저자: msfew, Foresight Ventures

Rollup의 병목

만약 당신이 이전에 제가 쓴 Rollup에 관한 글을 읽었다면, Optimistic과 zk Rollup의 최종 비교 부분에서 의도적으로 또는 무의식적으로 하나의 구멍이 남겨졌다는 것을 발견했을 것입니다.

당시 내린 결론은: Proving Overhead가 없기 때문에, Optimistic Rollup은 장기적인 관점에서 zk Rollup보다 훨씬 우수할 것이라는 것이었습니다. 그러나 사실 서로 다른 시간대의 발전에서 Optimistic과 zk Rollup의 성능은 실제로 번갈아 우위를 점할 것입니다:

다양한 단계와 유형의 Secured Rollup은 각각 다른 병목 현상을 가지고 있으며, 현재 이들에게 가장 큰 문제는 이더리움이 현재 제공하는 데이터 가용성 솔루션이 이들의 이론적 성능의 정점을 제한하고 있다는 것입니다.

현재 Rollup의 이 성능 문제를 해결하기 위해 우리는 두 가지 방법이 있습니다:

1. 이더리움 메인넷을 업그레이드하여 성공적으로 업그레이드될 때까지 기다리는 것, 단점은 주도권을 쥘 수 없으며, 이는 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.
2. Rollup의 유형을 전환하는 것(예: Validium으로 변경), 성능이 더 우수한 데이터 가용성 솔루션을 직접 사용하는 것, 단점은 일부 보안을 희생해야 한다는 것입니다.

블록체인의 모듈화

우리가 지금 언급하는 Secured Rollup(Arbitrum 등)은 사실 모듈화 블록체인의 한 구현이며, 앞으로 더 다양한 모듈화 블록체인 구현이나 다양한 변종의 Rollup이 있을 것입니다.

이더리움의 Rollup 경로는 블록체인의 모듈화 추세를 반영합니다, 블록체인의 계층을 분리하고 각자의 역할을 하게 하여 네트워크가 Rollup될 수 있도록 합니다.

이전 Rollup의 글에서는 확장의 두 가지 경로를 언급했습니다. 하나는 블록체인 자체를 업그레이드하는 것이고, 다른 하나는 Rollup 방식을 통해 블록체인을 더 잘 활용하는 것입니다.

모듈화 블록체인은 두 가지 경로를 결합하여 1+1 > 2를 이루고, 블록체인의 단일 아키텍처를 완전히 전환하여 새로운 모듈화 블록체인 네트워크가 Rollup이 가장 적합하게 성장할 수 있는 토양이 되며, 이러한 Rollup 솔루션에 더 많은 모듈 선택과 더 높은 성능을 부여합니다.

a) 두 개의 계층, 네 개의 모듈

하나의 블록체인은 두 개의 계층으로 나눌 수 있으며, 총 네 개의 모듈로 구성됩니다:

보안 계층: 블록체인의 보안을 보장합니다.

• 데이터 가용성 모듈(이하 DA): 거래 데이터가 사용될 수 있도록 보장합니다(저장 및 검증 가능하고 사용 가능함을 보장).
• 합의 모듈: 거래의 순서 등을 결정합니다(PoW 등은 공격 방지 메커니즘으로, 합의의 기초일 뿐 합의의 전부는 아닙니다).

실행 환경 계층: 블록체인의 실행 환경을 제공합니다.

• 결제 모듈: 상태 약속을 결제합니다.
• 실행 모듈: 개별 상태 전환을 계산합니다.

각 계층에 대해 두 개의 모듈이 동일한 솔루션을 사용할 경우 보안성이 더 높고 신뢰 가정이 더 적습니다, 예를 들어 결제와 실행 모두 이더리움의 보안을 사용하는 것이 이더리움만 사용하는 것보다 보안성이 더 높습니다.

단일 블록체인의 대표로는 이더리움 자체, 솔라나, 바이낸스 스마트 체인 등이 있으며, Secured Rollup의 대표로는 Arbitrum, Optimism 등이 있고, DA 계층의 대표로는 Celestia의 DA, Polygon Avail 등이 있습니다.

