모듈화 공용 블록체인 및 시장 경쟁 구도에 대한 자세한 설명

원문《모듈화 실행 층의 일반적인 길》

저자：Kyle Liu, Bing Ventures 투자 매니저

주제 개요：

• 모듈화 공공 블록체인 실행 층 프로젝트 간에는 일정 정도의 경쟁과 협력이 존재하며, 이들은 모두 공동의 도전과 기회를 직면하고 있습니다. 우리의 평가 기준은 항상 안전성, 확장성, 상호 운용성, 비용 효율성의 네 가지 지표를 중심으로 해야 합니다.
• Fuel의 안전성은 메인넷 이더리움에 의해 제공되며, 이는 Fuel이 자체 검증자나 합의 메커니즘을 필요로 하지 않으며 공격이나 분기의 위험에 노출되지 않음을 의미합니다. 그러나 이는 또한 Fuel이 이더리움의 안전성과 안정성에 의존해야 함을 의미하며, 이더리움에 문제가 발생하거나 업그레이드가 이루어지면 Fuel의 운영에 영향을 미칠 수 있습니다.
• Fuel의 확장성은 효율적인 거래 형식과 낮은 지연 시간의 확인 시간에 의해 실현되며, 이는 Fuel이 초당 수천 건의 거래를 처리하고 몇 초 내에 거래 확인을 완료할 수 있게 합니다. 그러나 이는 또한 Fuel이 다른 롤업 체인과 자원 및 사용자를 경쟁해야 함을 의미하며, 다른 롤업 체인이 더 높은 처리량이나 더 낮은 지연 시간을 제공할 경우 Fuel의 매력에 영향을 미칠 수 있습니다.
• Fuel의 상호 운용성은 크로스 체인 전송 기능과 다중 토큰 지원 기능에 의해 실현되며, 이는 Fuel이 이더리움, Arbitrum, Optimism, Polygon 등과 같은 Layer 1 및 Layer 2 네트워크와 호환되고 상호 통신할 수 있게 합니다. 그러나 이는 또한 Fuel이 다른 크로스 체인 솔루션과 효율성과 안전성을 경쟁해야 함을 의미하며, 다른 크로스 체인 솔루션이 더 빠르고 저렴하거나 더 안전한 전송 서비스를 제공할 경우 Fuel의 경쟁력에 영향을 미칠 수 있습니다.

Layer2의 바람을 타고 모듈화 공공 블록체인 서사가 뜨고 있으며, 그 중에서도 모듈화 공공 블록체인 실행 층 프로젝트가 가장 주목받고 있습니다. 이번 Bing Ventures 산업 연구 보고서는 모듈화 공공 블록체인이 무엇인지와 현재 모듈화 공공 블록체인 실행 층 분야의 기본 구성을 간략히 소개합니다.

Layer 2와 롤업의 발전에 따라 이더리움의 생태계는 모듈화 아키텍처로 전환되었습니다. 블록체인 기술의 대규모 응용에 있어 가장 큰 장애물 중 하나는 확장성입니다. Layer1 확장 솔루션은 블록 검증이 아닌 블록 생산에 집중합니다. 모듈화 블록체인 인프라는 확장성, 안전성 및 탈중앙화 특성을 갖춘 Web3 채택을 촉진하기 위해 설계되었으며, 통합 용이성, 빠른 제공 및 사용자 경험에 중점을 둡니다.

모듈화 공공 블록체인은 점차적으로 가장 많이 논의되는 주제가 되고 있으며, 이른바 모듈화란 블록체인의 합의 층, 데이터 가용성 층(DA), 정산 층, 거래 실행 층 등을 서로 다른 체인에 분담하는 것을 의미합니다. 실행 층은 자체 블록체인으로 존재할 수 있으며, 기본 블록체인을 활용하여 유효성과 데이터 가용성을 보장할 수 있습니다.

일반적으로 위의 세 층은 이미 존재하지만, 이들은 이더리움 네트워크에 결합되어 명확한 경계와 분업이 없습니다. 모듈화 공공 블록체인의 목적은 이러한 층을 분리하여, 먼저 Layer2 응용의 기술 환경에서 개인 정보 보호, 노드 검증, 거래 확인, 데이터 저장, 사기 증명 등의 기능을 각각 처리하여 체인 상의 확장을 실현하는 것입니다.

