ZKSync 제품과 생태계: 유연하게 조립할 수 있는 확장성 지름길

저자: echo_z, 체인 찻집

Optimism이 토큰을 발행하고 Arbitrum이 Odyssey 양털 전쟁을 시작함에 따라, 2022년 하반기는 L2의 꽃이 만발하는 단계가 될 것입니다. 이전에 체인 찻집은 L2의 배경과 ZK 계열의 StarkWare 특별 소개에 대해 자세히 설명한 바 있습니다. ZK 계열의 또 다른 대표 프로젝트인 ZKSync도 주목할 만합니다. 본문에서는 StarkWare와 비교하는 틀 안에서 ZKSync의 제품 구조 및 운영 생태계를 깊이 분석하겠습니다.

1: 제품 체계

ZKSync의 제품은 이미 존재했지만, 1.0 단계에서는 단순한 결제 기능만 지원했습니다. 2.0 제품에서는 EVM 호환성을 실현하여 진정한 실력을 발휘하기 시작했습니다.

ZKSync 2.0은 지난해 6월 테스트넷에上线되었지만, 개발자에게는 개방되지 않았습니다. 지난해 10월에는 첫 번째 zkEVM 제품인 UniSync가上线되었으며, 이는 Uniswap의 ZKSync 버전입니다. 올해 2월에는 드디어 개발자에게 ZKSync 2.0 개발 도구가 개방되어 생태계 구축이 시작되었습니다. 현재 ZKSync 메인넷 제품은 여전히 1.0 단계에 있습니다. 본문에서는 2.0에 중점을 두고 소개하겠습니다.

1.1 증명 시스템: SNARK vs STARK

ZKSync와 StarkWare는 가장 기본적인 증명 시스템에서 선택이 다릅니다. ZKSync는 비교적 성숙한 SNARK 기술을 선택한 반면, StarkWare는 자체 개발한 STARK 시스템을 사용합니다. 기본 기술의 차이는 두 시스템의 성능 잠재력과 제품 로드맵에 큰 차이를 가져옵니다.

업계에서는 이 두 가지 증명 시스템에 대한 공감대가 형성되어 있습니다: 계산량이 많은 경우 STARK의 확장성과 속도가 SNARK를 명백히 초월하며, STARK는 더 안전합니다[1]。

확장성과 속도 측면에서 STARK는 더 많은 계산 결과를 포함하는 증명을 생성할 수 있습니다. STARK가 필요한 바이트 수가 더 많고 검증에 더 오랜 시간이 걸리지만, 더 큰 증명 자체가 각 거래에서 분담하는 가스를 더 낮출 수 있습니다.

안전성 측면에서 SNARK는 신뢰할 수 있는 초기화(Trusted Setup)가 필요하며, 일정한 신뢰 전제가 필요하지만, STARK는 이러한 전제가 필요하지 않습니다.

1.2 데이터 가용성 모드: 서로 다른 세분화 혼합 모드 Volition

데이터 가용성(Data Availability)은 간단히 말해 거래 업데이트가 완료된 최종 상태 데이터 외에 거래 이력을 복원하는 데 필요한 기타 관련 정보가 접근 가능한지를 의미합니다. 이러한 필수 데이터가 모두 체인에 저장된다면 롤업(Rollup) 모드가 되며, 안전 수준이 더 높지만 체인 저장 공간을 더 많이 소모하므로 더 비쌉니다. 체인 외부에 저장된다면 유효성(Validium) 모드가 됩니다. 데이터 가용성 모드의 선택은 본질적으로 안전성과 효율성 간의 절충입니다.

이 점에서 StarkWare와 ZKSync는 모두 'Volition' 모드를 채택하고 있으며, 이는 롤업과 유효성의 혼합으로, 사용자가 데이터를 저장하는 방식을 자율적으로 선택할 수 있습니다.

