이더리움의 진화: 2층 확장과 원클릭 멀티체인의 무한 잠재력

저자: YBB Capital Researcher Ac - Core

TLDR

• 크로스 체인 자산 이동은 서로 다른 블록체인의 아키텍처와 합의 메커니즘이 다르기 때문에 통일된 기준이 부족하여 복잡하고 비싼 검증 과정이 발생하고, 자산 유동성이 제한됩니다. 기존의 제3자 브릿지는 신뢰와 보안 문제에 직면해 있으며, 중앙화된 브릿지는 유동성을 유지해야 하고 비용을 사용자에게 전가합니다. 원클릭 발체인은 삼각 문제를 해결하는 것과 같으며 절충된 자산 브릿지 솔루션입니다.
• 시장 성숙도 OP Stack과 Superchain이 먼저 시장을 선점하였고, Base는 성공적인 사례가 되었습니다. AggLayer는 이더리움과의 원주율 호환성 덕분에 더 쉽게 수용될 수 있지만, 집계 과정의 안전성과 신뢰성을 보장해야 합니다. Elastic Chain은 ZK sSync의 자체 발전을 평가해야 하며, 시장이나 기술 모두 단기적으로는 OP를, 장기적으로는 ZK를 바라봐야 합니다.
• 산업 혁신이 부족한 상황에서 DeFi는 여전히 Rollup의 주요 응용 프로그램입니다. 현재 DePIN, RWA, 대형 GameFi는 Rollup에서 나타날 확률이 낮고, SocialFi와 NFT 시장은 Rollup에서 나타날 수 있지만 시장의 열기는 미지수입니다. 마태효과는 블록체인에 전반적으로 적합하며, 무한 발행의 Rollup 경향은 장기적으로는 상위 프로젝트에 집중되고, 단기적으로는 중하류에 집중됩니다.

1. 연결 체인 간의 고립: 브릿지의 문제

우리가 크로스 체인 자산 이동을 수행할 때, 서로 다른 블록체인은 각기 독특한 아키텍처, 합의 메커니즘, 상태 증명 및 상태 전환을 가지고 있으며, 통일된 기준과 상호 운용성이 부족하여 크로스 체인 통신과 데이터 교환에 일정한 복잡성이 존재합니다. 이러한 검증 과정은 일반적으로 너무 비쌉니다. 이러한 제한으로 인해 다중 서명 위원회를 사용하여 상대 체인의 상태를 증명하는 인증 네트워크가 급증했습니다. 현재 모든 블록체인 간의 상호 운용을 실현할 수 있는 일반적인 탈중앙화 표준이나 프로토콜이 없기 때문에 자산이 서로 다른 블록체인 간에 자유롭게 이동하는 것이 제한됩니다.

크로스 체인 자산 이동을 촉진하기 위해 많은 제3자 브릿지가 등장했지만, 이러한 브릿지는 운영 측면에서 "신뢰 문제"라는 큰 네트워크 보안 도전에 직면해 있습니다. 중앙화된 브릿지가 완전히 안전성을 보장할 수 있더라도, 운영을 유지하기 위해 각 통합 체인에서 충분한 유동성을 유지해야 하며, 그 비용은 사용자에게 전가됩니다. 현재 원주율의 탈중앙화 자산 브릿지를 충족하지 못하고 제3자 브릿지에 대한 신뢰를 형성하기 어려운 문제가 존재하며, ZKsync, Polygon, Optimism 세 가지는 각각 더 원주율적인 Elastic Chain, AggLayer, Superchain Explainer의 로컬화된 다중 체인 확장 솔루션을 출시했습니다.

2. ZKsync3.0: Elastic Chain

출처: zksync.mirror

2023년 ZK sync의 주요 개발 회사인 Matter Labs는 그들의 ZK Stack을 발표했습니다. 이는 개발자가 ZK sync 기술을 기반으로 자신의 블록체인을 구축할 수 있도록 허용하는 도구 모음으로, 본질적으로 이러한 맞춤형 체인은 Elastic Chain을 통해 서로 연결되어 ZK sync 3.0이 단일 이더리움 L2에서 The Elastic Chain으로 변모하게 됩니다.