모듈화 서사의 부상

블록체인 기술의 "불가능한 삼각형"은 개발자와 사용자에게 지속적으로 문제를 일으켜 왔으며, Layer2와 같은 솔루션은 이 핵심 문제를 해결하기 위해 설계되었습니다. 구체적으로, Layer2의 방법은 데이터의 계산과 처리를 이더리움의 두 번째 층 네트워크로 이동시키고, 첫 번째 층 네트워크는 주로 안전성을 담당합니다. 주목할 점은 모듈화 공공 블록체인이 주로 이더리움 업그레이드에 대한 해결책으로 제안되었으며, 그 서사 논리는 이더리움을 중심으로 전개된다는 것입니다. 그러나 현재 다른 체인에서도 이와 유사한 성능 개선을 위한 프로젝트가 참고되고 있습니다.

모듈화 공공 블록체인은 시스템을 여러 모듈 구성 요소로 나누어 블록체인의 특성을 갖추고, 심지어 DEX, 스테이블코인, NFT 및 파생상품과 같은 하위 기능을 가질 수 있도록 합니다. 개발자는 이러한 새로운 모듈을 추출하여 임의로 정렬하고 조합하여 더 고급 기능을 실현할 수 있습니다. 지난해 하반기까지 모듈화 공공 블록체인은 다시 언급되기 시작했으며, 이는 이더리움의 Layer2 솔루션이 그때부터 부상하기 시작했기 때문입니다. Layer2는 공공 블록체인 모듈화의 중요한 기반이자 전제 조건입니다.

Source: celestia

모듈화 실행 층의 경쟁 구도

이더리움 생태계는 Layer 2와 롤업 등의 기술을 통해 실행 층과 기본 블록체인의 분리를 실현하여 확장성, 안전성 및 상호 운용성을 향상시켰습니다. 현재 모듈화 공공 블록체인 실행 층에는 데이터 가용성 층을 제공하는 프로젝트인 Celestia, LazyLedger 및 DataShards와 실행 층을 제공하는 프로젝트인 Optimism, Arbitrum 및 zkSync3, 그리고 크로스 체인 브리징 및 프로토콜 집합을 제공하는 프로젝트인 Polygon, Connext 및 Hop Protocol이 있습니다.

이들은 모두 적극적으로 자신의 솔루션을 개발하고 배포하며, 다양한 탈중앙화 응용 프로그램과 협력하여 사용자 경험과 네트워크 효율성을 향상시키고 있습니다. 모듈화 공공 블록체인 실행 층 프로젝트 간에는 일정 정도의 경쟁과 협력이 존재하며, 이들은 모두 공동의 도전과 기회를 직면하고 있습니다. 우리의 평가 기준은 항상 안전성, 확장성, 상호 운용성, 비용 효율성의 네 가지 지표를 중심으로 해야 합니다. 필자는 다음과 같은 몇 가지 전형적인 프로젝트를 정리했습니다:

• 옵티미스틱 롤업 기반의 프로젝트, 예를 들어 Optimism과 Arbitrum. 이러한 프로젝트는 사기 증명 메커니즘을 활용하여 실행 층의 유효성을 보장하며, 동시에 고속의 병렬 거래 실행과 낮은 지연 시간의 확인 시간을 제공합니다.
• ZK 롤업 기반의 프로젝트, 예를 들어 zkSync, StarkNet, Hermez, Scroll, Taiko 및 Aztec. 이러한 프로젝트는 제로 지식 증명 기술을 활용하여 실행 층의 유효성을 보장하며, 동시에 높은 압축률과 개인 정보 보호를 제공합니다.
• 플라즈마 기반의 프로젝트, 예를 들어 Polygon Plasma, OMG Network 및 Matic Network. 이러한 프로젝트는 사이드 체인과 종료 메커니즘을 활용하여 실행 층의 처리량을 확장하며, 동시에 이더리움과의 호환성과 상호 운용성을 제공합니다.
• 크로스 체인 브리징 기반의 프로젝트, 예를 들어 Connext 및 Hop Protocol. 이러한 프로젝트는 다중 서명 또는 중계 노드를 활용하여 자산과 데이터를 다른 실행 층이나 기본 블록체인으로 전송하며, 동시에 유연한 프로토콜 집합 및 라우팅 선택을 제공합니다.
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Source: Volt