출처: https://medium.com/starkware/volition-and-the-emerging-data-availability-spectrum-87e8bfa09bb

Volition의 개념은 StarkWare에 의해 처음 제안되었으며, 위 이미지는 그들이 2020년에 발표한 블로그에서 가져온 것입니다. 그러나 현재까지 StarkWare와 ZKSync는 Volition을 실제로 구현하지 않았습니다. 하지만 ZKSync의 로드맵에서는 이 기능 설계에 더 많은 비중을 두고 있으며, 특별히 ZKPorter라는 이름을 붙여 ZKPorter와 zkEVM을 두 가지 주요 아키텍처의 돌파구로 나란히 배치했습니다[2]。

주목할 점은 StarkWare와 ZKSync가 사용자에게 선택할 수 있는 '세분화' 설정이 다르다는 것입니다. StarkWare는 더 세분화된 단위를 선택하여 구현 난이도가 더 높습니다.

StarkWare의 구상에서는 사용자가 '각 거래'를 단위로 데이터 가용성 모드를 자율적으로 선택할 수 있습니다. 그러나 이렇게 되면 한 사용자의 동일한 계정이 두 가지 모드를 동시에 선택할 경우, 안전 수준이 더 낮은 Validium 거래에 문제가 발생하면, 그 거래 이후의 롤업 거래에도 영향을 미칠 수 있는 문제가 발생할 수 있습니다. StarkWare의 초기 구상에 따르면, 데이터 가용성 공격을 방지하기 위해 최소 롤백 메커니즘을 설계하였으며, 데이터가 사용할 수 없음을 감지하면 거래 이력을 마지막 데이터가 사용 가능한 블록 상태로 롤백합니다. 최악의 경우, 최소 롤백 메커니즘은 모든 데이터를 체인에 게시해야 할 수 있으며, 이는 다시 롤업 모드로 돌아가는 것입니다[3]。관련 세부 사항은 아직 발표되지 않았지만, 많은 난제가 있을 것으로 예상됩니다.

ZKSync의 설계에서는 사용자가 '계정'을 단위로 데이터 가용성 모드를 선택합니다. 즉, 롤업 계정의 거래는 모두 롤업 모드로 진행되며, ZKPorter 계정의 잉여 데이터는 모두 체인 외부에 저장됩니다. 이렇게 되면 두 가지 모드의 거래는 사실상 격리되어 각자의 거래 이력이 있으며 서로 영향을 미치지 않습니다. 그러나 ZKSync는 zkRollup과 ZKPorter 계정 간의 상호 작용을 허용하며, 이러한 거래는 동시에 zkRollup과 zkPorter에 기록되어 안전성을 보장할 것으로 추측됩니다.

출처: https://blog.matter-labs.io/zkporter-a-breakthrough-in-l2-scaling-ed5e48842fbf

1.3 개발 언어: 원주율 언어 Cairo vs Solidity 우선 전략

StarkWare는 오랜 기간 동안 원주율 언어인 Cairo를 유일한 개발 언어로 사용해 왔습니다. Cairo는 StarkWare 팀이 자체 개발한 언어로 STARK 증명 시스템에 잘 적합하지만, 개발자가 새로운 언어를 배워야 하므로 진입 장벽이 높아지는 문제가 발생했습니다.

EVM 호환성 측면에서 StarkWare의 해결책은 제3자 팀인 Nethermind가 개발한 Solidity에서 Cairo로의 컴파일러 Warp입니다. Warp 1.0 버전은 생성된 Cairo 파일이 너무 커서 보급률이 높지 않았지만, Warp 2.0 버전은 Yul(즉, Solidity의 중간 코드)을 활용하여 효율성을 크게 향상시켰습니다[4]。이번 달에 Warp 2.0이 감사 절차에 들어가며 곧 사용될 예정입니다.

ZKSync는 더 이전에 Solidity 우선 전략을 채택했으며, ZKSync 2.0上线 시 개발자가 Solidity로 계약을 작성할 수 있도록 허용했습니다. 그 구현 방식은 아래 그림과 같습니다: LLVM을 컴파일러 백엔드로 사용하여 Yul을 통해 Solidity를 LLVM으로 컴파일한 후, 다시 zkEVM으로 컴파일합니다. 이렇게 하면 향후 다른 언어도 유사한 방식(즉, 먼저 LLVM으로 컴파일)으로 호환성을 구현할 수 있습니다. ZKSync의 현재 개발 및 유지 관리는 Solidity 언어에 집중되어 있으며, 향후 자체 개발 언어인 Zinc와 Rust 등의 언어 호환성을 개발할 예정입니다.

