이더리움과 솔라나 비교: 어느 ZK 기술이 더 강력한가?

저자：Kyrian Alex

편집：백화 블록체인

오랫동안 블록체인 기술에서 확장 솔루션의 필요성은 논란의 여지가 있는 주제였습니다. 블록체인 네트워크가 확장됨에 따라 초당 거래 수(TPS)가 핵심 문제로 떠오르는 것은 잘 알려져 있습니다. 현재 비트코인과 이더리움과 같은 주요 블록체인은 광범위한 채택에 필요한 거래량을 처리할 수 있는 용량이 부족합니다.

예를 들어, 비트코인은 초당 약 7건의 거래를 처리하고, 이더리움은 약 15건을 처리합니다. 반면, 비자는 평균적으로 초당 약 1,700건의 거래를 처리합니다. 확장 솔루션이 없다면 블록체인은 전통 금융 시스템과 경쟁하고 대규모 채택을 이룰 수 없습니다.

그렇다면 실제 거래 비용은 어떻게 될까요?

실제 상황도 마찬가지입니다… 점점 더 많은 사람들이 동시에 블록체인을 사용함에 따라 거래 수수료가 매우 비쌉니다. 피크 시간대에는 사용자에게 장애가 되고, 소액 거래는 비현실적으로 변합니다. 예를 들어, 2020년과 2021년 DeFi 호황 기간 동안 이더리움의 가스 요금이 급등하여 소액 거래조차도 극도로 비쌌습니다.

그렇다면 이 문제를 어떻게 해결할 수 있을까요? 우리는 확장 솔루션을 도입하여 이 문제를 해결합니다.

확장 솔루션은 블록체인 네트워크의 용량과 효율성을 높이기 위해 설계된 기술로, 더 높은 거래량을 처리할 수 있도록 합니다. 확장 솔루션의 주요 목표는 네트워크의 처리량, 즉 초당 거래 수(TPS)를 증가시키면서 보안성, 탈중앙화 및 비용 효율성을 유지하거나 개선하는 것입니다.

확장 솔루션은 거래 비용을 낮추는 데 필수적이며, 블록체인 기술이 더 넓은 사용자에게 수용되고 일상적으로 사용될 수 있도록 합니다. 느린 거래 시간과 높은 비용은 사용자 경험을 저하시켜 신규 사용자의 유입을 방해하고 탈중앙화 애플리케이션(DApps)의 가용성을 제한합니다.

사용자를 유치하고 유지하기 위해 블록체인 네트워크는 원활하고 빠르며 비용 효율적인 거래를 제공해야 하며, 이는 효과적인 확장 솔루션을 통해 실현할 수 있습니다.

오늘은 다양한 네트워크가 이러한 도전에 어떻게 대응하는지, 특히 이더리움의 zk Rollups와 솔라나의 zk Compression을 비교해 보겠습니다. 이 두 기술은 모두 확장성을 높이는 것을 목표로 하지만, 각자의 생태계의 독특한 설계 철학과 우선 사항을 반영하여 서로 다른 방식으로 이를 달성합니다.

1. ZK Rollups란 무엇인가?

ZK Rollups는 계산과 상태를 체인 밖으로 이동시키고 거래 데이터를 배치하여 체인에 저장함으로써 블록체인의 확장성을 높이는 L2 확장 솔루션입니다.

이들은 제로 지식 증명이라고 불리는 암호학적 증명을 활용하여 이러한 패키지 거래의 유효성을 증명하며, 실제 데이터를 노출하지 않습니다. 이렇게 하면 이더리움 메인넷의 보안을 유지하면서 사이드체인에서 더 빠르고 저렴한 거래를 실현할 수 있습니다.

그들은 어떻게 작동할까요?

순서자는 거래를 체인 밖에서 배치 처리합니다.