블록체인의 모듈과 컴퓨터 구조를 비교하면:

• 블록체인의 실행 모듈 ⇒ 컴퓨터의 운영 체제 (실제로 명령을 실행하는 환경)
• 블록체인의 DA 모듈 ⇒ 컴퓨터의 메모리 (단기 데이터 저장을 구현)
• 블록체인의 결제 및 합의 모듈 ⇒ 컴퓨터의 CPU (하드웨어가 명령 실행의 정확성을 보장)

후속 글에서는 이러한 "모듈"을 "계층"이라고 부르겠지만, 실제로는 모듈입니다.

b) 웹 발전에서 모듈화 추세 예측하기

우리는 웹 발전에서 블록체인의 미래 모듈화 발전 경로를 참고할 수 있습니다:

블록체인 네트워크는 사실 더 분산되고 더 안정적인 클러스터로, 노드가 집합하여 계산 능력을 모아 전 세계에 퍼져 있는 대형 신뢰할 수 있는 컴퓨터를 형성합니다.

블록체인의 모듈화 구분은 웹2의 분산 시스템과 매우 유사합니다(분산 데이터베이스의 분산과는 다릅니다). 본질적으로 비즈니스를 분할하여 아래 그림의 우버 아키텍처와 유사하게 모듈이 각자의 역할을 수행합니다.

웹2의 분산 시스템과 웹3의 블록체인 모듈화는 우리에게 두 가지 생각할 문제를 제기합니다:

• 분할: 블록체인 네트워크는 이미 앞서 언급한 두 개의 계층과 네 개의 모듈로 간단히 분할되었습니다.
• 연결: 모듈 간의 통신 및 보안을 보장합니다. 이것이 동일 출처의 모듈이 보안성이 더 높은 이유입니다. 추가 연결이 필요 없기 때문에 과정에서 노출되는 위험을 피할 수 있습니다.

분할 문제는 명확하게 정의되었지만, 연결 문제는 모듈화 아키텍처에 영향을 미칩니다. 보안성과 사용자 경험을 어떻게 향상시킬지는 모듈화 블록체인이 해결해야 할 문제일 수 있습니다.

c) 왜 모듈화인가?

모듈화 블록체인은 단일 블록체인을 분리한 후, 새로운 네트워크 구조 = 여러 개의 Arbitrum 및 StarkEx와 같은 다양한 Rollup + 이더리움과 유사한 기본 메인넷.

그들이 향상시키는 주요 초점은 더 이상 합의와 DA가 결합된 전통적인 단일 블록체인을 통해 Proof of Replication을 사용하여 DA를 검증하고 보장할 필요가 없다는 것입니다(성능을 제한하고 전체 노드 크기가 분산화에 미치는 영향을 크게 증가시킵니다).

이는 모듈화 블록체인 네트워크가 더 이상 단일 블록체인의 합의를 사용할 필요가 없음을 의미하며, 분리된 후 DA를 처리하는 전용 계층을 직접 사용하여 메인넷 보안의 우선 순위 하에 불필요한 계산 능력과 저장의 낭비를 줄이고 처리량을 향상시키며, 합의 문제의 병목을 건너뛰어 천 또는 만의 TPS를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

전체 성능이 병목을突破하고 다음 시대를 넘어설 수 있을 뿐만 아니라, 모듈화 블록체인에는 어떤 뚜렷한 이점이 있을까요?

더 나은 블록체인

• 보안성: Rollup 계층은 이더리움 등 기본 보안 계층의 보안을 차용합니다.
• 실행 성능: 더 빠른 실행 및/또는 결제 모듈을 유연하게 사용할 수 있습니다.

개발에서의 조합 가능성

• 반복: 모듈 분리. 모듈은 더 과감한 제안과 더 빠른 혁신을 할 수 있습니다.
• 플러그 가능: 더 많은 체인 개발 솔루션과 기술 스택 선택.

d) 모듈화의 다양한 구현?

모듈화된 블록체인 네트워크는 사실 매우 다양한 유형의 "체인" 실천을 구축할 수 있으며, 주로 세 가지 큰 범주와 수많은 세부 범주가 있습니다:

• Rollup (Sovereign 또는 Secured Rollup 등을 포함, 이전 글 참조). 예: 이더리움/Celestia 보안 계층 + 실행 환경/또는 단순 실행 모듈.)