공공 블록체인 대속도

모듈화 블록체인 아키텍처는 블록체인의 기능을 실행 층, 안전 층 및 데이터 가용성 층과 같은 다양한 계층으로 분해할 수 있으며, 이는 블록체인의 효율성, 유연성 및 상호 운용성을 향상시킬 수 있습니다. 병렬 거래 제품은 병렬 처리 방식을 활용하여 거래를 실행하고, 다양한 검증 메커니즘을 통해 거래의 유효성을 보장할 수 있으며, 이는 블록체인의 처리 능력, 처리량 및 확인 속도를 향상시킬 수 있습니다. 이들은 더 많은 토큰과 스마트 계약을 지원할 수 있으며, 사용자가 서로 다른 블록체인 간에 자산을 전송할 수 있게 하여 DeFi, NFT 및 Web3와 같은 블록체인의 응용 시나리오를 확장할 수 있습니다.

Arbitrum은 옵티미스틱 롤업 기술을 기반으로 한 전형적인 실행 층 솔루션으로, 이더리움에서 효율적이고 저렴하며 호환성이 높은 스마트 계약을 구현할 수 있습니다. Arbitrum은 임의 데이터(Arbitrary Data) 기술을 활용하여 거래 처리량과 확인 속도를 향상시킬 수 있습니다. 동시에 StarkNet은 ZK-Rollup 기술을 기반으로 한 실행 층 플랫폼으로, 이더리움에서 확장 가능하고 안전하며 개인 정보 보호가 가능한 탈중앙화 응용 프로그램을 구현할 수 있습니다. StarkNet은 제로 지식 증명(Zero-Knowledge Proof) 기술을 활용하여 거래의 유효성과 데이터 가용성을 보장할 수 있습니다. 이 두 가지 경로는 현재 실행 층 기술 경로의 주류를 차지하고 있습니다.

그러나 병렬 처리는 거래가 서로 간섭하지 않도록 보장하기 위해 엄격한 상태 접근 목록이 필요합니다. 또한 모듈화 블록체인은 다른 계층에 의존하여 안전성, 합의 및 데이터 가용성을 제공해야 하며, 이는 복잡성과 비용을 증가시킬 수 있습니다. 게다가 병렬 처리는 모든 병렬 분기가 완료될 때까지 전체 블록을 확인할 수 없기 때문에 거래의 확인 속도를 저하시킬 수 있습니다. 이러한 문제에 직면하여, Fuel은 UTXO 모델을 기반으로 한 실행 층 프로토콜로, 다양한 블록체인에서 실행될 수 있습니다.

Fuel은 병렬 처리 방식을 활용하여 거래를 실행하고, 최적화된 철회(Optimistic Yanking) 기술을 통해 사용자가 서로 다른 블록체인 간에 자산을 전송할 수 있게 합니다. Fuel은 거래와 블록을 신속하게 검증할 수 있는 FuelVM이라는 가상 머신을 사용하며, 다양한 토큰과 스마트 계약을 지원합니다. Fuel은 사용자가 서로 다른 블록체인 간에 자산을 전송할 수 있도록 하는 Optimistic Yanking이라는 기술을 채택하고 있으며, 이는 긴 확인 대기 시간이나 높은 수수료를 지불할 필요 없이 가능합니다.

Source: vitalik.ca

Fuel: 실행 층의 병렬 거래

Fuel은 2020년 말 이더리움 메인넷에 배포된 최초의 옵티미스틱 롤업으로, 이더리움에서 V1 버전을 출시했습니다. 이는 EVM과 다른 실행 모델을 사용하여 확장성을 제공하며, UTXO 기반의 고도로 병렬화된 최소 실행 시스템으로 ETH 및 모든 ERC-20 토큰을 지원합니다. 그러나 Fuel V1의 사용자 수가 적고 스마트 계약을 지원하지 않기 때문에 출시 후 사용자에게 큰 인기를 끌지 못했습니다. 그래서 Fuel V1 출시 직후 Fuel의 개발 팀인 Fuel Labs는 모든 개발 초점을 V2 버전으로 전환하고, 이를 모듈화 실행 층으로定位하여 모듈화 블록체인 스택을 위한 검증 가능한 계산 시스템으로 설계했습니다.

