Layer3가 애플리케이션 체인 생태계의 대폭발을 가져올 수 있을까?

저자: Cynic, LK Venture

TL;DR

1. Layer1에서 Layer2로

• 기술적으로 확장을 어떻게 구현할 수 있을까? 이더리움은 롤업을 유일한 Layer2 솔루션으로 간주하며, 이는 탈중앙화와 보안을 잃지 않고 이더리움의 확장을 가능하게 합니다. 모듈화 관점에서 Layer2는 실행을 담당하고, 결제, 합의, 데이터 가용성은 Layer1이 처리합니다.

2. Layer2에서 Layer3로

• Layer2-Layer3와 Layer1-Layer2의 차이점은 무엇인가? 롤업 기술이 이더리움의 계산 병목 문제를 해결했지만, 데이터 가용성 문제는 해결하지 못했습니다. 상위 레이어는 하위 레이어에 전달하기 위해 거래 데이터를 압축해야 하지만, 압축은 반복적으로 수행될 수 없으며, Layer2-Layer3 성능은 큰 향상을 가져오지 않습니다.
• Layer2가 있는데 왜 Layer3가 필요할까요? Layer2는 탈중앙화를 유지하며, 범용 계산 레이어로서 조합 가능성을 제공하고, Layer3는 애플리케이션 특정 체인으로서 서로 다른 애플리케이션의 고유한 요구를 충족해야 합니다. 예: 호환성, 효율성, 프라이버시 등.
• 애플리케이션 체인 생태계가 동일한데, Layer3와 Cosmos의 차이점은 무엇인가? Layer3는 이더리움 생태계를 기반으로 하여 사용자와 자금을 더 쉽게 확보할 수 있지만, 이더리움과의 높은 결합으로 인해 일부 주권을 잃게 됩니다. 예를 들어, 토큰의 가치 포착.

3. Layer3에서 LayerX로?

• Layer3 발전 현황: Arbitrum은 6월 22일 Orbit Chain을 발표했습니다; zkSync는 6월 26일 몇 주 내에 ZK Stack을 출시할 것이라고 발표했습니다; Starknet 생태계의 madara는 해커톤 기간 동안 24시간 내에 하나의 Starknet Layer3 애플리케이션 체인을 배포하는 데 도움을 주었습니다.
• Layer3가 왔는데, Layer4, Layer5는 멀지 않을까요? LK Venture는 기술 원리상 Layer3는 단순한 스택으로 성능의 비약적인 향상을 얻을 수 없다고 생각합니다. Layer1--2--3 간의 생태적 연관성은 밀접하지만(이더리움 생태계), 상호 운용성은 전통적인 이종 체인 간보다 강하지만(크로스 체인이 더 저렴함), 서로 간의 생태를 완전히 상속받을 수는 없습니다. 이더리움 확장의 서사는 Layer3에서 끝날 수 있습니다.

Layer1에서 Layer2로: 확장

블록체인에는 불가능한 삼각형이 존재합니다. 즉, 보안, 탈중앙화 및 확장성을 동시에 실현할 수 없습니다. 이더리움은 전자의 두 가지를 선택하고 후자의 지원은 부족합니다. 이더리움에서 스왑을 한 번 수행하는 데 $3-$4의 가스 요금이 필요하며, 거래량이 급증하는 황소장에서는 스왑 한 번에 거의 $100의 가스 요금이 필요할 수 있으며, 혼잡 현상이 매우 심각합니다.

선발 우위를 바탕으로 구축된 방대한 생태계에도 불구하고, 2018년 이후로 많은 확장성을 강조하는 새로운 공공 체인이 지속적으로 등장했지만, 이더리움은 여전히 시장에서 절대적인 지배력을 유지하고 있으며, 많은 사람들은 이더리움 기반의 확장 솔루션에 주목하고 있습니다.

여기서 널리 사용되는 것은 사이드체인, Validium 및 롤업 세 가지 솔루션으로, 서로 다른 신뢰 가정을 가지고 있습니다.