출처: https://blog.matter-labs.io/zksync-2-0-hello-ethereum-ca48588de179

ZKSync의 전략은 개발자에게 진입 장벽을 낮추어 EVM 호환성을 통해 생태 프로젝트를 빠르게 유치하고 TVL을 축적하는 것이 핵심 목표입니다. 그러나 StarkWare의 컴파일러 Warp 2.0이 곧上线될 예정이므로, Solidity 개발자들을 유치할 수 있을 것으로 기대되며(기능 차이는 불확실하지만), ZKSync의 발전은 영향을 받을 가능성이 큽니다.

1.4 전체 구조: Sequencer와 Prover를 중심으로

전체 네트워크의 핵심 구조는 네트워크가 어떻게 탈중앙화를 실현할지를 결정합니다. 전반적으로 두 시스템 모두 Sequencer와 Prover를 구조의 핵심으로 삼고 있습니다. Sequencer의 핵심 역할은 유효한 거래를 선택하고 계산을 실행하는 것이며, Prover는 계산 결과에 대한 증명을 생성합니다.

StarkWare는 Sequencer와 Prover의 역할이 분리될지 아니면 통합될지 명확히 하지 않았지만, ZKSync는 이미 Sequencer의 역할을 '전체 노드'라고 부르며, Prover와는 독립적인 실체가 될 것으로 추측됩니다[5]。또한 ZKSync의 구조에는 L2와 L1 간의 상호 작용을 지원하고 수수료를 계산하는 인터랙터(Interactor)와 건강 모니터링을 위한 편집 모니터(Paranoid Monitor)가 추가되었습니다.

탈중앙화를 어떻게 실현할 것인지는 장기적으로 매우 중요하지만, 이 주제는 상대적으로 초기 단계인 ZK 롤업에 있어서는 다음 단계의 문제이며, 현재 StarkWare와 ZKSync는 매우 명확한 답을 가지고 있지 않습니다.

1.5 요약

본 절에서는 증명 시스템, 데이터 가용성 모드, 개발 언어 및 전체 구조를 통해 StarkWare와 ZKSync를 비교했습니다. 전체 구조 측면을 제외하면 두 시스템의 핵심 역할은 유사하지만 세부 사항은 여전히 불명확하며, 다른 측면에서는 상당한 차이가 있습니다.

증명 시스템 측면에서 StarkWare가 채택한 STARK는 ZKSync가 채택한 SNARK보다 더 강력한 확장성과 안전성을 가지고 있습니다. 데이터 가용성 모드 측면에서 두 시스템 모두 사용자가 자율적으로 선택할 수 있는 Volition을 제공하지만, ZKSync는 계정을 단위로 하고 StarkWare는 각 거래를 단위로 하여 ZKSync의 세분화가 더 거칠고 경로가 더 간단합니다. 개발 언어 측면에서 StarkWare는 원주율 언어인 Cairo를 우선 개발한 후 제3자 회사가 개발한 컴파일러를 통해 EVM 호환성을 구현했지만, ZKSync는 처음부터 Solidity 우선 전략을 채택하여 개발자에게 더 낮은 진입 장벽을 제공하고 있지만, 여전히 StarkWare의 강력한 경쟁에 직면해 있습니다.

전반적으로 ZKSync의 로드맵은 더 '친근한' 방향으로, 제품은 더 애플의 조립 방식과 유사하며, SNARK, LLVM 등 핵심 기술은 업계 또는 학계의 기존 성과에서 비롯되었습니다. 상대적으로 StarkWare는 더 하드코어하며, 기술 및 제품 측면에서 더 어려운 독창적인 경로를 선택했습니다.

2: 운영 생태계

ZKSync의 생태 프로젝트는 주로 DeFi 및 인프라 측면에 집중되어 있습니다.

ZKSync의 공식 웹사이트에서는 ZKSync 2.0으로 이전 중인 성숙한 프로젝트를 볼 수 있습니다(일부는 아래 그림 참조). DeFi 분야에는 1inch, FRAX, Zigzag 등이 포함되어 있으며; 인프라 분야에는 Gnosis Safe, Snapshot 등, 크로스 체인 브리지인 Orbit, 중앙화 거래소인 Banxa가 포함되어 있습니다.