Fuel의 가장 큰 특징은 새로운 VM 아키텍처인 FuelVM을 채택한 것입니다. 이 VM은 도구 체인과 언어를 갖추고 있습니다. FuelVM은 WASM, EVM 및 Solana의 SeaLevel에서 특징을 가져왔으며, 가장 주목할 만한 잠재력은 UTXO 기반 데이터 모델에서 실행된다는 것입니다. 오늘날의 옵티미스틱 롤업과 비교할 때, Fuel의 가장 큰 차별점은 UTXO 기반 데이터 모델을 사용한다는 점이며, 첫 번째 버전은 P2P 결제를 위한 응용 시나리오로 설계되었습니다. Fuel V2는 이더리움과 유사한 스마트 계약을 구현할 것으로 기대되며, 이 VM은 응용 프로그램 특정 결제 롤업 설계로, 더 많은 추론 편의를 제공하는 맞춤형 VM입니다. 그러나 이더리움과 유사한 범용 롤업에 대해서는 그 차별성이 다소 미미합니다.

FuelV2의 기술 스택은 세 가지 핵심 기둥으로 구성되어 있습니다:

FuelVM

FuelVM은 전통적인 블록체인 가상 머신 아키텍처의 낭비 처리 상황을 줄이고, 개발자의 잠재적 설계 공간을 늘리는 것을 목표로 합니다. Fuel은 비트코인과 유사한 UTXO 데이터 모델을 채택하며, 전체 상태는 UTXO 집합의 형태로 표현됩니다. 다른 점은 Fuel V2의 일부 UTXO는 토큰 UTXO이고, 다른 일부는 계약 UTXO라는 것입니다. 계약 UTXO는 잔액과 지출 조건 외에도 코드, 저장소 및 고유한 계약 ID를 가집니다.

UTXO의 한 가지 두드러진 특징은 원자적이라는 것입니다. 즉, 거래는 UTXO를 완전히 소모하고 새로운 UTXO를 생성합니다. 계약 UTXO에 대해서는 Fuel이 몇 가지 새로운 유효성 규칙을 정의합니다. 그 중 중요한 규칙은 계약 UTXO가 특별한 누구나 소비할 수 있는 지출 조건에 잠겨 있다는 것입니다. 거래가 계약 UTXO를 소비할 때, 동일한 지출 조건과 계약 ID를 가지지만 새로운 저장소와 잔액을 가질 수 있는 새로운 계약 UTXO를 생성합니다. 동일한 거래에서 사용되는 계약 UTXO는 서로 상호작용할 수 있습니다.

Fuel의 장점은 UTXO 모델을 채택함으로써 Fuel 블록체인이 더 빠르고 효율적으로 거래를 수행할 수 있다는 것입니다. 그러나 단점은 UTXO 모델의 구현이 일정한 기술적 난이도를 요구하며, 계좌 모델의 구현에 비해 더 많은 코드량이 필요하다는 것입니다. 또한 UTXO 모델은 스마트 계약에 적합하지 않기 때문에 계약 UTXO를 사용할 때는 새로운 유효성 규칙을 준수해야 하며, 일정한 기술 지식과 경험이 필요합니다. 그러나 Fuel은 여전히 발전하고 개선되고 있으며, 미래에는 더 많은 기능과 응용 시나리오를 실현할 것으로 기대됩니다.

병렬 거래 실행

Fuel은 UTXO 모델 형태의 엄격한 상태 접근 목록을 사용하여 거래를 병렬로 실행할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 계산, 상태 접근 및 거래 처리량 측면에서 우위를 점하고 있습니다. Fuel은 UTXO 모델 기반의 블록체인으로, 가장 큰 장점은 거래를 병렬로 실행할 수 있다는 것입니다. 이는 다른 많은 블록체인에서는 제공되지 않는 기능입니다. 이 기술의 핵심은 접근 목록(access lists)을 통해 거래가 수정할 상태 부분을 결정하여 병렬 실행을 실현하는 것입니다.

