롤업 - DePIN 유틸리티의 대량 채택을 위한 디딤돌

저자: 아크린, 역자: 모국어블록체인

비트코인은 블록체인 기술의 혁신을 통해 탈중앙화된 공간에서 합의를 도출해야 하는 과제를 성공적으로 해결했습니다. 그 후 엔지니어들은 확장성, 보안, 탈중앙화 사이의 내재적 충돌, 즉 흔히 블록체인 트릴레마라고 불리는 딜레마로 인해 확장성을 향상시키는 복잡한 과제와 씨름하기 시작했고, 이는 어려운 과제였습니다. 확장성 딜레마는 블록체인의 광범위한 채택을 가로막는 주요 장애물임이 입증되었습니다. 블록체인의 무결성에 중요한 두 가지 측면인 보안과 탈중앙화 사이의 균형을 맞추는 것은 지속적인 도전 과제입니다. 이 미묘한 균형을 유지하지 못하면 블록체인은 중앙집중식 시스템과 유사해질 위험이 있습니다. 또한 낮은 확장성은 블록체인 사용 비용을 증가시킵니다. 그 결과, 블록체인의 잠재력에도 불구하고 최근 몇 년 동안 블록체인의 대규모 도입이 저해되고 있습니다.  

1. 모듈형 블록체인이란 무엇인가요?

최근 몇 년 동안 엔지니어들은 블록체인 트릴레마로 인한 문제를 해결하기 위해 고심해 왔으며, 이제 실행 가능한 해결책인 모듈형 블록체인을 발견했습니다. 이 혁신적인 접근 방식은 블록체인을 여러 모듈과 레이어로 나누고, 각 레이어가 특정 요구사항에 특화되도록 하는 것입니다. 일반적으로 보안과 탈중앙화는 첫 번째 레이어(L1)에서 우선순위를 두고, 확장성은 두 번째 레이어(L2)에서 다룹니다.

개념적으로 L1과 L2는 서로 연결되어 있지만 별개의 블록체인으로 생각할 수 있으며, L1은 L2에서 보안과 탈중앙화를 담당하므로 노드 상태는 L1에서 처리됩니다.L1은 주로 트랜잭션을 실행하고 상태를 저장하며 기본적으로 백본으로 작동합니다. 특히, 모든 L2 노드가 오프라인 상태가 되더라도 커뮤니티는 L1에 저장된 정보로 L2를 복원할 수 있어 모듈형 블록체인 솔루션의 복원력을 강화할 수 있습니다.

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일반적인 모듈형 블록체인에서는 주요 모듈이 기능을 주도합니다.

1) 합의: 이 모듈은 블록체인에 포함될 트랜잭션을 결정하고 그 순서를 정하는 데 매우 중요합니다.

2) 실행 : 트랜잭션을 실행하고 사후 상태를 가져오는 역할을 합니다.

3) 정산: 합의 상태를 결정합니다. 합의 상태를 결정하기 위해 설계된 이 모듈은 상태가 갈라질 때 개입하여 정산을 촉진합니다.

4) 데이터 가용성(DA): 커뮤니티 내에서 거래 내역에 대한 보편적인 접근을 보장하는 이 모듈은 정산 과정과 블록체인 복구 노력에 매우 중요합니다. 2. 레이어2(L2)란 무엇이며 이더리움에 왜 필요한가요?

레이어2(L2)는 확장성과 효율성을 개선하기 위해 메인 블록체인(보통 레이어 1 또는 L1) 위에 구축된 프로토콜과 솔루션을 지칭하는 블록체인 기술의 개념입니다. 대표적인 블록체인 플랫폼 중 하나인 이더리움은 확장성의 한계와 높은 거래 비용을 해결하기 위해 레이어 2 솔루션이 필요합니다.

이더리움에 레이어 2가 필요한 이유는 다음과 같습니다.

1) 과제 1: 트랜잭션 세부 정보 및 순서 명확화

이더리움 네트워크가 성장함에 따라 트랜잭션 수가 증가하여 혼잡과 수수료 증가로 이어집니다. 레이어 2 솔루션은 메인 이더넷 체인 외부에서 트랜잭션을 처리하여 이 문제를 완화할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 트랜잭션은 함께 묶여 일정한 간격으로 메인 체인에서 정산되므로 보안을 유지하면서 혼잡과 가스 요금을 줄일 수 있습니다.

