갤럭시: 비트코인 L1은 데이터 가용성 계층인가요?

저자: Gabe Parker, Galaxy; 편집자: Five Baht, Golden Finance

서문

비트코인의 블록 공간은 매우 부족하며, 각 블록의 크기는 4MB로 제한되어 있습니다. 이러한 부족함은 비트코인을 데이터 가용성 계층으로 활용하려는 롤업에 큰 도전이 되고 있습니다. 새롭게 부상하는 비트코인 기반 롤업 환경은 주로 6~8블록마다 ZK 증명 출력과 상태 차이를 게시하는 것을 목표로 하는 ZK를 기반으로 합니다. 그러나 이 접근 방식은 각 데이터 포스트가 최대 400KB(0.4MB)의 블록 공간을 소비하여 사실상 전체 블록의 10%를 차지한다는 주요 장애물에 직면해 있습니다.

2023년 1월부터 비트코인이 최대 용량에 도달한 것을 감안하면, 블록을 포함하기 위한 여러 롤업 간의 경쟁이 심화되어 비트코인의 거래 수수료 시장이 지속 불가능한 수준으로 압박을 받게 될 것입니다. 현재 비트코인 베이스 레이어의 한계와 개발 중인 롤업의 확산으로 인해 L2가 데이터 배포를 감당하기 어려운 환경이 조성될 수 있습니다. 비트코인의 롤업이 생존하기 위해서는 유용한 애플리케이션을 통해 거래 수수료로 상당한 수익을 창출해야 합니다. 이 보고서는 이더 ZK 롤업의 데이터를 조사하고 롤업에 비트코인을 사용하는 데 드는 비용(데이터 가용성 달성)을 예측하여 비트코인 롤업의 경제적 실행 가능성을 분석합니다. 이 분석은 이러한 프로젝트가 메인넷에 출시되면 비트코인 블록 구성에 미칠 잠재적 영향을 살펴보고, 비트코인에 데이터를 게시하는 비용이 너무 높을 경우 롤업이 채택할 수 있는 대안 전략에 대해 논의합니다.

비트코인 L1은 데이터 가용성 레이어인가요?

데이터를 베이스 레이어에 게시하는 비트코인 롤업은 데이터 게시 비용이라는 큰 문제에 직면하게 됩니다. 비트코인 블록 공간은 모든 체인 중 바이트당 가장 비쌉니다. 또한 비트코인의 블록 크기는 4MB로 엄격하게 제한되어 있고 수수료는 거래의 데이터 무게에 연동되어 있어 데이터 집약적인 거래를 실행하는 데 많은 비용이 듭니다. 서수(개별 사토시에 부착된 비문)의 등장은 블록 크기의 상당 부분을 차지하는 거래에는 추가 수수료가 부과되고 거래 비용이 증가한다는 사실을 강조합니다. 예를 들어, 탭루트 마법사 팀이 비문을 새긴 최초의 4MB 비트코인 거래(블록 774,628)는 14만 7,000달러의 비용이 들었습니다.

비트코인에서 ZK 롤업을 구축하는 여러 팀과의 대화에 따르면, 롤업은 6~8블록마다(1시간~1.2시간) 비트코인 L1에 ZK 증명 출력과 상태 차이를 거래 격리 증인 섹션에 저장되는 임의의 데이터인 비문 형태로 게시할 것으로 예상하고 있습니다. 이 데이터를 통해 비트코인 노드를 실행하는 모든 참여자는 롤업의 최신 상태를 재구성할 수 있습니다. 테스트넷과 개발자와의 대화에 따르면, 비트코인의 레이어 1 블록체인에 증명 출력과 상태 차이를 게시할 때마다 최대 400KB(0.4MB)가 소요될 것으로 추정됩니다.

비트코인을 이더와 셀레스티아가 초당 처리하는 메가바이트 수와 비교하면 비트코인은 DA 레이어로 설계되지 않았다는 것을 알 수 있습니다.

증명의 유효성 검증 비용 - 이더 ZK-롤업

이더의 롤업 생태계에서 힌트를 얻은 ZK-롤업은 유효성 증명을 사용하기 때문에 자본 집약적인 작업입니다. 이 접근 방식에서는 증명자가 각 L2 상태 변화에 대한 트랜잭션 데이터 또는 상태 차이뿐만 아니라 ZK-Proof를 게시해야 합니다. 드물게 발생하는 사기 분쟁이 발생한 경우에만 증명 비용을 지불하는 옵티미스틱 롤업 확장 솔루션과 달리, ZK 롤업은 유효성 증명을 게시함으로써 증명 비용을 선불로 지불하며, ZK 롤업의 높은 선불 비용은 즉각적인 해지를 가능하게 합니다(옵티미스틱 롤업의 이의 제기 기간이 약 7일인 것과 비교하면). 아래 차트는 이더리움에서 ZK 롤업의 주간 데이터 릴리스 비용을 보여줍니다.