이는 거래가 소비하는 UTXO가 겹치지 않는 경우, 각각 별도로 실행될 수 있어 다중 코어 CPU의 성능을 최대한 활용할 수 있음을 의미합니다. 이 기술은 블록 내 거래뿐만 아니라 블록 간에도 실행할 수 있어(재)진입 노드의 동기화 속도를 더욱 빠르게 합니다. 반면, 계좌 모델 기반의 블록체인도 병렬 실행을 구현할 수 있지만, 접근 목록의 엄격한 규정과 같은 더 많은 고려 사항이 필요합니다. 동시에 단일 코어 성능은 더 이상 수요를 충족할 수 없으며, 다중 코어 CPU의 사용이 점점 보편화되고 있어 다중 코어 처리는 실행 효율성을 높이는 데 기여합니다. 따라서 Fuel의 병렬 실행 기술은 미래에 점점 더 중요해질 것입니다.

개발자 경험

Fuel은 자신의 특정 도메인 언어인 Sway와 지원 도구 체인인 Forc를 사용하여 강력하고 원활한 개발자 경험을 제공합니다. 개발 환경은 Solidity와 같은 스마트 계약 언어의 장점을 유지하면서 Rust 도구 생태계에서 도입된 패러다임을 채택하고, 블록체인 VM의 문법을 포함합니다. 상태 증가 문제를 해결하기 위해 FuelVM은 두 가지 프로그램인 스크립트와 술어를 사용하여 튜링 완전한 스마트 계약을 강화합니다.

EVM과 다른 점은 FuelVM의 사용자가 계약을 직접 호출하는 것이 아니라, 여러 계약을 호출하기 위해 스크립트를 실행한다는 것입니다. 스크립트의 장점은 가지치기가 가능하다는 점으로, 스크립트가 실행되면 완전히 가지치기되어 상태에 영향을 미치지 않습니다. 술어는 스크립트와 유사하지만 실행 중에 계약 저장소를 읽지 않으며, 완전히 무상태입니다. 스크립트와 술어의 주요 목적은 FuelVM을 반 무상태 실행으로 만드는 것입니다. FuelVM에서 응용 프로그램은 응용 프로그램의 기능과 자원 가격에 따라 상태 또는 실행을 더 선호할 수 있습니다. 또한 Fuel은 여러 복잡한 응용 프로그램을 지원하며, 여러 로컬 자산 지원, 단일 거래 내의 권한 부여 및 전송, 믹서 및 개인 정보 보호 응용 프로그램 등에서 큰 유연성을 제공합니다.

Source: Fuel

모듈화 실행 층의 일반적인 길

현재 롤업의 주요 가치는 이더리움을 확장하고 가능한 경우 그 기능을 확장하는 데 있습니다. 롤업은 다음 두 가지 방법으로 이더리움을 확장합니다: 1. 상태(및 실행)를 체인 외부로 이동시키는 것, 즉 L1에서 L2로 이동하는 것; 2. 병렬 계산, 즉 여러 롤업이 동시에 이더리움에서 실행될 수 있도록 하는 것입니다. 롤업은 일부 상태를 체인 외부로 이동시켜 이더리움의 상태 증가 문제를 완화하지만, 이는 상태를 유지해야 하는 요구를 기적적으로 없애지는 않습니다. 이더리움 노드는 이를 유지할 필요가 없지만, 롤업 노드는 이를 유지해야 합니다.

현재 롤업 분야에서는 상태 최적화에 대한 관심이 많지 않습니다. 반대로, 대부분의 관심은 L1 데이터 감소에 집중되어 있으며, 현재 데이터는 롤업의 가장 비싼 비용 항목입니다. 약 2/3의 Arbitrum 비용은 L1 calldata 형태로 존재합니다. EVM 롤업은 L1에 게시되는 데이터를 최적화하여 가능한 한 압축하여 사용자에게 더 저렴한 비용을 제공하려고 합니다.