• Multi-Monolithic (예: Tendermint/Substrate 보안 계층 + Cevmos 스택 및 Recursive Rollup의 실행 환경. Celestia는 사실 이 아키텍처에 속하며, Cosmos 생태계의 일부입니다.)
• Subnet (가장 자유롭게 조립할 수 있는 모듈화 블록체인으로, 보안성을 상속받지 않으며, 배포 및 개발 효율성을 더 중시합니다.)

이 세 가지 모듈화 블록체인은 단일 블록체인과 큰 방향이 다르며, 각기 다른 특징을 가지고 있습니다:

• Rollup: 세상의 모든 기술은 빠름이 최고, 그러나 기술 발전이 가장 느리고 가장 성숙하지 않음.
• Multi-Monolithic: 보안성을 공유하며, 통신이 조합 가능하고 상호 운용 가능, 응용 체인은 주권을 가지지만 성능이 반드시 좋지는 않음.
• Subnet: 초고속 배포, 솔루션이 성숙하지만 보안성과 분산화 정도가 반드시 좋지는 않음.
• Monolithic: "완전한" 자유도, 그러나 솔루션이 너무 무겁고 전체 시스템이 과도하게 결합될 수 있음.

e) 모듈화 개념의 영향?

모듈화 블록체인의 시대가 도래한 후, L1과 L2의 전통적인 개념은 재정의될 필요가 있을 것입니다.

• 단일 블록체인: L1은 이더리움과 같은 단일 블록체인을 의미하고, L2는 이더리움의 보안 계층과 실행 모듈이 조합된 Rollup을 의미합니다.
• 모듈화 블록체인: L0은 사회적 합의와 L1에 대한 신뢰 가정을 의미하고, L1은 모듈화 블록체인의 보안 계층(DA 및 Consensus)을 의미하며, L2는 모듈화 블록체인의 실행 환경 계층(Settlement 및 Execution)을 의미합니다.

그 외에도:

• 성능 측정: 합의의 TPS와 TTF에서 DA의 처리량 비교로 전환.
• 정의: Arbitrum과 같은 Rollup의 경우, Arbitrum 네트워크 = Arbitrum의 실행 환경 + 이더리움의 보안 계층 및 결제 모듈. 이더리움 자체의 경우, 이더리움 네트워크 = 이더리움 실행 환경 + 이더리움의 보안 계층 및 결제 모듈. 솔루션이 모듈화되어 해체될 수 있을 때, 이들은 모두 모듈화 블록체인의 한 실천으로 불릴 수 있습니다. 이더리움과 같이 L1에 적합한 네트워크는 모듈화 블록체인 네트워크라고 불릴 수 있습니다.
• 추세: 애플리케이션이 더 많은 기능을 원하고 운영 비용을 줄이거나 보안을 강화하고 더 큰 주권을 원할 때, 애플리케이션은 모듈의 한 묶음에서 적합한 솔루션을 선택하여 App-chain 또는 App-rollup 또는 App-subnet으로 발전할 수 있습니다.

미래에는 아마도 모든 애플리케이션이 모듈화된 블록체인이 될 것입니다.

DA 계층

Rollup이 보안성을 보장할 뿐만 아니라 성능을 향상시키기 때문에, 왜 블록체인이 Rollup의 최적의 토양이 되지 않겠습니까? 모듈화 블록체인은 블록체인이 Rollup의 더 나은 기반 계층이 되도록 합니다.

Rollup은 DA 계층이 성능에 미치는 영향을 주목하게 하였고, 동시에 Rollup의 출현은 여러 Rollup 생태계를 중심으로 하는 모듈화 블록체인 네트워크 개념을 고취시켰습니다. 모듈화 블록체인은 블록체인이 단일 시대의 합의 병목을 넘어 DA를 중심으로 하는 모듈화 개념의 시대로 진입하게 합니다.

"Rollup은 실행 계층을 오프체인으로 두고, 다음 단계는 DA를 오프체인으로 두는 것입니다."

a) DA 란 무엇인가?

모듈화된 블록체인과 Rollup 네트워크에 대해, 완전한 데이터는 그곳에 존재해야 하며 사용 가능하다는 것을 보장해야 네트워크의 분산화와 보안을 확보할 수 있습니다:

현재 데이터 가용성: 블록 생성 시 최신 상태 루트와 tx 데이터가 왜 필요합니까?