출처: https://ecosystem.zksync.io/

그들의 Notion 페이지에는 ZKSync 2.0에 배포될 예정이거나 이미 배포된 신생 프로젝트가 나열되어 있습니다. 그 중 Trustless Currency Protocol은 Maker와 유사한 담보 대출 프로젝트이며, SyncSwap은 Uniswap과 유사한 토큰 교환 DEX입니다. Mint Square는 ZK 롤업을 기반으로 구축된 NFT 시장으로, StarkNet 테스트넷에서도 배포되었습니다. tofuNFT는 다중 체인 NFT 시장으로 BNB, ETH, Arb 등 여러 체인에서 배포되었습니다.

출처: https://matterlabs.notion.site/zkSync-2-0-Testnet-Applications-e38328bccda7472793024a25e26a1cac

전반적으로 ZKSync 2.0의 생태계는 성숙한 DeFi 및 인프라 프로젝트의 이전과 다중 체인 NFT 시장의 배포에서 주로 발생하고 있으며, 그 외에는 눈에 띄는 프로젝트가 없는 것 같습니다. 비교해보면 StarkNet 테스트넷에는 여러 게임 프로젝트와 StarkNet 고유의 DeFi 프로젝트가 있어 품목 면에서 ZKSync보다 더 풍부하고 독립적입니다.

3: 팀 및 자금 조달

Matter Labs의 공동 창립자이자 CEO인 Alex Gluchowski는 독일 출신으로, 2011년 베를린 공과대학교(Technische Universität Berlin)에서 석사 학위를 받았습니다. 이후 여러 회사에서 연구 개발/CTO 등의 직책을 맡았습니다. 2013년부터 창업을 시작하여 피트니스 플랫폼 Somuchmore GmbH(2013.12~2015.9)와 캠핑카 렌탈 플랫폼 PaulCamper(2015.10~2017.8)를 공동 창립했습니다. 2017년 9월에는 홍콩의 Entropy Labs에서 연구 개발을 맡으며 블록체인 산업에 진입했습니다. 2018년 말에 Matter Labs를 공동 창립했습니다.

또 다른 공동 창립자 Alexandr Vlasov의 경력은 상대적으로 간단합니다. 그는 2006~2012년 모스크바 국립대학교에서 핵 및 입자 물리학을 전공하였고, 2013~2018년 캐나다의 맥길대학교에서 전자 공학 박사 학위를 받았으며, 이후 Matter Labs에 합류하여 연구 개발을 담당했습니다.

현재까지 Matter Labs의 총 자금 조달 규모는 5,800만 달러이며, 그 중 5,000만 달러는 2021년 11월 B 라운드 자금 조달에서 a16z가 주도하여 조달한 것입니다. a16z는 Optimism에도 투자했으며, OP 계열과 ZK 계열에 모두 베팅하고 있습니다.

비교해보면 StarkWare는 ZCash의 암호화 산업 성공 경험이 있으며, 팀은 교수들이 이끌고 있으며 약 2.8억 달러의 자금을 조달했습니다. ZKSync의 팀과 자금 조달은 상대적으로 초보적입니다.

4: 장점 및 도전 과제

ZKSync의 스타일은 다소 애플과 유사하며, 성숙한 기술을 조립하여 사용자에게 유용한 새로운 제품으로 만드는 데 능숙합니다. Solidity를 우선하는 전략은 개발자에게 매우 친숙합니다. ZKSync에게 있어 기존의 zkEVM이 L1에서 이미 성숙한 애플리케이션을 신속하게 유치하고 TVL을 높이는 것이 핵심이 될 것입니다. 이는 ZKSync가 L2 경쟁에서 한 자리를 차지하기 위한 지름길이 될 수 있습니다.

그러나 이 점에서 ZKSync는 여러 측면의 경쟁에 직면해 있습니다: OP 계열의 Optimism은 이미 토큰을 발행하여 토큰 인센티브를 통해 사용자를 유치할 수 있으며, Arbitrum은 최근 Odyssey 활동을 시작하여 마케팅 활동을 통해 사용자와 자금을 유치하고 있습니다. 원주율 언어인 Cairo를 기반으로 하여 생태계가 비교적 독립적인 StarkWare는 곧 업그레이드된 Solidity 컴파일러를上线하여 개발자의 진입 장벽을 낮추고 있습니다. 이 L2 경쟁에서 ZKSync의 속도는 매우 중요할 것입니다.