• 사이드체인은 Layer1과 독립적으로 운영되는 독립 블록체인으로, 양방향 브리지를 통해 이더리움 메인넷과 연결됩니다. 사이드체인은 별도의 블록 매개변수와 합의 알고리즘을 가질 수 있으며, 거래를 효율적으로 처리할 수 있지만 이더리움의 보안 속성을 상속받지 않습니다.
• Validium은 오프체인 데이터 가용성과 계산을 사용하여, 오프체인에서 거래를 처리하여 처리량을 높이고, 체인 상에 제로 지식 증명을 게시하여 Layer1에서 오프체인 거래를 검증하여 보안을 확보합니다.
• 롤업은 오프체인에서 계산을 수행하지만, Layer1을 데이터 가용성 레이어로 사용하여, 체인 상에 사기 증명 또는 유효성 증명을 게시하여 Layer1 스마트 계약에서 검증하며, 이더리움의 보안을 상속받습니다.

이더리움은 롤업을 유일한 Layer2 솔루션으로 간주하며, 이는 탈중앙화와 보안을 잃지 않고 이더리움의 확장을 가능하게 합니다. 모듈화 관점에서 Layer2는 실행을 담당하고, 결제, 합의, 데이터 가용성은 Layer1이 처리합니다.

제출된 증명의 종류에 따라 롤업은 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업으로 나눌 수 있습니다.

옵티미스틱 롤업의 경우, 롤업은 거래를 배치 실행하고, 배치된 거래, 실행 전 상태 및 실행 후 상태를 Layer1에 배포된 롤업 계약에 전달합니다. Layer1은 상태 전이 과정을 검증하지 않으며, 롤업이 제출한 초기 상태가 Layer1 계약에 저장된 것과 동일하기만 하면 낙관적으로 상태를 롤업이 제출한 새로운 상태로 전이합니다. 사기 행위를 방지하는 것은 사기 증명을 통해 보장되며, 일정 기간의 논쟁 기간 동안 다른 검증자는 해당 상태 루트에 도전할 수 있고, Layer1의 롤업 계약에 사기 증명을 제출할 수 있습니다. 이는 롤업 상태를 논쟁 전의 확정 상태로 되돌리고, 합법적인 상태를 재계산하여 결과에 따라 검증자에게 처벌을 가합니다. 실제로 사기 상황은 드물게 발생하므로, 낙관적인 상태 전이는 상당한 검증 자원을 절약합니다.

ZK 롤업과 옵티미스틱 롤업의 차이점은 상태 전이에 검증이 필요하다는 것입니다. 이는 Layer1의 롤업 계약이 아니라, 계약 내에서 유효성 증명 Validity Proof를 검증하며, 검증이 완료된 후 상태 전이는 즉시 최종성을 얻고, 최대 일주일의 논쟁 기간을 기다릴 필요가 없습니다.

옵티미스틱 롤업 기술을 사용하는 프로젝트 중 가장 성숙한 것은 Arbitrum과 Optimism으로, 두 프로젝트 모두 메인넷에서 운영되고 있습니다. 이 중 Arbitrum은 사기 증명을 구현했지만, 화이트리스트 제출에 한정되어 있으며, Optimism의 사기 증명은 아직 개발 중입니다. 두 프로젝트 모두 정렬자와 검증자의 탈중앙화 과정을 적극적으로 추진하고 있습니다. L2Beat의 데이터에 따르면, 2023년 6월 26일 기준으로 Arbitrum One과 Optimism의 TVL은 각각 $5.81B와 $2.25B입니다. 옵티미스틱 롤업 기술을 사용하는 다른 프로젝트로는 Boba Network, Zora Network, Layer2.finance, Fuel, BNBOP, Coinbase 등이 있으며, 이 중 일부는 Optimism 팀이 오픈 소스한 OP Stack을 사용하여 개발되었습니다.

ZK 롤업 기술을 사용하는 프로젝트 중, 가상 머신을 지원하는 주요 프로젝트는 zkSync Era, StarkWare, Polygon zkEVM 등이며, 현재 메인넷에 상장되어 있으며, TVL은 각각 $618M, $68.11M, $42.65M입니다. 특정 유형의 거래만 지원하는 프로젝트로는 dydx, Loopring, zkSync Lite 등이 있으며, TVL은 각각 $350M, $98.47M, $97.69M입니다. 현재 ZK 롤업의 발전 방향은 더 나은 이더리움 호환성을 목표로 하고 있으며, 개발 중인 zkEVM 프로젝트로는 Taiko, Scroll, Linea 등이 있습니다.

Layer2에서 Layer3로: 맞춤형

Layer2: 100x, Layer3: 100x²=10000x?

Layer1에서 Layer2로, 비용이 1/100으로 줄어듭니다. 따라서 Layer2에서 동일한 작업을 수행하여 Layer3를 구축하면 Layer3의 비용이 1/10000으로 줄어들 것이라고 자연스럽게 생각할 수 있습니다. 그러나 안타깝게도 답은 부정적입니다.