2) 과제 2: 트랜잭션이 실행된 후 최신 상태를 전달하고 그 정확성을 검증할 수 있는 방법이 있는가

이더는 레이어 2에서 트랜잭션을 실행한 후 최신 상태를 메인 체인(레이어 1)에 다시 전달할 메커니즘이 필요합니다. 여기에는 일반적으로 상태 전환이 유효하고 검증 가능한지 확인하기 위해 암호학적 증명 또는 약속을 사용합니다. 사기 증명이나 zk-롤업과 같은 검증 메커니즘은 보안을 손상시키지 않으면서 트랜잭션의 정확성을 확인하는 데 도움이 됩니다.

3) 과제 3: 크로스체인 호출을 촉진하기 위한 지정된 메커니즘이 있는가

이더가 다른 블록체인 또는 레이어 2 솔루션과 원활하게 상호작용하기 위해서는 크로스체인 호출을 촉진하기 위한 지정된 메커니즘이 필요합니다. 브리지 또는 크로스체인 통신 표준과 같은 상호운용성 프로토콜은 자산과 데이터가 서로 다른 체인 간에 안전하고 효율적으로 흐르도록 함으로써 이더의 기능과 생태계를 확장합니다.

요약하면, 레이어 2 솔루션은 이더가 다른 블록체인과의 상호 운용성과 보안을 유지하면서 확장성 문제를 해결하고, 트랜잭션 처리량을 늘리고, 수수료를 절감하는 데 필수적입니다.

3. 롤업으로 위의 세 가지 작업을 수행하는 방법 살펴보기

롤업은 L2라고 하는데, 롤업이 어떻게 작동하여 위의 세 가지 작업을 수행하는지 살펴봅시다.

1) 작업 1: 데이터 가용성(DA)

먼저, 가스 비용을 지불하기 위해 지정된 양의 이더리움을 레이어 2(L2) 네트워크로 전송하는 것으로 프로세스가 시작됩니다. 이 단계는 "예금"이라고 하는 L1-> L2 교차 체인 브리지를 통해 수행됩니다. 일반적으로 L2 네트워크는 L1 노드도 실행하며, 입금 트랜잭션이 포함된 L1 블록의 최종 확인을 기다렸다가 확인되면 입금액을 안전하게 보관합니다.

다음으로 트랜잭션은 L2 시퀀서로 전송되며, L2 시퀀서 노드는 이러한 트랜잭션을 효율적으로 관리합니다. 시퀀서는 트랜잭션이 포함된 블록을 생성하고, 해당 블록을 실행하며, 체인의 최신 상태를 유지하는 표준 블록체인 프로세스라고 생각하면 됩니다. 일반적으로 2분마다 또는 충분한 수의 트랜잭션이 수집되면 L2 시퀀서는 트랜잭션을 압축하여 L1 체인에 안전하게 커밋합니다. 이러한 전략적 접근 방식은 L1이 L2 트랜잭션과 그 특정 시퀀스를 완전히 인지하도록 합니다. 작업 1이 완료되면 전체 프로세스를 "데이터 가용성(DA)"이라고 합니다.

2) 작업 2: 옵티미스틱(OP) 및 영지식(ZK) 롤업

이제 L1과 L2 노드 모두 L2 시퀀서가 실행한 트랜잭션을 볼 수 있습니다. 이러한 트랜잭션은 상당히 압축되어 콜 데이터에만 저장되므로 가스 비용이 최소화됩니다. 다른 L2 노드는 L2에서 블록을 받더라도 (완전히 신뢰하지는 않지만) L2 P2P 네트워크에 의존하기보다는 신뢰할 수 있는 소스인 L1에서 DA(데이터 가용성) 데이터를 받는 것을 선호합니다. 일반적으로, 예를 들어 매시간마다 L2 시퀀서 노드는 L2 상태의 머클 루트를 L1 롤업 컨트랙트에 제출합니다. 이 작업은 L1이 L2의 최신 상태와 동기화되도록 합니다. 그러나 이 시점에서 L1은 이 정보를 자동으로 신뢰하지 않으며, L2는 OP와 ZK라는 두 가지 방법을 사용하여 L1의 정확성을 확신시키며, 자세한 내용은 나중에 설명하겠습니다. 작업 2를 완료했으니 이제 기뻐하세요!

3) 작업 3: 레이어 2에서 출금

L2에서 활동을 완료하고 이더를 L1으로 가져가기로 결정했다면, 이 과정을 "출금"이라고 부릅니다. 다른 시나리오의 크로스 체인 작업과 비슷할 수 있지만, 주요 차이점은 출금이 L2에서 시작되므로 다른 크로스 체인 작업과 보안이 다르다는 것입니다. L1 측에서는 인출을 신중하게 처리해야 합니다. L1 외부의 외부 세계에서 시작되므로, 이 작업을 시작하면 L1 트랜잭션이 트리거됩니다(예: 토큰 전송). 이 트랜잭션이 잘못 실행되면 L1 상태가 변경될 수 있습니다.