ZK sync 3.0 프로토콜의 핵심 업그레이드는 2024년 6월 7일에 발표되며, ZK sync의 현재 가장 복잡한 업그레이드로, ZK sync L1 브릿지를 공유 라우터 계약으로 재구성하여 계속 확장되는 상호 운용 가능한 ZK 체인 네트워크를 지원하며, ZK Rollup 프레임워크 ZK Stack이 지원하는 체인 간의 로컬, 무신뢰, 저비용 상호 운용성을 제공합니다.

Matter Labs의 설명에 따르면: "Elastic Chain은 ZK Chain(rollups, validiums 및 volitions)으로 구성된 무한 확장 가능한 네트워크로, 수학적 검증 방법을 통해 안전성을 보장하고 통일된 직관적인 사용자 경험 하에 원활한 상호 운용성을 실현하여 사용자가 서로 다른 ZK sync 생태계 내에서의 상호 운용성을 더욱 매끄럽고 원활하게 사용할 수 있도록 합니다."

2.1 Elastic Chain 구조

Elastic Chain은 단순히 ZK 기술에 의존하여 구현되는 것이 아니며, 다른 비-ZK 다중 체계에 ZK 증명의 "패치"를 추가하여 구현할 수 없습니다. 먼저 고차원적으로 보면, 그 네트워크는 ZK Router, ZK Gateway, ZK Chain으로 구성됩니다.

1. ZK Router (ZK 라우터):

• 핵심 라우팅 메커니즘: ZK Router는 ZK Sync 3.0 아키텍처의 주요 라우팅 구성 요소로, 네트워크 내의 서로 다른 체인과 노드 간의 통신 및 데이터 전송을 관리하고 조정합니다.
• 크로스 체인 통신: 효율적인 크로스 체인 통신 프로토콜을 통해 ZK Router는 서로 다른 체인 간의 데이터가 빠르고 안전하게 전송될 수 있도록 보장하여 전체 네트워크의 상호 운용성과 성능을 향상시킵니다.

1. ZK Gateway (ZK 게이트웨이 / 출입구):

• 입구 및 출구 노드: ZK Gateway는 ZK Sync 3.0 네트워크의 입구 및 출구 노드 역할을 하며, 외부 블록체인(예: 이더리움 메인 체인)과 ZK Sync 네트워크 간의 상호 작용을 처리합니다.
• 자산 브릿지: 외부 블록체인과 ZKSync 네트워크 간의 자산 브릿지 및 이동을 책임지며, 자산이 서로 다른 체인 간에 안전하고 효율적으로 흐를 수 있도록 보장합니다.
• 거래 집계: 사용자의 거래를 집계하여 배치로 만든 후, 제로 지식 증명을 생성하여 외부 블록체인에 제출하여 검증하고, 체인 상의 데이터 부하와 거래 비용을 줄입니다.
• 미들웨어: 전체적으로 이더리움과 ZK Chains 간에 배치된 미들웨어로 이해할 수 있으며, ZK Chains 간의 완전한 상호 운용성을 촉진합니다.

1. ZK Chains (ZK 체인 자체): 제로 지식 증명을 생성하고 검증하여 거래의 유효성과 안전성을 보장하며, 결과를 ZK Router에 제출하여 집계 및 조정합니다. ZK Gateway와 L1 스마트 계약을 통해 상호 연결되며, ZK Stack으로 구축된 완전히 독립적으로 운영되고 맞춤형 자율 Rollup, Validium 또는 Volitions입니다.