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ZK-Rollups는 L2 트랜잭션 수수료 수익을 통해 데이터 배포 비용을 지불합니다. 출시 이후 ZK-Sync Era는 L2 거래 수수료로 총 6,690만 달러의 수익을 창출하며 모델의 실행 가능성을 입증했습니다. 이 중 5,120만 달러는 ZK 검증 및 L1 통화 데이터 비용으로 사용되었습니다. ZK-Sync는 540만 명의 사용자를 대상으로 4억 1,760만 건 이상의 거래를 성공적으로 처리하여 거래당 평균 0.16달러의 비용으로 처리했습니다. 이러한 효율적인 운영으로 총 1,570만 달러의 수익을 창출했습니다.

비트코인에 데이터를 게시하는 데 드는 비용 추정

데이터가 6블록마다 한 번씩 400KB의 비용으로 10 sat/vByte에 게시되는 비트코인 L1에서 비트코인 롤업은 게시된 블록당 2,640달러를 지불해야 합니다. 6블록마다 데이터를 게시하는 경우, 비트코인 롤업은 730블록에 게시하는 데 월 최대 190만 달러(연간 2300만 달러)를 지불해야 합니다. 50 sat/vByte 수준을 사용하면 월 데이터 게시 비용은 거의 960만 달러(연간 1억 1,500만 달러)로 증가합니다. 오디날, BRC-20, 룬의 등장으로 비트코인 가격 환경이 점점 더 변동성이 커지고 있기 때문에 향후 sat/vByte 수준을 예측하는 것은 매우 어렵다는 점에 유의해야 합니다.

포스트당 400KB의 높은 데이터 게시 비용을 상쇄하려면 비트코인을 사용해 데이터를 제공하는 ZK-Rollups는 L2 거래 수수료로 매달 약 190만 달러에서 963만 달러의 수익을 창출해야 합니다. 아래의 민감도 표는 비트코인 롤업이 데이터 배포 비용을 공제한 후 손익분기점을 달성하는 데 필요한 거래 활동 수준과 요율을 추정합니다. 저희 모델은 2024년 7월 23일 기준으로 롤업이 6블록당 400KB의 데이터를 비트코인 L1에 게시하는 데 드는 주간 비용이 10, 20, 50 sats/vByte가 될 것으로 예측합니다. 비트코인 롤업이 월 2천만 건의 거래를 처리한다면(지난 1년 동안 ZK-Sync의 주간 거래량과 유사), $0.096을 청구해야 할 것입니다. 비트코인 롤업이 매달 2천만 건의 트랜잭션을 처리한다면(지난 1년간 ZK-Sync의 주간 거래량과 유사), 10, 20, 50 sats/vByte에서 손익분기점을 맞추려면 거래 수수료로 $0.096, $0.193, $0.482를 청구해야 할 것입니다. 테스트 네트워크에서 사용할 수 있는 데이터가 부족하기 때문에 이 민감도 표에서는 400KB 데이터 릴리스 크기가 월 100만~8천만 건의 트랜잭션으로 고정되어 있다고 가정합니다. 상태 차이에 포함된 트랜잭션의 수에 따라 데이터 릴리스 크기가 400KB보다 크거나 작을 수 있습니다.

데이터 공개 비용을 충당하기에 충분한 거래 수수료를 제공할 수 없는 롤업은 L1 거래 수수료 지불을 위해 볼트를 활용해야 하며 결국 DA 계층으로 비트코인을 사용하지 않을 수 없게 될 것입니다. 다른 옵션으로는 셀레스티아, 니어, 시스코인과 같은 보다 비용 효율적인 DA 레이어에 ZK 증명과 상태 차이를 게시하는 것이 있습니다. 그러나 비트코인이 아닌 다른 것을 DA 레이어로 사용하면 해당 레이어가 스스로를 "비트코인 롤업"이라고 부를 수 있는 기능이 감소합니다. 레이어 2 네트워크가 비트코인으로 통합되지 않는다면, 여전히 비트코인 롤업으로 간주될까요, 아니면 DA 네트워크를 대체하는 발리디움 체인으로 전환될까요? 비용을 지불하기 어려운 롤업의 또 다른 잠재적 해결책은 레이어 3 솔루션으로 재구성하는 것입니다. 이 경우 롤업은 상태 차이를 레이어 2 또는 사이드체인에 게시하고 머클 루트 해시만 레이어 1에 게시할 것입니다. 이 접근 방식은 비트코인 네트워크에 대한 연결성을 유지하면서 데이터 게시 비용을 크게 절감합니다.