출금 프로세스는 다음 단계로 구성됩니다.

1) 다른 크로스 체인 시나리오와 유사하게 L2에서 출금 트랜잭션을 시작합니다.

2) 데이터 가용성(DA) 및 상태를 고려하여 트랜잭션이 L1으로 롤오버될 때까지 기다립니다. OP 또는 ZK 방법을 사용하여 상태의 정확성을 확인합니다.

3) 다른 크로스체인 시나리오와 유사하게 L1에서 출금 트랜잭션을 실행합니다.

4. OP와 ZK 롤업

롤업 보안의 근간이 되는 L2가 L1에 제출된 상태의 정확성을 보장하는 방법을 이해하기 위해 OP와 ZK에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

OP는 낙관적이라는 뜻입니다. L1은 L2 시퀀서 노드가 실제 존재한다고 낙관적으로 가정하지만, 이를 맹목적으로 신뢰하지는 않습니다. 일반적으로 7일 동안 지속되는 챌린지 윈도우를 시작합니다. 챌린지 기간 동안 모든 L2 노드는 해당 루트가 올바른지 이의를 제기할 수 있습니다. 이의를 제기한 트랜잭션은 L1에서 재생되어 시퀀서 노드와 이의를 제기한 노드 간의 정확성을 판단합니다. 챌린지에 성공하면 시퀀서 노드에 페널티가 부과되고, 챌린저는 L1에서 담보 자금을 받습니다. 상태는 올바른 값에 따라 조정되지만, 트랜잭션 목록이 아닌 상태 루트만 수정된다는 점에 유의하세요.

일반적인 설정에서는 L2 디앱 운영자가 자체 L2 노드를 관리하여 잠재적인 챌린저에게 문을 열어줍니다. 챌린지의 관점에서 볼 때, 시퀀서 노드가 부정확한 정보를 제공할 경우 챌린지에 성공하면 L1의 시퀀서 노드가 담보로 제공한 자금으로 상당한 보상을 받을 수 있습니다. 따라서 잘못된 상태가 발생했을 때 챌린지를 시작하는 것이 중요합니다. 반대로, 시퀀서 노드 입장에서는 잘못된 상태 루트를 제출하면 챌린지를 피할 수 없어 페널티가 부과되고, L1에서 담보 자금을 잃게 되며, 잘못된 상태 루트가 복원되는 결과를 초래합니다. 이렇게 하면 부정확한 상태 루트를 제출하는 것을 방지하고 낙관적 솔루션의 안전한 작동을 보장할 수 있습니다.

그러나 낙관적 솔루션에는 7일의 챌린지 기간이라는 단점이 있습니다. <즉, 공식 OP 브리지를 통해 토큰을 L1로 추출하려는 경우, L2에서 추출 작업을 시작한 후 7일을 기다려야 합니다. 그러나 대체 가능한 토큰(예: ERC20토큰)을 추출하는 사용자의 경우, 타사 디앱을 사용하면 최소한의 비용으로 프로세스를 가속화할 수 있습니다.

반면, ZK(영지식)는 영지식 증명으로 알려진 암호화 알고리즘에 의존합니다. 시퀀서 노드는 L2에서 zk-EVM을 실행하여 일련의 트랜잭션을 적용한 후 L2 상태가 사전 상태에서 사후 상태로 전환되는 것을 검증하는 ZK 증명을 생성합니다. 이 증명은 L1 컨트랙트에서 검증하여 L1이 상태 전환의 정확성을 신뢰할 수 있도록 합니다. ZK 증명을 생성하는 것은 어렵고 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 그러나 검증 과정은 간단하며 EVM에서 수행되는 간단한 트랜잭션만 포함합니다. OP에 비해 ZK를 사용한 추출 지연은 일반적으로 몇 시간 단위로 측정되므로 더 효율적인 대안이 될 수 있습니다. 또한, 더 강력한 컴퓨터를 사용하면 지연 시간을 더욱 줄일 수 있습니다.