시퀀서는 zk-SNARK(간결한 비암호학적 지식 증명) 증명을 생성합니다. 이는 거래의 유효성을 검증하면서 모든 세부 사항을 공개하지 않는 간결한 암호학적 증명입니다.

증명과 거래 데이터는 이더리움 메인넷에 제출되며, 누구나 메인넷에서 증명을 검증하여 거래의 유효성을 확인할 수 있습니다. 논란이 있을 경우, 누구나 원본 거래 데이터를 제출하여 체인 상에서 정산할 수 있으며, 이는 이더리움의 강력한 보안을 활용합니다. 롤업은 패키지 거래의 정확성을 검증하기 위해 암호학적 증명(구체적으로 제로 지식 증명)을 포함합니다. 이더리움 네트워크는 이 증명만 검증하면 되므로 각 거래를 검증할 필요가 없어 계산 부하가 크게 줄어듭니다. 거래는 체인 밖에서 롤업으로 그룹화됩니다. 제로 지식 증명이 생성되어 집합 거래의 유효성을 확인합니다. 증명과 최소한의 요약 데이터가 이더리움 메인넷에 제출되어 검증됩니다. 성공적으로 검증되면 이더리움 메인넷의 상태가 롤업 거래를 반영하도록 업데이트됩니다.

2. ZK Compression이란 무엇인가?

ZK Compression은 솔라나 블록체인에서 데이터 저장 비용을 줄이기 위해 사용되는 기술로, 체인에 압축된 데이터의 '지문'(해시)만 저장하고 데이터의 프라이버시를 유지합니다.

ZK Compression의 'ZK'는 제로 지식을 의미하며, 압축된 데이터의 프라이버시가 보호된다는 것을 나타냅니다. 이 방법은 체인에 저장해야 하는 데이터 양을 크게 줄여 개발자의 저장 비용을 낮추는 데 도움을 줍니다.

ZK Compression은 어떻게 완전히 작동할까요?

ZK Compression은 제로 지식(ZK) 기술을 활용하여 솔라나에서 상태 비용을 낮춥니다. 이는 블록체인에서 데이터(예: 계좌 잔액 및 스마트 계약 저장소)를 저장하고 유지하는 비용을 의미합니다.

다음은 그 작동 원리에 대한 자세한 분해입니다:

각 계좌의 데이터는 고유한 해시 값으로 압축됩니다. 이 해시 값은 계좌 정보뿐만 아니라 상태 트리에서의 위치도 포함하여 고유성을 보장합니다. 이 해시 값은 상태 트리의 리프 노드에 저장됩니다.

상태 트리는 각 노드가 자식 노드의 해시인 머클 트리와 유사한 데이터 구조입니다. 상태 트리는 모든 계좌 정보와 데이터를 집계하여 상태 루트라는 최상위 해시 값으로 압축합니다.

상태 루트는 상태 트리의 최상위 해시 값으로 블록체인에 저장됩니다. 이 루트는 전체 상태 트리의 지문 역할을 하여 트리 내 모든 데이터의 무결성과 완전성을 보장합니다.

상세한 계좌 데이터는 블록체인에 직접 저장되지 않습니다. 대신, 더 저렴한 솔라나 장부 공간에 호출 데이터로 저장됩니다. 상태 루트와 일부 기본 메타데이터만 체인에 저장되어 저장 비용을 크게 줄이면서 데이터의 보안성을 유지합니다.

압축된 데이터의 무결성과 진위를 보장하기 위해 ZK Compression은 제로 지식 증명(ZK-proofs)을 사용합니다. 이러한 증명은 데이터의 정확성과 무결성을 검증하면서 실제 내용을 노출하지 않아, 압축된 데이터도 안전하고 검증 가능하게 유지됩니다.

ZK Compression은 L2 솔루션이 아니라 솔라나에서 데이터 저장의 효율성을 높이기 위한 업그레이드입니다.