그러나 우리는 비용이 모듈화 시대에 큰 변화를 겪을 것이라는 점을 고려하지 않았습니다. 기본 층이 데이터 가용성 샘플링 기술 덕분에 대량으로 데이터를 제공하기 시작함에 따라, 롤업은 곧 수량적으로 더 저렴한 데이터를 누릴 수 있게 될 것입니다. 동시에 상태 증가에 대한 관심이 적어지면서, 상태 크기는 모듈화 세계에서 주요 병목 현상이 될 것입니다. 모든 블록체인, 롤업이든 L1이든, 상태를 증가시키는 작업은 네트워크에 영구적인 비용을 초래합니다. 이러한 작업은 현재 노드의 자원뿐만 아니라 미래의 모든 노드의 자원도 소모합니다.

Source: Bing Ventures

현재 Fuel은 AMM, 다중 서명, 오라클 및 DAO 투표와 같은 몇 가지 데모 사례를 성공적으로 구축했습니다. 미래에는 Fuel 팀이 대출, NFT 마켓플레이스 등 다른 제품의 데모 사례를 구축할 계획입니다. UTXO 기반의 실행 방식은 다소 직관적이지 않을 수 있지만, Fuel의 독특한 능력이 새로운 응용 프로그램을 촉발하고 현재 DeFi 공간의 능력 한계를 추진할 것이라고 생각합니다. 요약하자면, 모듈화 스택에서 Fuel이 가져올 잠재력에 대해 기대하고 있습니다. 데이터 가용성 층은 데이터를 확장할 수 있지만, 완전한 탈중앙화 사용자 경험을 위해서는 실행도 확장해야 합니다. Fuel은 이 공백을 메울 것으로 기대됩니다.

우리의 평가 기준에 따르면, Fuel의 안전성은 메인넷 이더리움에 의해 제공되며, 이는 Fuel이 자체 검증자나 합의 메커니즘을 필요로 하지 않으며 공격이나 분기의 위험에 노출되지 않음을 의미합니다. 그러나 이는 또한 Fuel이 이더리움의 안전성과 안정성에 의존해야 함을 의미하며, 이더리움에 문제가 발생하거나 업그레이드가 이루어지면 Fuel의 운영에 영향을 미칠 수 있습니다. Fuel의 확장성은 효율적인 거래 형식과 낮은 지연 시간의 확인 시간에 의해 실현되며, 이는 Fuel이 초당 수천 건의 거래를 처리하고 몇 초 내에 거래 확인을 완료할 수 있게 합니다. 그러나 이는 또한 Fuel이 다른 롤업 체인과 자원 및 사용자를 경쟁해야 함을 의미하며, 다른 롤업 체인이 더 높은 처리량이나 더 낮은 지연 시간을 제공할 경우 Fuel의 매력에 영향을 미칠 수 있습니다.

Fuel의 상호 운용성은 크로스 체인 전송 기능과 다중 토큰 지원 기능에 의해 실현되며, 이는 Fuel이 이더리움, Arbitrum, Optimism, Polygon 등과 같은 Layer 1 및 Layer 2 네트워크와 호환되고 상호 통신할 수 있게 합니다. 그러나 이는 또한 Fuel이 다른 크로스 체인 솔루션과 효율성과 안전성을 경쟁해야 함을 의미하며, 다른 크로스 체인 솔루션이 더 빠르고 저렴하거나 더 안전한 전송 서비스를 제공할 경우 Fuel의 경쟁력에 영향을 미칠 수 있습니다.

미래에 Fuel은 송금, 결제, 스마트 계약, 오라클 등 다양한 유형의 거래 및 계산을 지원할 수 있습니다. 이는 Fuel이 다양한 사용 사례와 요구에 적응하고 효율적이고 유연한 서비스를 제공할 수 있게 합니다. 동시에 다양한 모듈화 블록체인 네트워크와의 통합 및 상호 운용성을 가속화하여 이더리움 2.0, Celestia 등과의 통합을 포함합니다. 이는 Fuel이 이러한 네트워크의 데이터 가용성과 합의 안전성을 활용하고 크로스 체인 전송 및 상호 통신 기능을 제공할 수 있게 합니다. Fuel은 Merkle Patricia Trie, 제로 지식 증명 등과 같은 기술 솔루션을 혁신하고 최적화하여 실행 효율성과 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 이러한 조치는 미래에 모듈화 실행 층으로서의 범용성을 확대할 것으로 기대됩니다.