다. 블록체인 간에 자산을 이동하는 것은 복잡하고 직관적이지 않으며, 특히 신규 사용자에게는 더욱 그렇습니다.

많은 롤업 네트워크는 번창하지만 고립된 L2 생태계를 가지고 있습니다. 이더리움 프로토콜 내의 구성 요소를 쉽게 연결할 수 있기 때문에 개발자들은 아비트럼과 옵티미즘에서 빠르게 애플리케이션을 구축하고 있습니다. 그러나 사용자가 이러한 시스템에 자산을 넣으면, 종종 이러한 자금을 다른 플랫폼으로 다시 이동하는 것이 도전이 됩니다. Hop 및 Connext와 같은 「크로스 레이어 브리지」와 「크로스 체인 브리지」는 유동성 자산의 일부 상호 운용성 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 사용자는 상대적으로 빠르고 경제적으로 자산을 한 플랫폼에서 다른 플랫폼으로 원활하게 이동할 수 있습니다.

크로스 체인 브리지는 자산을 특정 L1 스마트 계약에 잠그고, 해당 토큰 자산의 어떤 버전을 다른 블록체인이나 롤업에 전송합니다. EVM 호환성이 없으면 사용자는 해당 크로스 체인 브리지의 보안성이 더 이상 기본 블록체인의 보안성에 의존하지 않기 때문에 암호 자산에 대한 통제권을 포기해야 합니다. 사용자가 이더리움에서 EVM 호환성이 없는 롤업(예: 루프링(Loopring) 또는 스타크넷(StarkNet))으로 자산을 이동하려면, 중앙화된 거래 플랫폼에서 해당 롤업으로 토큰 자산을 전송하거나 가스 비용을 지불하여 해당 롤업으로 자산을 전송할 수 있습니다. 후자의 경우, 이러한 자산은 해당 L2 롤업에 존재하게 됩니다.

이더리움에서 롤업으로 자산을 크로스 체인 브리징하는 것은 올해 초 시장이 침체된 이후 L2 브리징의 총 TVL(잠금 총 가치) 측면에서 감소했습니다. 긴 출금 대기 기간에도 불구하고 아비트럼, 옵티미즘 및 보바(Boba)와 같은 옵티미스틱 롤업은 현재 누적된 브리지 TVL 측면에서 선두에 있습니다. zkSync는 이 분야에서 비교적 새로운 롤업이지만, EVM 호환성을 가진 ZK 롤업 중 몇 안 되는 것 중 하나입니다.

마찬가지로 PoS 기반의 이더리움 세계에서는 롤업의 상호 운용성에 대한 몇 가지 문제가 존재합니다. 「상호 운용성 브리지」는 롤업 중심의 이더리움 생태계에서 중요한 인프라 구성 요소가 될 것입니다. 이들은 고립된 롤업 생태계를 방지하고, 조합성을 유지하며, 단편화된 유동성을 완화하는 데 기여할 것입니다. 이러한 브리지는 롤업 간의 통신 및 자산 이동의 필수 수단입니다.

이더리움의 롤업 중심 생태계는 현재 블록체인 아키텍처의 실험과 발전을 장려합니다. 현재 EVM 호환성은 롤업 프레임워크 내의 발전을 제한하고, 스마트 계약 혁신의 자유를 제한하고 있습니다. EVM 호환성은 구식 특성이 될 수 있으며, 미래의 조합성을 주도하는 기술 발전에 의해 대체될 수 있습니다.

단기적으로 옵티미스틱 롤업은 이더리움 생태계에서 선도적인 확장 솔루션입니다. 이들은 EVM 호환성 측면에서 기존의 이점을 가지고 있어, 애플리케이션에 필요한 조합성을 제공합니다. 그러나 시간이 지남에 따라 ZK 롤업으로의 전환은 다음과 같은 여러 요인으로 인해 자연스럽게 발생할 것입니다: 더 낮은 신뢰할 필요 없는 출금 대기 기간; 더 높은 처리량; 우수한 데이터 압축 능력; 그리고 각 거래의 한계 비용 감소.

3) 프라이버시

블록체인은 본질적으로 공개적이며, 완전한 투명성을 통해 이 분야에 대한 신뢰를 제공합니다. 특정 시점에 누구나 Etherscan에 가서 누가 어떤 계약과 상호작용하고 있는지, 얼마나 많은 자금이 관련되어 있는지를 확인할 수 있습니다. 지갑 주소는 익명의 프라이버시 솔루션이지만, 소셜 미디어 플랫폼은 공적 신원을 해당 지갑과 연결하는 구멍을 제공합니다.

반면 현재의 전통 금융(TradFi) 시스템은 완전히 비공식적입니다: 사람들은 서로의 재정 상태를 볼 수 없습니다. 데이터 프라이버시가 주류 문제로 떠오르는 시대에, 소액 투자자들, 특히 기업들이 자신의 개인 정보를 공개하고 이를 재무 기록과 연결하는 것을 꺼리는 이유를 이해하기 쉽습니다. 암호화 분야는 현재의 웹2처럼 비공식적이어야 하며, 그렇지 않으면 솔직히 말해 장기적인 채택 가능성이 없습니다.

그렇다면 개발자들은 어떻게 보안을 타협하지 않고 공개 거래에서 식별 가능한 정보를 제거할 수 있을까요?