ZK sync에 따르면, Gateway는 Elastic Chain의 핵심 구성 요소로 이더리움에 ZK Chain의 원활한 정산을 실현합니다. Gateway를 통해 증명과 데이터를 이더리움에 제출하면 다음과 같은 이점이 있습니다:

• 배치 간 및 크로스 체인 증명 합성으로 L1 검증 비용을 낮춥니다.
• 상태 차 압축은 Gateway에 전송된 소규모 데이터의 압축을 수행하고, 대규모로 효율적으로 L1로 전달합니다.
• 검증 체인의 증명을 통해 더 빠른 최종 확인을 수행하고 모순을 방지하여 낮은 지연의 크로스 체인 브릿지를 실현하며, 이는 많은 검증자의 스테이킹으로 강화됩니다. ZK Chain은 다른 체인을 신뢰할 필요가 없습니다.
• 활성화: 각 ZK Chain의 활성화는 그 검증자에 의해 독립적으로 관리되며, Gateway는 그 활성화에 영향을 미치지 않으며, 체인은 Gateway에서 자유롭게 이탈할 수 있습니다.
• 검열 저항성: 크로스 체인 강제 거래는 일반 L1 검열 거래보다 저렴하여 모든 사용자에게 더 접근 가능하게 만듭니다.

ZK Chains는 ZK Gateway를 사용할 필요가 없으며, 직접 이더리움에 정산할 수 있으며, 언제든지 ZK Gateway 네트워크에서 이탈할 수 있으며, 그 체인의 안전성에 영향을 미치지 않습니다. ZK Chains는 ZK Gateway를 사용하고 직접 이더리움에 정산하는 것 사이에서 자유롭게 전환할 수 있습니다. ZK Gateway는 탈중앙화되고 무신뢰의 검증자 클러스터에 의해 운영되어 네트워크의 탄력성과 신뢰성을 보장합니다. 이 탈중앙화 검증 과정에 참여하기 위해서는 ERC20 토큰이 필요합니다. ZK Sync 네트워크 거버넌스는 이를 위해 사용할 토큰을 지정할 것입니다(이는 ZK 토큰일 수 있습니다).

검증자는 브릿지 수수료와 ZK Gateway에 상태 차 데이터의 바이트당 게시 비용을 청구합니다. 이는 검증자에게 ZK Gateway에 참여할 인센티브를 제공하며, 가치 거래가 체인에 올라갈수록 그들의 수익은 기하급수적으로 증가할 수 있습니다. 동시에, 검증자가 제공하는 재압축 서비스 덕분에 ZK Gateway를 통해 정산된 데이터는 이더리움 네트워크에서 직접 정산하는 것보다 저렴할 수 있으며, 이는 대부분의 ZK Chains가 참여할 가능성이 있는 이유일 수 있습니다.

3. Polygon 2.0: Agglayer

출처: Polygon Agglayer

3.1 Agglayer 디자인 출처

OP Stack 및 ZK Stack과 유사하게, Polygon CDK로 생성된 블록체인은 Agglayer에 직접 연결할 수 있으며, 이를 통해 통합된 브릿지 및 보안 서비스를 활용하여 다른 블록체인과의 상호 운용성을 실현하여 Polygon 2.0의 핵심 아키텍처를 형성합니다.

Agglayer의 핵심 아이디어는 Umbra Research에서 제안한 공유 유효성 순서(Shared Validity Sequencing) 디자인에서 유래되며, 이는 여러 Optimistic Rollup 간의 원자적 크로스 체인 상호 운용성을 실현하기 위한 것입니다. 공유 정렬기를 통해 시스템은 여러 Rollup의 거래 정렬 및 상태 루트 발표를 통합하여 원자성과 조건 실행을 보장할 수 있습니다.

실현 논리: 다음 세 가지 구성 요소를 통해 필요합니다:

1. 공유 정렬기: 크로스 체인 거래 요청을 수신하고 처리합니다.
2. 블록 구축 알고리즘: 공유 정렬기는 크로스 체인 작업을 포함하는 블록을 구축하여 이러한 작업의 원자성을 보장합니다.
3. 공유 사기 증명: 관련 Rollup 간에 사기 증명 메커니즘을 공유하여 크로스 체인 작업을 강제합니다.