롤업은 실행을 오프체인으로 전환함으로써 이더리움의 계산 문제를 해결했습니다. L1 노드는 상태 전이의 정확성을 검증하기 위해 배치 내의 각 거래를 실행할 필요가 없으며, 암호학의 재귀 증명 기술 덕분에 계산은 무한한 성능을 얻기 위해 계속 재귀적으로 수행될 수 있습니다. 그러나 데이터 가용성은 스택할 수 없습니다. Layer2는 패키징된 거래 데이터를 calldata 형식으로 이더리움의 스마트 계약에 전달해야 하며, 패키징된 거래 데이터는 압축 처리가 되었지만, 동일한 방법으로 두 번 압축할 수는 없습니다. Layer3의 거래 데이터도 결국 Layer1에 제출해야 하며(그렇지 않으면 보안을 상속받을 수 없음), 거래의 압축 정도는 더 낮아질 수 없으므로 데이터 가용성 측면에서 비용 절감은 스택으로 얻을 수 없습니다.

따라서 Layer3는 단순 스택 경로를 따를 수 없으며, StarkWare 팀이 제안한 솔루션은 맞춤형으로, Layer3와 Layer2가 서로 다른 기능을 맡도록 하는 것입니다.

Layer2가 있는데 왜 Layer3가 필요할까요?

이더리움은 보안성과 탈중앙화를 제공하고, Layer2는 확장성을 제공하여 블록체인의 삼중 난제를 해결했다고 할 수 있습니다. 그렇다면 왜 Layer3가 필요할까요?

Layer3의 개념은 StarkWare 팀이 글 《Fractal Scaling: From L2 to L3》에서 처음 제안했습니다. StarkWare 팀은 이러한 계층 구조와 캡슐화의 사고가 컴퓨터 과학의 활력을 유지하는 핵심 요소라고 생각합니다. 또한 Layer2 가상 머신의 Layer2는 탈중앙화를 유지하며, 범용 계산 레이어로서 조합 가능성을 제공하고, Layer3는 애플리케이션 특정 체인으로서 서로 다른 애플리케이션의 고유한 요구를 충족해야 합니다. 튜링 완전성은 계층화의 좋은 기초를 마련하며, 일단 튜링 완전성을 갖추면 이론적으로 그 위에 가능한 모든 애플리케이션을 생성할 수 있습니다.

실제로 Layer2는 범용성을 유지하기 위해 일부 양보를 해야 하며, 모든 애플리케이션의 요구를 충족할 수 없습니다. 가장 직접적인 예는 StarkWare가 더 효율적으로 증명을 생성하기 위해 Cairo 언어와 CairoVM을 개발했으며, 이는 이더리움과 호환되지 않습니다. 이때 Layer3 체인이 그 보안을 해결할 수 있습니다.

가능한 Layer3 사용 사례는 다음과 같습니다:

• 호환성: Layer2의 가상 머신에서 다른 언어의 해석기를 구현하여 다른 가상 머신과 호환
• 효율성: 애플리케이션이 초고 TPS(예: 게임, 소셜)를 추구하는 경우, 일부 보안을 양도하고 Validium 솔루션을 사용하여 Layer2에서 결제; 애플리케이션은 자신의 요구에 따라 거래 형식을 맞춤화하여 더 높은 압축률을 달성할 수 있습니다.
• 프라이버시: 전용 프라이버시 체인을 구축하고 Layer2에서 결제하지만 공개적으로 관측할 수 없습니다.

또한, 애플리케이션 체인은 전용이므로 다른 애플리케이션의 직접적인 영향을 받지 않으며, 체인의 성능과 비용이 비교적 확실합니다. 동시에 브리징 거래는 Layer1에 직접 전송할 필요가 없어 비용이 더 낮습니다. L2-L3와 L3-L3의 브리징은 더 저렴합니다. 거래를 배치 제출하는 데 있어 Layer3는 고정 가스 비용이 더 낮아, 더 많은 거래가 함께 제출되어 평균 가스를 낮추기 위해 오랜 시간을 기다릴 필요가 없어 Layer2에서 존재하는 확인 시간과 비용 간의 딜레마를 상당히 완화할 수 있습니다.

애플리케이션 체인 생태계가 동일한데, Layer3와 Cosmos의 차이점은 무엇인가?