ZK 롤업의 장점은 데이터 압축 능력에 있습니다. 앞서 언급한 바와 같이 ZK 롤업은 오프체인에서 모든 거래 데이터를 검증하고, 검증된 증명과 압축된 거래 데이터를 이더리움 메인넷에 게시합니다. 이더리움 검증자는 해당 거래 배치의 데이터를 설명할 필요가 없으며, 단지 L2 솔루션이 해당 데이터를 검증했는지 확인합니다.

프라이버시에 중점을 둔 ZK 롤업은 식별 가능한 정보를 그들이 묶은 거래 데이터에서 제거하고, 적절한 정보만 게시합니다. 예를 들어, Aztec는 그들의 롤업 솔루션에서 거래 데이터를 관련 거래자와 완전히 분리하는 가명 시스템을 만들었습니다. 사용자는 그들이 곧 출시할 Aztec Connect 브리지를 통해 익명으로 토큰을 전송하거나 수신하고, 분산형 애플리케이션과 상호작용할 수 있습니다.

그러나 이러한 프라이버시 기능의 증가는 대가를 치르게 됩니다. 해당 롤업은 이전처럼 거래 목록을 처리할 수 없습니다. Aztec는 ZK 증명 목록을 검증하기 위해 두 번째 제로 지식 증명(따라서 현재는 ZK-ZK 롤업)을 도입하여, 각 증명이 하나의 프라이버시 거래를 검증합니다. 폴리곤(Polygon)은 그들의 기업용 프라이버시 롤업인 Polygon Nightfall을 출시했으며, 이는 ZK 프라이버시 롤업 위에서 옵티미스틱 롤업을 실행합니다.

이전의 프라이버시 기술인 모네로(Monero), 제트캐시(Zcash) 및 토네이도 캐시(Tornado Cash)는 주류 채택을 받지 못했거나 사용자가 프라이버시를 사용할지 선택하도록 했습니다. 투자자가 거래의 프라이버시를 원할 경우, 그들은 프라이버시를 사용할지 선택해야 했습니다. 그러나 거래의 다른 쪽 당사자는 그렇게 하지 않을 수 있으며, 따라서 거래의 한 쪽은 공개됩니다. 시간이 지남에 따라 거래 데이터의 동적 요소가 결합되어 양 당사자의 신원을 드러낼 수 있으며, 이는 거래에서 신원을 숨기는 목적을 위반합니다. 이러한 선택적 프라이버시 애플리케이션에 존재하는 결함은 처음부터 프라이버시 거래를 구축하려는 목적을 훼손하므로, 프라이버시는 애플리케이션의 기본 설정이어야 합니다.

ZK 롤업의 경우, 개인 거래를 활성화하는 것이 더 간단합니다. 옵티미스틱 롤업은 모든 거래 데이터를 부모 체인에 게시하지만, 옵티미스틱 롤업이 프라이버시 거래를 구현할 수 있는 몇 가지 선택지도 있습니다. 그들은 토네이도 캐시의 방식을 모방하여 출발 주소와 목표 주소 간의 온체인 연관성을 차단할 수 있습니다. 현재의 옵티미스틱 롤업은 Aztec와 같은 프라이버시 중심의 ZK 롤업을 L3(세 번째 레이어)로 호스팅할 수 있습니다. 미래의 배포는 그들의 솔루션을 혼합하여, 예를 들어 Polygon Nightfall과 같은 ZK 롤업을 통해 프라이버시 거래를 검증할 수 있습니다.

04. 마무리하며

옵티미스틱 롤업 솔루션은 현재 시장에서 ZK 롤업보다 앞서 있습니다. 일반적으로 EVM과 동등하기 때문에 옵티미스틱 롤업은 애플리케이션에 필요한 조합성을 제공하며, 복잡한 오프체인 계산이 없기 때문에 더 간단합니다. 장기적으로 ZK 롤업의 기술이 지속적으로 개선된다면, 더 나은 제품 적합성을 기반으로 L2 롤업 경쟁에서 승리할 가능성이 있습니다. EVM 호환성 솔루션이 더 많이 등장함에 따라 ZK 롤업은 더 비용 효율적이 되고, 전례 없는 거래 프라이버시를 활용하며, 더 조화로운 크로스 체인 및 크로스 레이어 브리징 경험을 제공할 것입니다.

이더리움은 롤업 중심의 로드맵에 집중하는 유일한 L1 블록체인이 아닙니다. 테조스(Tezos), 니어(NEAR) 및 셀레스티아(Celestia)는 이미 롤업 중심의 블록체인으로 전환했습니다. 또한 현재의 L1 경쟁은 가까운 미래에 사라지지 않을 것입니다. 이러한 L2 생태계는 서로 경쟁할 뿐만 아니라 L1 생태계(예: 솔라나(Solana)) 및 L2 사이드체인(예: 폴리곤)과도 경쟁해야 할 것입니다.

이더리움의 롤업 중심으로의 전환은 몇 년이 걸릴 것입니다. 현재의 롤업은 적절한 방식으로 구현하는 데 시간이 필요하며, 실행 오류를 위한 충분한 공간을 남겨두어야 합니다. 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업은 각각의 균형을 가지고 있지만, 응집력 있는 이더리움 생태계의 가능성은 암호화폐의 추가 채택에 대해 전반적으로 긍정적인 신호입니다.