EIP-5988 제안 해석: L2 상호 운용성을 위한 컴파일 시간 및 온체인 공간 최적화

来源：달의 어두운 면，PANews Lab

이더리움 상하이 업그레이드가 다가오면서 관련된 여러 제안들이 쏟아져 나오고 있으며, 이들은 상하이 업그레이드와 함께 배포되기를 희망하고 있습니다. EIP-5988도 최근 Eips.ethereum 공식 웹사이트에 제출되었으며, EIP-5988의 주요 목적은 다양한 ZK와 메인넷 간의 통신을 위한 프리컴파일 작업을 제공하여 통신에 필요한 컴파일 시간과 체인 상 공간을 절약하는 것입니다.

EIP-5988은 다양한 L2와 L1 간의 통신 문제를 해결하는 데 중점을 두고 있으며, 이 제안을 통해 ZK 계열 L2는 자신의 증명 효율성을 저하시키지 않으면서 메인넷의 보안성과 호환될 수 있고, OP 계열 L2는 메인넷의 결제 효율성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

또한, EIP-5988은 Poseidon 해시 알고리즘을 사용하여 다양한 L2의 통합 프리컴파일 생성 증명 방식으로 활용될 예정이며, 이는 이더리움에 호환될 수 있는 새로운 알고리즘이 될 가능성이 있는 첫 번째 사례입니다. 이전에는 다양한 L2에서 사용을 시도했지만, 보안성이 주류 응용에서 대규모로 장기간 검증되지 않았다는 점이 EIP-5988의 주요 논란 지점입니다.

L2 간의 통신을 원활하게

EIP-5988의 설명에서 가장 중요한 것은 새로운 Layer 2 간 통신 방식을 제안한 것입니다. 다양한 Rollup 확장 알고리즘을 일관된 컴파일 레이어로 패키징하여 이더리움 메인넷에서 호출할 수 있도록 하여 이더리움의 호환성을 통해 다양한 Layer 2의 통신을 가능하게 합니다.

직관적으로 이해하자면, STARK/SNARK 등의 솔루션 하에서 먼저 프리컴파일 조치를 취하고, 제안이 발효되면 ZK 증명 생성 후의 형식 변환 장소를 구축하게 됩니다. 이더리움 메인넷은 메시지의 구체적인 출처를 고려할 필요 없이 컴파일 형식에 부합하는지 판단하여 수용 또는 거부 등의 작업을 수행할 수 있습니다.

현재 L2와 이더리움 메인넷 간에는 광범위한 호환성 문제가 존재합니다. ZK 계열을 예로 들면, 현재 주로 두 가지 장애물이 있습니다:

ZK 계열은 서로 다른 기술 경로를 가지고 있으며, zk-SNARK와 zk-STARK가 비교적 주류인 두 가지로, 서로 다른 인스턴스 간의 상호 운용성이 통일된 기준이 부족합니다;

L2는 StarkWare의 Cairo와 같은 자체 개발 언어를 선택하며, 이더리움에서 사용하는 solidity와는 차이가 있어 서로 컴파일해야만 통신이 가능합니다.

통합 프리컴파일 레이어가 시행된 후, 이더리움이 수용하는 메시지 형식은 통일될 것이며, 모든 전송되는 L2 데이터 유형은 사전 변환이 필요하여 L2와 메인넷 간의 전송--대기--응답 시간을 절약할 수 있습니다.

현재 통합 프리컴파일 레이어가 발효되기 전, L2 간의 통신에는 세 가지 방식이 있습니다:

• CEX/DEX: 먼저 토큰을 두 개 이상의 L2와 호환되는 거래소로 전달합니다. 그러나 자산 변환만 가능하며, 직접적인 메시지 전달은 불가능합니다;
• 일반 크로스 체인 브리지: 전통적인 L1 간의 크로스 체인 브리지 위에 L2 네트워크를 추가합니다. 자산 변환이 가능하며, 일부는 메인넷을 통해 메시지 전달이 가능합니다;
• L2 크로스 체인 브리지: Orbiter Finance를 대표로 하여, 다양한 Rollup 간의 크로스 체인을 수행하며, 특정 분야의 크로스 체인 브리지 모델로 볼 수 있습니다.

EIP-5988의 통합 프리컴파일은 다양한 L2의 데이터 형식을 표준화하는 것이며, 직접적으로 L2 간의 자산 상호 통신 방식을 제공하는 것이 아닙니다. 이는 여전히 이더리움 메인넷의 업그레이드 및 확장으로, 이더리움 메인넷의 보안성을 해치지 않습니다.