기존 Rollup은 Layer 1과 Layer 2 간의 양방향 메시지 전송 기능을 갖추고 있으므로, Umbra는 세 가지 구성 요소를 보완하기 위해 Mint Burn SystemContract 계약(Burn과 Mint)을 추가했습니다.

작업 흐름:

1. 체인 A에서의 Burn 작업: 모든 계약이나 외부 계정이 호출할 수 있으며, 성공 후 burnTree에 기록됩니다.
2. 체인 B에서의 Mint 작업: 정렬기가 성공적으로 실행한 후 mintTree에 기록됩니다.

불변성과 일관성:

Merkle 루트의 일관성: 체인 A의 burnTree와 체인 B의 mintTree의 Merkle 루트는 동일해야 하며, 이는 크로스 체인 작업의 일관성과 원자성을 보장합니다.

시스템 운영:

공유 정렬기는 두 Rollup의 거래 배치와 선언 상태 루트를 이더리움에 발표하는 역할을 합니다. 이는 중앙화될 수도 있고, 탈중앙화될 수도 있습니다(예: Metis). 정렬기는 거래를 수신하고 Rollup A와 B를 위해 블록을 구축합니다. A에서의 거래가 Mint B urnSystemContract와 성공적으로 상호작용하면, B에서 해당 Mint 거래를 실행하려고 시도합니다. Mint 거래가 성공하면 A에서의 B urn 거래와 B에서의 Mint 거래가 포함됩니다. 실패하면 두 거래 모두 제외됩니다.

3.2 Agglayer의 핵심 구성 요소:

Polygon 2.0의 Agglayer에서 통합 브릿지(Unified Bridge)와 비관적 증명(Pessimistic Proofs)은 그 핵심 구성 요소입니다.

1. 통합 브릿지 (Unified Bridge)

기술 프레임워크:

• 크로스 체인 통신: 통합 브릿지의 핵심은 서로 다른 체인 간의 원활한 통신을 실현하는 것입니다. 이는 크로스 체인 통신 프로토콜을 통해 서로 다른 Layer2 솔루션과 이더리움 메인 체인 간의 데이터 및 자산 이동을 실현합니다.
• 유동성 집계: 이 브릿지는 서로 다른 Layer2 솔루션의 유동성을 집계하여 사용자가 서로 다른 체인 간에 자산을 자유롭게 이동할 수 있도록 하며, 유동성 분산 문제를 걱정할 필요가 없습니다.

실현 논리:

• 메시지 전달: 통합 브릿지는 메시지 전달 메커니즘을 통해 크로스 체인 통신을 실현합니다. 메시지는 거래의 관련 정보를 포함하며, 브릿지 프로토콜을 통해 체인 간에 전달됩니다.
• 자산 잠금 및 해제: 사용자가 한 체인에서 자산을 잠글 때, 통합 브릿지는 목표 체인에서 해당 자산을 해제합니다. 이 과정은 스마트 계약을 사용하여 안전성과 투명성을 보장해야 합니다.
• 상호 운용성 프로토콜: 서로 다른 체인 간의 상호 운용성을 보장하기 위해 통합 브릿지는 표준화된 상호 운용성 프로토콜을 채택합니다. 이러한 프로토콜은 크로스 체인 거래를 처리하는 방법, 거래의 유효성을 검증하는 방법, 잠재적인 충돌을 처리하는 방법을 정의합니다.

출처: Aggregated Blockchains: A New Thesis

2. 비관적 증명 (Pessimistic Proofs)

기술 프레임워크:

• 안전성: 비관적 증명은 사기 거래를 방지하기 위한 안전 조치입니다. 거래 검증 과정에 추가 검증 단계를 도입하여 모든 거래가 유효하도록 보장합니다.
• 지연 검증: 낙관적 증명(Optimistic Proofs)과 달리, 비관적 증명은 거래가 악의적일 수 있다고 가정하고 확인 전에 철저한 검증을 수행합니다.