새로운 블록을 생성하려면 L1에서 모든 데이터를 공개해야 하며, 다른 노드가 이를 재실행하여 검증할 수 있도록 해야 합니다. 동시에 이 과정은 경량 클라이언트의 보안을 보장해야 합니다(그들은 블록 헤드만 확인합니다! 무효 거래를 거부하지 않습니다).

아카이브 데이터 가용성: 블록이 유효해진 후, tx 데이터는 여전히 사용 가능성을 보장하기 위해 보존되어야 합니까?

필요합니다. 예를 들어 몇 달 전의 거래를 확인하고 싶거나, 처음부터 노드를 실행하고 싶을 때 필요합니다.

Rollup과 모듈화 블록체인: Rollup과 미래의 다양한 모듈화 블록체인 실천에 대해, 현재 데이터 가용성은 무엇을 의미합니까?

Optimistic Rollup: 새로운 블록을 생성할 때 상태 루트 데이터가 사용 가능해야 하며, 이를 검증하고, 도전 기간 내에 tx 데이터가 사용 가능해야 도전 Sequencer가 가능해지고 보안을 보장합니다.

zk Rollup: Sequencer가 도망가는 경우, 상태 루트 데이터가 필요하여 상태를 재구성하고 자금을 인출해야 합니다.

b) 현재 데이터 가용성

최신 데이터의 가용성은 네트워크 자체의 보안성과 성능에 영향을 미칩니다.

우리가 DA에 대해 이야기할 때, 일반적으로 그것을 의미합니다.

단일 블록체인 시대:

• DA 솔루션: 합의와 DA가 결합되어 있기 때문에 전체 노드 Proof of Replication에 의존합니다.
• 데이터가 그곳에 있음: 전체 데이터를 복제하는 전체 노드를 통해 보장합니다.
• 데이터 가용성: 선형 복잡도로 전체 데이터를 다운로드하여 데이터 가용성을 검증합니다.
• tx 유효성: 재실행을 통해 tx의 유효성을 검증합니다.
• 문제: 과도한 중복이 있으며, 노드가 평균적으로 일부 데이터만 저장하는 경우, 데이터 손실 확률이 매우 높습니다(생일 역설과 유사).

모듈화 블록체인 시대:

• DA 솔루션: 전용 독립 DA 솔루션.
• 데이터가 그곳에 있음: 오류 정정 코드(CD 및 위성에서 사용하는 데이터 보호 솔루션)를 통해 데이터 가용성을 보장합니다.
• 데이터 가용성: 데이터 가용성 샘플링을 통해 서브선형 시간 내에 검증하며, 예를 들어 블록 데이터의 1%만 다운로드하여 99%의 블록 가용성을 보장받을 수 있습니다.
• tx 유효성: 오류 부호 증명(Optimistic 메커니즘과 유사) 또는 다항식 약속 또는 심지어 직접 유효성 증명(우리가 일반적으로 zk 증명이라고 부르는 것)을 통해 오류 정정 코드 인코딩이 올바른지, tx가 유효한지를 보장합니다.

c) 아카이브 데이터 가용성

아카이브 데이터의 가용성은 네트워크 자체 외부의 블록체인 탐색기와 같은 인프라에만 영향을 미치며, 네트워크 자체에 대해서는 선택 사항일 수 있지만, 사용자 사용에 있어서는 필수적입니다.

우리가 먼저 설명해야 할 주요 사항은 Arweave 또는 Filecoin의 Web3 저장 솔루션이 현재 데이터 가용성에 직접적인 DA를 제공할 수 없다는 것입니다:

• Arweave: SPoRA. 본질적으로 모어의 법칙 가정과 경제 모델 하의 확률적 저장 방식입니다(물론 모든 것이 확률적입니다…). 사용 중에는 일반적으로 데이터가 "영구 저장"되기까지 10개 이상의 블록을 기다려야 하며, 즉각적인 DA를 잘 보장할 수 없습니다.
• Filecoin: PoSt. 점대점 분산 저장 네트워크. 데이터 저장을 수행하는 채굴자는 데이터를 보유할 수 있으며, 분산화 및 DA를 보장할 수 없습니다.
• IPFS: 주로 인프라로 존재하며, Polygon Avail 및 Celestia의 DA 네트워크 계층에서 사용됩니다.