Cosmos는 애플리케이션 체인 개념을 가장 먼저 제안한 프로젝트로, Cosmos SDK를 통해 사용자가 자신의 애플리케이션 체인을 쉽게 맞춤화하여 발행할 수 있습니다. Cosmos IBC는 인터넷의 TCP/IP 프로토콜을 모델로 하여, Cosmos SDK로 구축된 애플리케이션 체인에 원주율의 상호 운용성을 제공합니다. 간단히 말해, Cosmos의 비전은 만 개의 체인이 상호 연결된 블록체인 우주를 구축하는 것입니다.

Layer3는 상호 운용성에서도 많은 노력을 기울였습니다. 동일한 기술 아키텍처와 저렴한 거래 비용 덕분에 Layer3 간의 크로스 체인은 신뢰가 필요 없고, 빠르며 저렴한 특성을 가집니다. 따라서 Layer3 간의 유동성은 공유된다고 볼 수 있습니다. 상호 운용성 관점에서 Layer3와 Cosmos가 제공하는 기능은 거의 동일합니다.

LK Venture의 투자 연구 팀은 Layer3와 Cosmos의 가장 큰 차이점은 이더리움 생태계와의 결합에 있다고 생각하며, 이는 장점이자 단점입니다.

장점으로는 이더리움 생태계의 방대한 유동성과 사용자 수가 있습니다.

Cosmos는 기술적으로 강력하여 많은 대기업의 발체인 선택이지만, 여전히 시장 점유율이 낮은 운명을 피할 수 없습니다. DeFiLlama의 데이터에 따르면, 2023년 6월 26일 기준으로 이더리움의 TVL은 $26.2B인 반면, 전체 Cosmos 생태계는 거의 $1B에 불과합니다. Layer3가 성공하려면 이더리움 생태계가 핵심 요소입니다.

단점으로는 이더리움과의 높은 결합으로 인해 일부 주권을 잃게 됩니다.

Cosmos 체인을 사용하는 경우, 토큰 모델은 프로젝트 측에서 요구에 따라 자율적으로 설계되며, 토큰의 권한 부여가 강합니다. 그러나 Layer3 체인의 원주율 토큰은 이더리움의 제한을 받습니다. 프로젝트 측이 원주율 토큰을 가스 토큰으로 사용할 수 있지만, 궁극적으로 거래 데이터가 이더리움에 제출될 때 소모되는 것은 $ETH입니다. 따라서 가스 토큰으로 $ETH가 아닌 자체 발행한 원주율 토큰을 사용하면, 프로젝트 측은 원주율 토큰을 계속 $ETH로 교환하여 제출해야 하며, 결국 권한 부여는 $ETH로 이전됩니다.

Layer3의 또 다른 특징은 Layer3에서 수행하는 모든 작업이 실제로 Layer2로 이전할 수 있다는 것입니다. 이는 DA 레이어의 선택에만 의존합니다.

만약 Layer3가 의존하는 결제 Layer2에서 보안 취약점이 발생하거나 활성도가 감소하면, Layer3는 저렴한 비용으로 다른 Layer2로 이전할 수 있으며, 심지어 Layer1에 직접 의존하여 DA와 결제를 수행하여 Layer2가 될 수 있습니다. 이더리움 생태계와의 높은 결합으로 인해 Layer3에서 많은 혁신적인 방식이 탄생할 수 있습니다.

Layer3에서 LayerX로의 전망

Layer3 발전 현황

6월 22일, Offchain Labs는 Arbitrum Orbit Chain을 발행하기 위한 도구를 발표했습니다. Orbit Chain은 Arbitrum Layer2 위에 있는 Layer3로, Arbitrum One, Arbitrum Nova, Arbitrum Goerli 중 하나를 선택하여 결제할 수 있습니다. 사용자는 롤업 또는 Anytrust 기술을 선택할 수 있으며, 그 차이는 Anytrust가 DAC를 사용하고 거래 데이터를 체인에 제출하지 않아 가격이 더 저렴하지만 보안성이 약간 떨어진다는 것입니다. Orbit Chain의 장점은 간단한 발체인 프로세스, Arbitrum 생태계와의 상호 운용성, Nitro의 즉각적인 업데이트 및 Stylus가 제공하는 EVM+ 호환성( Rust, C, C++로 작성되어 WASM 가상 머신에서 실행됨)입니다. 사용자는 Orbit Chain을 맞춤화하여 발행할 수 있지만, 반드시 Arbitrum Layer2에서 결제해야 하며, 그렇지 않으면 Offchain Labs 또는 Arbitrum DAO에 연락하여 승인을 받아야 합니다.

