저스틴의 새로운 이더넷 합의 레이어 제안 빔 체인에 대해 간단히 알아보기

글: 티아, 테크큐브뉴스

태국 데브콘 메인스테이지에서 이더리움 펠로우 저스틴 드레이크는 이더의 궁극적인 비전을 향해 나아가기 위해 이더 합의 레이어를 재설계하는 빔 체인 제안에 대한 발표를 진행했습니다. 빔 체인은 이더리움의 궁극적인 비전을 향해 나아가기 위해 이더리움의 합의 레이어를 재설계하는 저스틴의 제안으로, 비콘 체인을 한층 더 업그레이드한 것입니다. 이번 아티클에서는 빔 체인 제안의 목표와 관련 기술 구현에 대해 간략히 살펴보겠습니다.

합의 레이어를 재설계하는 동안 빔 체인은 이더 토큰을 계속 사용할 것이며, 새로운 토큰이나 새로운 네트워크를 발행하지 않을 것입니다.

왜 빔 체인인가?

이더에는 실행 레이어, 블롭 데이터 레이어, 합의 레이어의 세 가지 레이어가 있습니다. 실행 레이어는 트랜잭션을 처리하고 스마트 컨트랙트를 실행하는 이더의 일부로 애플리케이션의 상태와 로직을 직접 관리합니다. 블롭 데이터 레이어는 대량의 데이터 저장을 담당하며 애플리케이션에 필요한 장기 데이터를 저장하는 데 관여합니다. 이 두 계층은 애플리케이션과 직접 상호 작용하는 계층 중 하나이며, 변경 사항은 이러한 계층의 호환성에 직접적인 영향을 미칩니다.

그리고 합의 계층은 주로 네트워크 전반의 노드 간 데이터 합의를 보장하는 역할을 담당하며 애플리케이션의 상태나 데이터를 직접 다루지 않습니다. 이러한 간접성 덕분에 애플리케이션에 직접적인 영향을 미치지 않는 혁신과 업그레이드를 도입하기가 상대적으로 더 쉽습니다. 따라서 빔 체인 제안과 같은 합의 계층의 개선은 프론트엔드 애플리케이션 계층의 호환성을 파괴하지 않으면서 혁신을 위한 여지를 제공할 수 있습니다.

그리고 빔 체인은 5년 전에 설계되어 매우 오래되었습니다. 5년이 지난 지금, 시장은 비콘 체인의 몇 가지 실수를 충분히 이해했고, MEV에 대해 더 깊이 이해하게 되었습니다. SNARK 기술도 획기적인 발전을 이루었기 때문에 획기적인 발전의 바람을 타고 이더리움 합의 계층에 일련의 수정을 가하고 있습니다.

빔 체인이 달성하고자 하는 목표

목표는 블록 생산, 플레징, 암호화의 세 부분으로 나눌 수 있습니다.

블록생성과 관련해서는 주로 MEV와 관련된 세 가지 목표가 있는데, 첫째는 포함 목록 등을 통해 검열 저항성을 높이는 것이고, 둘째는 검증자 제안자 분리와 경매 등을 통해 검증자를 블록 생성에서 격리하는 것이며, 셋째는 슬롯 시간을 4초로 단축하여 더 빠른 슬롯을 달성하는 것입니다. 슬롯 시간을 4초로 단축하는 것입니다.

서약 구성 요소의 목표는 현재의 릴리스 곡선을 개선하고, 서약 임계값을 32 이더리움에서 1 이더리움으로 낮추고, 빠른 단일 슬롯 완결성을 달성하는 것입니다.

암호화 구성 요소의 목표는 zkVM 등을 사용하여 체인 스나크화를 구현하고 이더리움 암호의 보안을 수년간 지속할 수 있도록 유지하는 것입니다. 암호화 구성 요소는 zkVM 등을 사용하여 체인 스나키화를 구현하고, 이더리움 암호의 보안을 수십 년 또는 수세기 동안 유지하며, MinRoot VDF 등을 사용하여 강력한 무작위성을 유지하는 것을 목표로 합니다.

저스틴은 이러한 목표를 달성하는 방법을 두 가지 범주로 나누었습니다. 녹색은 점진적인 포크로 달성할 수 있는 목표이고, 빨간색은 전체적으로 동시에 달성해야 하는 목표입니다.