ZK Compression은 L2 롤업 솔루션과 다릅니다. ZK Compression에서는 거래 실행과 상태 저장이 첫 번째 레이어(L1) 체인에서 직접 이루어지며, 즉 솔라나에서 진행됩니다.

핵심 차이점은 실행 및 상태 관리의 위치입니다. zk Rollups에서는 이러한 과정이 보조 체인에서 발생하며, 이 보조 체인은 정기적으로 메인 L1 체인에 약속과 증명을 전송합니다. 반면, ZK Compression은 모든 실행과 상태를 솔라나 자체에 보존하며, 별도의 체인에서 수행하지 않습니다.

이러한 근본적인 차이는 ZK Rollups가 확장성을 높이기 위해 일부 프로세스를 두 번째 레이어로 이동시키는 반면, ZK Compression은 데이터 저장을 메인 블록체인에서 직접 최적화하고 실행을 위한 별도의 레이어를 생성하지 않는다는 것을 의미합니다.

3. 두 가지의 차이점

zk Rollups와 zk Compression의 이더리움과 솔라나에서의 주요 차이점은 블록체인의 확장성을 높이고 데이터 저장을 최적화하는 방법에 근본적으로 나타납니다:

1) 실행 및 상태 관리:

zk Rollups: 거래 실행과 상태 저장이 보조 체인에서 발생하며, 이더리움 메인넷과 분리되어 있습니다. 이 보조 체인은 정기적으로 이더리움 메인넷에 약속과 증명을 전송합니다.

zk Compression: 모든 거래 실행과 상태 저장이 첫 번째 레이어(L1) 체인에서 직접 이루어지며, 즉 솔라나 체인에서 진행됩니다. 여기에는 별도의 보조 체인이 포함되지 않습니다.

2) 체인 상 데이터 처리:

zk Rollups: 암호학적 증명과 최소한의 요약 데이터만 이더리움 메인넷에 제출되어 검증됩니다. 이 방법은 메인넷의 계산 부하를 최소화합니다.

zk Compression: 압축된 데이터의 '지문'(해시)와 해당 ZK 증명만 솔라나 블록체인에 저장됩니다. 이는 체인 상 저장 데이터 양을 크게 줄여 저장 비용을 낮춥니다.

3) 프라이버시와 무결성:

zk Rollups: zk-SNARK(간결한 비암호학적 지식 증명)를 활용하여 거래의 유효성을 보장하면서 상세한 거래 데이터를 노출하지 않습니다. 이 방법은 이더리움 메인넷의 프라이버시를 보호하면서 보안을 보장합니다.

zk Compression: 데이터 압축과 ZK 증명을 결합하여 블록체인 저장을 최적화하고, 수학적으로 압축 데이터의 무결성을 증명합니다. 이는 압축된 데이터가 원본 데이터와 일치하도록 보장하면서 내용을 노출하지 않아 프라이버시를 보호합니다.

4) 솔루션의 성격:

zk Rollups: 거래 실행과 상태 관리를 보조 체인으로 이전하여 확장성을 높이고 메인넷의 비용을 낮추기 때문에 제2 레이어(L2) 확장 솔루션으로 간주됩니다.

zk Compression: 제2 레이어 롤업 솔루션으로 분류되지 않고, 솔라나의 첫 번째 레이어 체인에서 데이터 저장 효율성을 직접 높이는 업그레이드입니다. 이는 별도의 실행 레이어를 도입하지 않고 저장 비용을 최적화합니다.

4. 결론

결론적으로, 이 두 가지 확장 방법은 블록체인 네트워크의 핵심 원칙을 유지하면서 네트워크의 지속 가능한 성장을 보장하는 균형 잡힌 방법의 중요성을 강조합니다.

이 점에서 솔라나는 진보된 확장 솔루션을 채택하는 데 있어 상당한 성과를 거두었으며, 블록체인 산업의 광범위한 채택과 혁신을 위한 길을 열었습니다.