그 외에도 Arweave와 Filecoin은 여전히 단일 블록체인의 다중 복제 중복 모델로 데이터 가용성을 보장하며, 효율적인 샘플링 메커니즘을 구축하기 어렵습니다.

비록 그것들이 최신 데이터에 대한 가용성을 제공하는 "메모리"로 적합하지 않지만, 아카이브 데이터에 대한 가용성을 제공하는 "하드 드라이브"로 적합합니다. 현재 Web3는 더 모듈화되고 더 집중된 전용 "하드 드라이브"가 부족합니다.

모듈화 블록체인의 선택

우리는 이제 만 TPS 프로젝트의 아키텍트로서 우리의 애플리케이션을 위해 몇 가지 결정을 내리고 적합한 애플리케이션 체인을 조합해 보겠습니다.

a) DA 계층 생태계

DA 계층은 최근에 많은 관심을 받고 있는 방향입니다. 그러나 우리의 선택도에서 보면, 사실 그렇게 많은 선행 선택을 연속적으로 "올바르게" 할 확률은 크지 않으며, 결국 DA 선택으로 이어질 것입니다.

프로젝트가 가장 가능성이 높은 자가 구축된 개인 DAC(성능 + 주권) 또는 사이드 체인 DA 솔루션 외에 DA 솔루션은 기본적으로 세 가지 선택 사고가 있습니다:

• 최고의 보안성: 합의 계층과 일치, 예를 들어 DA와 합의 모두 이더리움 또는 Celestia를 사용하는 경우.
• 극한의 처리량: 보안성을 희생하고 추가 신뢰 가정을 증가시키는 경우, 예를 들어 오프체인 데이터 위원회(보안성과 다중 서명과 유사하게, 차이가 있음).
• 두 가지를 모두 갖춘 경우: Restaking 모델을 통해 높은 보안성과 높은 처리량을 얻는 경우, 예를 들어 DataLayr.

DA 솔루션의 상업적 구도는 기본적으로 다음과 같습니다:

• 상업 모델: 애플리케이션 체인을 대상으로 하여 DA를 제공하고 애플리케이션 체인이 지불하는 "보호비"를 수취합니다.
• 경쟁: DA 솔루션의 강약은 사실 두 가지 측면의 비교: 보안성과 처리량입니다. 그리고 처리량이 더 우수한 쪽이 쉽게 압도적인 승리를 얻을 수 있습니다.
• 가치 포착: 실제로 분석 비교할 수 있는 사례가 많지 않기 때문에, 우리는 다음과 같은 질문을 생각할 수 있습니다: 만약 DA 계층의 시가총액이 애플리케이션 체인보다 훨씬 낮다면(Chainlink와 DeFi 애플리케이션의 관계처럼), 전체 프로토콜이 보안성의 단점을 가질까요? DA 계층만으로는 완전한 애플리케이션 생태계를 형성할 수 없으며, 토큰은 어떻게 가치를 포착할까요?

b) 실행 계층 생태계

모듈화 블록체인을 고도로 분업화된 주방에 비유한다면, 블록체인의 성능은 요리 속도이며, 처리량이 더 큰 DA 계층은 더 큰 냄비, 더 나은 실행 환경은 더 숙련되고 더 많은 요리를 할 수 있는 요리사입니다.

실행 계층 솔루션도 기본적으로 몇 가지 선택이 있습니다:

• 기존의 성숙한 솔루션: EVM 및 그 ZK 또는 OP 변종, WASM 및 그 다양한 변종 등.
• 미래의 최전선 솔루션: FuelVM(작업 흐름은 아래 그림에서 더 빠르기 때문에), AltLayer 등.

실행 계층에 대해, 저는 EVM이 여전히 생태계가 우수하여 미래의 주도적인 지위를 유지할 것이라고 생각합니다.

최전선 실행 계층 솔루션의 가치 포착에 대해, 그들은 쉽게 Optimistic Rollup으로 조합되어 애플리케이션 생태계를 형성할 수 있으므로, 가치 포착 측면에서 DA 계층에 비해 자연스러운 이점이 있습니다.

c) 합의 계층 생태계

모듈화 블록체인에 대해, 합의 계층은 다음을 필요로 합니다:

• 보안성 우선: 기본의 안정성과 보안을 보장합니다.
• 스마트 계약 환경: 체인 상에서 다양한 출력을 검증하기 용이합니다.
• 사회적 및 경제적 합의: "덕망이 높은" 대형 블록체인이 필요하며, 이렇게 해야 추가적인 신뢰 가정이 필요하지 않습니다.