실현 논리:

• 초기 검증: 거래가 제출된 후, 시스템은 즉시 초기 검증을 수행합니다. 여기에는 거래의 기본 정보와 서명의 유효성을 확인하는 것이 포함됩니다.
• 심층 검증: 초기 검증이 통과한 후, 거래는 심층 검증 단계로 들어갑니다. 시스템은 일련의 스마트 계약을 호출하여 거래의 복잡성과 잠재적 위험을 검사합니다.
• 분쟁 해결: 검증 과정에서 문제가 발견되면, 시스템은 분쟁 해결 메커니즘을 활성화합니다. 이 메커니즘은 사용자와 검증자가 추가 증명을 제출하여 분쟁을 해결하고 거래의 최종 유효성을 보장할 수 있도록 합니다.

통합 브릿지와 비관적 증명을 통해 Agglayer는 높은 안전성, 확장성 및 상호 운용성을 갖춘 블록체인 환경을 제공할 수 있습니다. 이러한 구성 요소는 시스템의 안전성을 강화할 뿐만 아니라 크로스 체인 거래의 작업을 단순화하여 사용자가 서로 다른 체인 간에 더 쉽게 상호 작용할 수 있도록 합니다. 자세한 내용은 YBB Capital의 이전 기사 "모듈화에서 집계로, Polygon 2.0의 Agglayer 핵심 탐색"을 참조하십시오(1).

4. Optimism: Superchain Explainer

Optimism은 2023년에 원클릭 발체인의 길을 처음으로 열었으며, 첫 번째 작업은 OP Stack을 통해 통합 네트워크의 기준을 세우는 것이었습니다. OP Stack은 이더리움 확장 솔루션인 The Optimism Superchain의 시작 플랫폼이며, OP stack으로 구축된 모든 L2가 상호 작용하고 거래하는 허브입니다.

여러분은 OP Stack에 대해 이미 잘 알고 계실 것입니다. 간단히 설명하자면, Optimism Superchain은 공동 OP Stack 개발 스택, 브릿지, 통신 계층 및 보안을 공유하여 각 체인이 조화롭게 통신하고 하나의 단위로 작용할 수 있도록 합니다. 이 구조는 다섯 개의 서로 다른 계층으로 세분화되며, 각 계층은 특정 목적과 기능을 가지고 있습니다:

• 데이터 가용성 계층은 OP 스택 기반 체인의 원시 입력이 주로 이더리움 DA를 통해 얻어지도록 결정합니다.
• 정렬 계층은 사용자 거래의 수집 및 전달 방식을 제어하며, 일반적으로 단일 정렬자가 관리합니다.
• 파생 계층은 원시 데이터를 실행 계층의 입력으로 가공하며, 주로 Rollup을 사용합니다.
• 실행 계층은 시스템 상태 구조 및 변환 기능을 정의하며, 이더리움 가상 머신(EVM)이 중심 모듈입니다.
• 정산 계층은 외부 블록체인이 증명 기반의 결함 증명을 통해 OP 스택 체인의 유효한 상태를 확인할 수 있도록 합니다.

Elastic Chain과 Agglayer에 비해 Optimism Superchain은 가장 초기 단계에서 시장을 선점하였으며, Base를 출시하여 매일 Gas 지출의 대부분을 차지하고 있으며, 이는 Base의 체인 상의 활성도를 직관적으로 반영합니다.

출처: Dune Optimism - Superchain Onchain Data

5. 원클릭 발체인에 대한 주관적 생각

5.1 AggLayer, Superchain, Elastic Chain의 경쟁 관점

(본 장은 저자의 개인 의견만을 나타냅니다)

위의 세 가지 확장 솔루션은 각자의 Rollup 확장 서사를 중심으로 한 연장선상에 있습니다. 시장 성숙도 측면에서 OP Stack과 Superchain이 먼저 시장을 선점하였고, Base는 가장 성공적인 사례가 되었습니다.