롤업 시작 시점의 비트코인 블록 공간

2023년 초 조례와 BRC-20이 등장한 이후 비트코인의 일일 평균 블록 무게는 4m 무게 단위 제한(4MB의 데이터)에 약간 못 미치고 있습니다. 블록 무게는 블록 "크기"를 측정하는 무차원적인 척도이며, 세그윗 업그레이드에서 할인된 증인 데이터를 포함하기 위해 도입되었습니다. 비문 관련 거래의 유입으로 인해 거래 분리된 증인 필드의 모든 데이터(텍스트, 이미지 등)를 포함해 일일 평균 블록 무게가 크게 증가했습니다. 2023년 2월 이후 비트코인 블록은 평균 98%의 충만도를 기록했습니다.

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각 증명 출력과 상태 차이가 총 400k 무게 단위인 경우 롤업의 데이터 크기가 일정하게 유지되면 단일 롤업이 블록에 데이터를 게시하며, 이는 블록의 무게 제한의 10%를 차지하게 됩니다. 블록이 항상 최대 용량으로 유지된다고 가정할 때, 롤업이 도입되면 각 데이터 게시 블록 내의 트랜잭션 데이터 구성이 변경됩니다. 아래 그림은 두 개의 롤업이 활성화되어 있고 6블록마다 데이터가 게시된다고 가정했을 때 2024년 7월 18일 30블록 샘플의 블록 구성을 보여줍니다.

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롤업은 6~8블록마다 비트코인 L1에 데이터를 게시하며, 블록 공간에 대한 지속적인 수요로 인해 시간에 민감한 거래는 데이터 게시 블록 전 또는 블록 중에 프리미엄을 지불해야 합니다. 아래 그림은 룬과 오디널스 체인에서 활동 경쟁이 치열해지면 시간에 민감한 거래(금융 거래라고도 함)가 가장 높은 비율의 프리미엄을 지불해야 한다는 점을 강조합니다.

비트코인 DA가 중요한 이유

롤업이 비트코인을 완벽하게 준수하기 위해서는 데이터 가용성을 위해 비트코인을 활용해야 합니다. 이 옵션은 비용이 많이 들지만 비트코인의 탁월한 보안성, 불변성, 탈중앙화 특성을 활용합니다. 롤업을 위한 대체 DA 솔루션을 선택하면 비트코인 네트워크 외부에서 추가적인 신뢰 가정을 도입하게 되며, 이는 잠재적으로 비트코인의 무결성과 '비트코인 롤업' 분류를 손상시킬 수 있습니다. DA 레이어로서 비트코인의 장점은 강력한 보안뿐만 아니라 라이트 노드 또는 풀 노드를 설정할 수 있는 넓은 노드 분포와 낮은 임계값에 있습니다. 이러한 접근성은 풀 비트코인 노드를 운영하는 누구나 롤업의 최신 L2 상태를 재구성할 수 있도록 보장하여 투명성과 탈중앙화를 강화합니다.

높은 비용과 장기적인 실행 가능성 문제에도 불구하고, 롤업의 오리지널 DA 레이어로서 비트코인의 역할은 비트코인 인프라를 활용하는 데 드는 높은 비용과 비트코인이 제공하는 탁월한 보안 및 탈중앙화라는 근본적인 절충점을 강조합니다. 비용과 보안 사이의 이러한 균형은 비트코인 네트워크에서 롤업 구현의 미래 환경을 형성할 수 있습니다.

데이터 가용성을 위해 비트코인을 사용하는 롤업에 대한 전망

• 비트코인을 사용하는 ZK-롤업은 약 190만 달러에서 960만 달러의 L2 거래 수수료가 발생해야 할 것입니다. 에서 약 190만 달러에서 960만 달러의 L2 트랜잭션 수수료가 발생해야 10-50 Sat/vByte 전송률 환경에서 운영할 수 있는 월 수익을 창출할 수 있습니다.

• 수수료 추정 엔진은 비트코인에서 롤업의 수익성을 극대화하는 데 매우 중요합니다.

• 비트코인 블록 공간은 6~8블록마다 400KB 증명을 발행하는 4~8개의 롤업을 지원할 수 없습니다.

• 비트코인에서 소버린 롤업을 구축할 팀은 사용자가 L2에서 거래할 수 있는 상장 전략을 실행하기 위해 애플리케이션을 사용해야 할 것입니다.

• 일부 비트코인 L2는 L3 환경을 탐색하여 거래를 실행하고 데이터 가용성을 제공하기 위해 L2와 비트코인 L1의 조합을 사용할 것입니다.

• 비트코인 롤업은 블록 포함을 위한 경쟁을 증가시켜 롤업 당사자를 포함한 모든 사람의 L1 수수료를 증가시킬 것입니다.

• 비트코인 L1을 DA에 사용하는 비트코인 L2는 금리 파생상품 시장과 대역 외 채굴 거래를 통해 예기치 않은 변동성 수수료 급등에 대비해야 할 것입니다.