이더리움 메인넷에서 오는 호환성을 통해 다양한 L2의 상호 운용성을 크게 향상시키며, 이는 이더리움의 미래 모듈화 업그레이드 방식에 더욱 부합합니다.

포세이돈 Poseidon의 신뢰성 검증 필요

하지만 장점 외에도 통합 프리컴파일의 문제점이 있으며, 이는 주로 사용되는 "Poseidon" 해시 알고리즘에 집중되어 있습니다. 이는 현재 커뮤니티 논의의 중심점입니다.

본질적으로 EIP-5988의 작업 흐름은 새로운 프리컴파일 계약을 도입하여 Poseidon 암호 해시 알고리즘에서 사용되는 함수를 구현하고, EVM과 ZK / Validity rollups 간의 상호 운용성을 실현하며, EVM에 더 유연한 암호 해시 원시를 도입하는 것입니다.

해시 알고리즘의 주요 역할은 다양한 전송된 수치 및 비수치형(문자, 이미지 등) 데이터를 일관된 형식의 인코딩으로 변환하여 컴퓨터가 인식하고 호출하기 쉽게 만드는 것입니다. 암호학 분야에서 가장 잘 알려진 것은 머클 트리 증명으로, 본질적으로 이진 트리의 해시화 표현 변형으로, 지갑과 거래소 자산 증명 등 다양한 노드 통신에 널리 사용됩니다.

포세이돈 알고리즘은 전혀 새로운 솔루션이 아니며, 적어도 비탈릭이 그 주요 기능을 소개한 바 있으며, 다양한 ZK 알고리즘과의 호환성이 뛰어납니다. 이는 이번 업데이트에서 포세이돈을 주제로 한 주요 이유입니다.

Poseidon 해시 함수는 2019년에 공식 출시되었으며, 인기 있는 "전통적인" 해시 함수(SHA256 및 Keccak 등)와 비교할 때, 엄격한 유효성 및 안전성 테스트를 거치지 않았습니다. 이더리움 네트워크와 다른 블록체인 네트워크에서 일부 L2 또는 다른 응용 프로그램이 이미 사용하고 있으며, 현재까지 포세이돈 알고리즘에서 심각한 오류는 발생하지 않았습니다.

포세이돈 알고리즘을 사용하거나 사용할 계획인 블록체인 사례:

• StarkWare는 Poseidon을 StarkNet의 주요 해시 함수로 사용할 계획이며, Cairo 언어에 내장된 Poseidon 함수 기능을 추가할 것을 약속했습니다.
• Filecoin은 Poseidon을 사용하여 다양한 머클 트리 증명을 수행하고, 이중 값 제출 시나리오에 사용합니다.
• Dusk Network는 Poseidon을 사용하여 거래에 Zcash와 유사한 프라이버시 프로토콜을 구축합니다.
• Sovrin은 Poseidon을 사용하여 머클 트리를 기반으로 한 거래 취소를 수행합니다.
• 루프링 프로토콜(Loopring)은 Poseidon을 사용하여 이더리움에서 프라이빗 거래 시나리오를 수행합니다.
• Polygon은 Poseidon을 Hermez ZK-EVM에 사용합니다.

포세이돈 알고리즘의 안전성은 설계상의 결함이 아니라, 대규모 실용화 고가치 시나리오의 검증이 부족하기 때문입니다. 만약 이번에 최종적으로 이더리움 메인넷에 포함된다면, 이는 이더리움 전체 및 암호 생태계에서 가장 중요한 응용이 될 것입니다.

결론

이더리움과 Layer 2 확장 솔루션 간의 수직적 계층화는 이미 확립되었지만, 각 계층 간의 보안성과 호환성에는 여전히 문제가 존재합니다. 따라서 다양한 L2는 "이더리움 메인넷의 보안을 활용하고, 메인넷에 대한 호환성을 강화하는" 광범위한 시도를 하고 있습니다. 그러나 L2 생태계의 번영을 이루는 과정에서 L2 분열 위기를 초래하고 있습니다.

이러한 생태계의 파편화는 이더리움과 EVM의 장기적인 발전에 도움이 되지 않으며, 다양한 L1 간의 경쟁은 여전히 진행 중입니다. 다양한 생태계의 파편을 통합하는 방법이 이더리움 메인넷이 적극적으로 추진해야 할 필요 조치가 되었으며, 메인넷에서 출발하여 개선하고, 다양한 L2에 통일된 형식 변환을 요구하는 것이 최신 동향입니다.

EIP-5988이 최종적으로 발효될지 여부와 관계없이, 이러한 번영과 파편화는 장기적으로 존재할 것이며, 이를 보완하기 위한 더 많은 개선 제안이 필요합니다.