6월 26일, zkSync는 기존 오픈 소스 코드를 수정하여 ZK Stack을 출시할 것이라고 발표했습니다. 이는 사용자가 맞춤형으로 자신의 ZK 슈퍼 체인을 구축할 수 있도록 합니다. Arbitrum의 Orbit Chain과 달리 ZK Stack은 주권과 상호 운용성을 강조하며, 사용자는 요구에 따라 완전한 맞춤화를 할 수 있으며, ZK Stack으로 구축된 체인은 브리지 없이 상호 운용성을 실현할 수 있습니다. ZK Stack은 Layer2와 Layer3 모두에 사용할 수 있으며, 공식적으로 제한하지 않으며, 반드시 zkSync에서 결제해야 한다고 요구하지 않습니다. 이 점에서 ZK Stack이 제공하는 주권은 더 강력해 보입니다.

Layer3 개념을 가장 먼저 제안한 StarkWare 팀은 Starknet 생태계에서 Layer3의 발전을 적극적으로 추진하고 있으며, Madara는 대중을 위한 Stack 테스트를 진행하고 있습니다. @PragmaOracle 해커톤에서 한 팀은 Madara를 이용해 24시간 내에 애플리케이션 체인을 발행했습니다. 그러나 Starknet은 독특한 zk-STARK 증명 기술을 채택하고 있어 기술 성숙도가 상대적으로 낮아, 제품을 완성하기 위해 더 오랜 개발 시간이 필요할 수 있으며, 이후 대중에게 Starknet Stack을 발표할 것입니다.

현재 Layer3 생태계는 여전히 초기 단계에 있지만, 각 Layer2의 편리한 발체인 도구가 출시됨에 따라 곧 Layer3가 공식적으로 운영될 것으로 기대됩니다. 인프라가 점차 완비됨에 따라, 사용자를 유치하는 방법이 모든 체인이 가장 주목하는 문제가 되었습니다.

Layer3가 왔는데, LayerX는 멀지 않을까요?

기술 원리상 Layer3는 단순한 스택으로 성능의 비약적인 향상을 얻을 수 없습니다. 물론 Layer3는 맞춤화를 통해 특정한 장점을 얻을 수 있지만, 범용성의 손실은 추가적인 중첩을 어렵게 만듭니다. 물론 원한다면 이러한 계층화된 중첩은 무한히 진행될 수 있지만, LK Venture의 투자 연구 팀은 현재 이러한 중첩이 어떤 요구도 충족할 수 없으며, 시스템 복잡도가 기하급수적으로 증가할 것이라고 생각합니다.

가장 중요한 점은, Layer1-Layer2-Layer3 간의 생태적 연관성이 밀접하지만(이더리움 생태계), 상호 운용성은 전통적인 이종 체인 간보다 강하지만(크로스 체인이 더 저렴함), 서로 간의 생태를 완전히 상속받을 수는 없다는 것입니다. Arbitrum One에 배포된 계약은 Orbit Chain에서 직접 호출할 수 없으며; zkSync에 배포된 DEX의 유동성은 ZK Stack에 직접 모일 수 없습니다.

현재 상황은 상점이 이미 세워졌고, 점점 더 높아지고 있지만, 상인과 고객은 많지 않습니다. 1층의 상인들은 붐비지만(이더리움), 사람들은 여전히 높은 층의 상점에서 소비하기를 꺼립니다. 왜냐하면 높은 층의 상인 수가 낮은 층보다 적기 때문입니다.

따라서 LK Venture의 투자 연구 팀은 블록체인 기술이 초대형 규모로 응용되기 전까지 Layer3는 높은 사용자 수를 얻기 어려울 것이라고 생각합니다. Layer4, Layer5… LayerN에 대해서는, 특정 요구가 있는 개별 애플리케이션이 있더라도, LayerN의 깃발을 내걸고 홍보하지 않을 것이라고 믿습니다.

고대의 말에 따르면: 도는 하나를 낳고, 하나는 둘을 낳고, 둘은 셋을 낳고, 셋은 만물을 낳는다. 이더리움 확장의 서사는 Layer3에서 끝날 수 있을까요? 아마도 검증할 시간이 필요할 것입니다.