스나키페이싱(데이터나 계산을 증명하기 위해 zk-SNARKs 기술을 사용하는 것)을 예로 들면, 실시간 증명을 달성하려면 해시 함수, 서명 방식, 직렬화 및 머클화( 머클라이제이션 서명 방식은 검증을 빠르게 생성하고 완료할 수 있어야 하며, 복잡한 데이터 구조를 노드 간에 전송하고 저장할 수 있도록 직렬화가 필요하고, 영지식 증명을 충족하기 위해 데이터의 검증 가능한 포맷과 변환, 상태의 효율적인 검증을 위해 직렬화된 데이터를 머클 트리(Merkle Tree) 처리할 수 있도록 해야 합니다.

 ZK 지원 빔 체인

과거 이더리움 합의는 POW에서 POS로 바뀌었고, 빔 체인의 메커니즘에서는 합의가 더욱 업데이트되어 완전한 ZK 지원, 즉 전체 합의 레이어에 스나크가 적용될 것입니다. 첫 번째는 전체 합의 레이어에 적용되는 스나크의 사용입니다.

체인 스나크화

스나크화된 부분은 상태 전환에만 존재하지만, 기반 연산(합의 메커니즘이 트랜잭션이나 상태 전환을 처리하기 전에 수행하는 논리적 계산), 네트워크 레이어(노드 간 통신 및 데이터 전송), 캐시 관리 및 성능 최적화는 그렇지 않다는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 그리고 캐시 관리와 성능 최적화는 변경되지 않고 ZK의 영향을 받지 않습니다.

빔 체인 구현 코드(예: Go 또는 Rust로 작성된 빔 체인의 핵심 로직 및 합의 알고리즘 코드)가 해야 할 일은 코드를 zkVM이 이해할 수 있는 형식으로 변환하는 것입니다. 빔 체인 구현 코드가 zkVM의 코드 형식으로 컴파일되면, zkVM은 코드를 실행하고 블록체인을 읽을 수 있습니다. 빔 체인 구현 코드가 zkVM의 코드 형식으로 컴파일되면, zkVM은 해당 코드를 실행하고, 블록체인의 외부 입력을 읽고, 상태 전환 과정의 적법성을 검증하고, 영지식 증명을 생성할 수 있습니다.

zkVM은 영지식 증명을 검증하기 위해 특정 형식의 코드를 이해하는 영지식 가상 머신을 실행하는 환경입니다. 코드를 zkVM에서 실행 가능한 형식으로 컴파일하는 이 프로세스에는 상위 수준 언어(예: Go 또는 Rust)를 기본 중간 형식(예: RISC-V 명령어 집합)으로 변환한 다음 zkVM에서 실행하는 것이 포함될 수 있습니다.

RISC-V는 이제 zkVM의 업계 표준입니다.

증명 및 스나크화

스나크의 또 다른 용도는 여러 검증자 및 증인("증인")의 서명을 압축하는 집계 가능한 서명입니다. 증인) 서명의 압축 프로세스로, 많은 수의 서명을 검증 가능한 단일 증명으로 통합하는 압축 프로세스입니다.

우리는 양자 공격에 견딜 수 있도록 양자 이후 집계 가능한 서명 보안을 원하기 때문에 해시 함수를 사용할 것으로 예상합니다. 해시 함수는 양자 이후 수준의 보안을 제공하며 암호화 시스템의 기본 구성 요소 또는 기본 모듈로 암호화를 구축하는 데 사용할 수 있습니다. 해시 기반 스나크를 사용하면 수천 개의 서명을 하나의 증명으로 압축할 수 있는데, 이를 포스트퀀텀 통합 서명이라고 합니다. 이 포스트 퀀텀 집계 서명은 무한히 재귀적이기 때문에 여러 개의 집계 서명을 계속 쌓고 다시 집계하여 압축 효율을 높일 수 있으며, 이는 기존의 BLS 서명 집계보다 크게 개선된 것입니다.

지난 몇 달 동안 스나크 지원 해시 함수 기술이 크게 개선되어 노트북에서 증명을 빠르게 생성할 수 있으며 초당 약 2백만 번의 해시 연산을 통해 증명을 완료할 수 있습니다. 이러한 성능의 혁신은 포스트 양자 보안 통합 서명 체계를 현실에서 더욱 실용적으로 만들어 효율적인 양자 내성 암호화의 가능성을 열어줍니다.

그뿐만 아니라 스나크화된 빔 체인은 기존의 복잡한 검증, 저장, 연산 과정을 압축할 수 있게 해주며, 이를 통해 libp2p, ssz, pyspec, protocolguild 등과 같이 빔 체인에 직접 사용할 수 없었던 일련의 인프라를 실현할 수 있게 해줍니다.

일정 계획

일정 계획 측면에서 저스틴은 2025년 스펙, 2026년 구축, 2027년 테스트를 계획하고 있습니다.