OP와 ZK를 자세히 살펴보면, 둘 다 L1의 트랜잭션만 신뢰하고 L2에서 아무것도 신뢰하지 않음으로써 L1을 확장할 수 있다는 것이 분명해집니다. L1과 L2로 구성된 롤업 시스템을 고려할 때, 보안과 탈중앙화는 L1과 밀접하게 연관되어 있으며, 확장성은 L1과 L2의 결합된 잠재력까지 확장됩니다. 동일한 L1에 여러 개의 L2를 롤링하면 확장성이 크게 확장됩니다.

ZK-Rollups는 트랜잭션을 일괄 패키지로 묶어 체인링크

대부분의 경우 롤업을 활용하면 이더리움에서 수천 단위의 TPS를 달성할 수 있습니다. 그러나 현재 병목 현상은 데이터 가용성(DA)입니다. L2 트랜잭션을 L1에 커밋하기 전에 효과적으로 압축하더라도 트랜잭션 수가 증가함에 따라 가스 비용이 증가합니다. 대안적인 접근 방식은 트랜잭션을 타사 탈중앙화 스토리지 서비스에 커밋하여 L1 블록에서 가스를 크게 절약하는 것입니다. 다른 솔루션과 결합하면 거의 무한에 가까운 확장성을 제공할 수 있습니다. 그러나 타사 탈중앙화 스토리지 서비스가 시스템 보안에 미치는 영향을 고려해야 하므로 몇 가지 장단점이 있습니다. 종합적으로 블록체인은 보안과 탈중앙화를 유지하면서 엄청난 확장성을 달성할 수 있습니다. 블록체인의 트릴레마가 해결된 것입니다. 이러한 혁신은 대량 채택의 가능성을 열어줍니다. 그 결과, 롤업은 디핀 유틸리티의 광범위한 채택에 있어 중요한 이정표가 되었습니다.

탈중앙화된 물리적 인프라 네트워크인 디핀은 블록체인 보상을 활용하여 물리적 인프라 네트워크의 개발을 촉진합니다. 블록체인 보상을 통해 개인이 청정 에너지 네트워크 구축에 기여하도록 인센티브를 제공하는 아크린을 예로 들 수 있습니다. 이 경우 채굴자가 태양광 시스템을 구축하여 발전 데이터를 수집하고 이를 아크린 네트워크에 제출하면, 아크린 네트워크는 정직하고 가치 있는 데이터를 식별 및 필터링하여 해당 데이터에 따라 채굴자에게 토큰 보상을 제공합니다. 아크그린 네트워크는 탈중앙화 방식으로 운영되며 현재 12,000명 이상의 채굴자가 있으며 조만간 수백만 명으로 늘어날 것으로 예상됩니다. 따라서 이 대규모 채굴자 커뮤니티를 수용하려면 확장성이 뛰어난 블록체인 인프라가 필요합니다. 과거에는 이러한 수준의 확장성을 달성하는 것이 기술적, 경제적으로 어려운 일이었습니다. 그러나 롤업과 같은 모듈형 블록체인이 도입한 확장성의 지원으로 이러한 목표가 실현 가능해졌습니다.

롤업과 같은 모듈형 블록체인을 기반으로 구축된 디핀 프로젝트는 최소한의 비용으로 높은 수준의 확장성을 달성하는 동시에 이더와 같은 기반 블록체인의 보안과 탈중앙화의 이점을 누릴 수 있습니다. 디핀 프로젝트는 실물 자산에서 가치를 도출하는 RWA(실물자산)라는 토큰을 발행합니다. 온체인 유동성을 가진 이러한 자산은 채굴자를 위한 자금을 생성하고, 채굴자가 DePIN 네트워크의 성장에 기여하도록 인센티브를 제공하여 가치 바퀴를 만듭니다. 여러 개의 디핀 프로젝트가 현실 세계에서 협력하고 체인에서 디핀 생태계를 형성하여 디핀에 가치를 더할 수 있습니다. 현실 세계에서 여러 디핀 프로젝트 간의 협업은 체인에 디핀 생태계를 구축하여 전체 가치를 향상시킵니다. 이러한 협력적 접근 방식은 블록체인이 실물 경제에 기여하고 블록체인 공간에서 새로운 성장을 촉진할 수 있도록 합니다.

6. 결론

롤업과 같은 모듈형 블록체인은 블록체인 트릴레마를 효과적으로 해결하고 향상된 확장성을 제공하며 광범위한 채택을 위한 길을 열어줍니다. DePIN 프로젝트의 맥락에서 고성능의 비용 효율적인 블록체인 서비스에 대한 필요성은 모듈형 블록체인에서 적절한 해결책을 찾았습니다. 모듈형 블록체인의 지원으로 디핀 프로젝트는 상당한 가치를 얻을 것으로 기대됩니다.