AggLayer는 원주율 호환성이 강점으로, 기존 이더리움 네트워크에서 직접 운영할 수 있으며, 기본 프로토콜을 대폭 수정할 필요가 없어 기존 이더리움 사용자와 개발자에게 더 쉽게 수용될 수 있습니다. 이 솔루션의 장점은 기존 이더리움 네트워크를 효과적으로 활용할 수 있다는 점이며, 도전 과제는 집계 과정의 안전성과 신뢰성을 보장하는 것입니다.

Elastic Chain의 현재 초기 판단은 ZK sync 생태계의 발전과 커뮤니티 구축을 평가해야 하며, ZK sync 자체가 발전하지 않으면 Elastic Chain이 개발자를 유치하고 커뮤니티의 열정을 유지하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 시장이나 기술 관점에서 여전히 단기적으로는 OP를, 장기적으로는 ZK를 바라봐야 합니다.

또한 위의 세 가지 솔루션은 Rollup의 원주율 문제를 초래할 것입니다: 중앙화 정도가 비교적 집중되어 있습니다. 최근 등장한 Based Rollup의 확장 솔루션은 향후 잠재적인 경쟁자가 될 수 있으며, 이는 정렬기를 L1인 이더리움 본체에 직접 맡기는 방식으로, L2가 추가적인 정렬기나 복잡한 검증 단계를 필요로 하지 않게 합니다. 이러한 보다 원주율적인 확장은 일부 잠재적인 MEV 문제를 동반할 수 있지만, 향후 발전은 여전히 주목할 가치가 있습니다.

출처: ZKsync - Introducing the Elastic Chain

5.2 Rollup의 미래 발전 경향과 응용 혁신

전반적으로 "원클릭 발체인"의 추진으로 이더리움의 주류 확장 방식인 Rollup의 수는 계속 증가할 것입니다. 2023년 비트코인 생태계의 대폭발조차도 이더리움의 확장 논리를 많이 참고했습니다. 시장 혁신이 부족한 상황에서 Rollup의 응용 혁신과 영향은 제한적일 수 있습니다.

각 VM 체인에 대해 시장 변화와 관계없이 TVL은 여전히 주요 지표이므로, 가장 먼저 등장하는 응용 프로그램은 여전히 다양한 DeFi 프로토콜입니다. 또한 SocialFi 프로토콜과 NFT 거래 시장이 등장할 수 있습니다.

다른 트랙에서는 DePIN이 Rollup 및 L1에서 발전하기 어려우며, 선두주자는 Solana에서 나타날 가능성이 높습니다. RWA 개념은 L1에서 발전할 가능성이 크지만 Rollup에서는 신뢰가 부족합니다. GameFi도 등장하겠지만, 대형 게임은 GameFi에 집중하는 Rollup에서만 기회를 가질 것입니다. 따라서 현재 가장 확실한 응용 프로그램은 여전히 DeFi 유형입니다.

그러나 블록체인의 마태효과는 분명하며, 다중 체인 시대의 도래로 자원은 상위 프로젝트에 집중되고, 강자는 더욱 강해지며, 하위는 도태될 것입니다.

확장 링크:
(1) 모듈화에서 집계로: Polygon 2.0의 Agglayer 핵심 탐색

https://medium.com/ybbcapital/from-modularity-to-aggregation-exploring-the-core-of-polygon-2-0s-agglayer-e492dd05ceb9

참고 기사:

【1】 Introducing the Elastic Chain

https://zksync.mirror.xyz/BqdsMuLluf6AlWBgWOKoa587eQcFZq20zTf7dYblxsU

【2】 zkSync Protocol Upgrade v24: New precompiles, more blobs, Validiums, and more. #519

https://github.com/zkSync-Community-Hub/zksync-developers/discussions/519