따라서 우리가 남긴 적합한 선택은 많지 않습니다:

• 완전히 적합: 이더리움, 코스모스 등.
• 간신히 적합: 비트코인, Arweave(두 체인 모두 튜링 완전한 스마트 계약이 없으며, 결제는 애플리케이션 체인에서 진행됨) 등.
• 그다지 적합하지 않음: 솔라나(네트워크가 그리 안정적이지 않음) 등.
• 아마도 가장 적합: 미래의 Celestia, 미래의 이더리움.

모듈화 솔루션에 대한 생각

a) 더욱 탐구하기

DA 계층: 상태 폭발 문제는 네트워크의 진입 장벽을 너무 높여 네트워크의 분산화를 약화시킵니다. 우리는 DA 부분에서 설명한 statelessness는 단지 weak statelessness일 뿐이며, 즉 블록 생성자가 상태 데이터를 저장해야 할 필요가 있는 것이고, 이후에는 모든 노드가 전체 상태 데이터를 저장할 필요가 없도록 더 많은 최적화가 필요합니다.

실행 계층: 현재의 모듈화 분업은 단지 여러 개의 실행 계층(Sharding)을 열었을 뿐이며, 어떤 실행 계층이 가득 차면, 그 성능은 여전히 Web3의 요구를 충족할 수 없습니다. 따라서 우리가 확장해야 할 것은 단일 실행 계층의 성능(병렬화)입니다, 예를 들어 Fuel와 솔라나와 같은 것입니다.

b) 수요와 공급

App-chain의 수요는 얼마나 될까요?

현재는 인기 있는 애플리케이션만이 App-chain의 수요가 있을 것입니다. 우리는 아마도 더 많은 사용자를 onboard해야 진정한 대량의 모듈화 솔루션에 대한 수요가 촉발될 것입니다.

동시에 우리는 수많은 모듈 선택을 보았고, 마지막에 어떤 것이 실제로 적극적으로 사용될 수 있을지는 탐구하고 선별해야 할 과정입니다.

c) 보안성

모듈화에는 두 가지 측면이 있습니다: 분할과 연결:

• 분할이 전체 블록체인 네트워크에 단점을 초래할까요? 단점을 공격하는 데 필요한 자금을 대폭 줄여, Curve 풀의 도화선 역할을 하여 Luna와 같은 비극을 초래할 수 있을까요?
• 시스템이 복잡할수록 노출되는 공격 가능한 장소도 많아집니다. 모듈 간의 "연결"이 공격당할 가능성이 있을까요(물론 Rollup 브리지는 IBC 브리지보다 더 안전합니다)? (이전 글에서 우리는 조합 가능성의 위험에 대한 의견을 발표했습니다)

d) 경험

분산된 모듈화 시스템은 실행 계층이 다르기만 해도 사용자 경험과 자금의 단절을 초래할 수 있으며, 동시에 개발 도구의 차이로 인해 개발자 경험의 단절이 발생할 수 있습니다. MEV는 어떻게 처리할까요?

e) 분열 후 통합

Apple이 Intel 칩에서 M 시리즈 SoC로 전환한 것처럼, 모듈화 블록체인의 다소 분리된 아키텍처는 몇 년 후 생태계나 경험 등의 문제로 인해 다시 통합될까요? 단일 블록체인이 다시 주도적인 위치로 돌아올까요? 모듈화 블록체인은 Cosmos IBC와 같은 상호 운용 프로토콜이 등장할까요?

결론

현재 모듈화 블록체인은 빙산의 일각만을 드러내고 있지만, 이미 매우 번창하고 있으며, 이더리움을 기반으로 한 Secured Rollup, Cosmos, Polkadot, Subnet 등이 다양하게 존재합니다.

비트코인은 블록체인의 개념이고, 이더리움은 블록체인의 실천이며, 모듈화 블록체인은 블록체인이 광범위하게 공학화되고 실천되는 기초가 될 것입니다.