이더리움 레이어 2 롤업 전쟁

기본 소개

레이어 2는 이더리움 확장성 문제에 대한 핵심 솔루션 중 하나로 설계되었습니다. 이더리움 메인 체인 위에 추가 네트워크 레이어를 구축함으로써 메인 체인의 보안과 분산화를 유지하면서 더 많은 거래를 처리할 수 있습니다.

롤업은 오프체인 거래를 처리한 다음 거래 데이터를 메인 체인에 패키징하는 레이어 2 스케일링 솔루션입니다. 레이어 1에서 보안이 보장됩니다. 현재 가장 주류를 이루는 레이어 2 스케일링 솔루션입니다. 상태 채널, 사이드 체인, Plasma 등과 같은 다른 오프체인 거래 솔루션과 비교했을 때 롤업은 세 가지 특징을 가지고 있습니다.

1. 레이어 2는 레이어 1과 비교적 독립적인 플랫폼입니다. 참여하는 모든 사용자는 또한 독립적인 레이어 2 계정입니다. 사용자는 레이어 2 플랫폼에서 다른 레이어 2 사용자와 거래할 수 있지만 레이어 1 계정과 레이어 2 계정 간의 상호 작용은 레이어 2 운영자가 레이어 1과 레이어 2에 배포한 스마트 계약을 거쳐야 합니다. 가장 일반적인 상호 작용은 ETH와 같은 토큰의 전송입니다.

2. 모든 거래 정보는 메인 체인에 완전히 기록되어야 합니다. 즉, Calldata 또는 Blob 데이터(EIP-4844)입니다. 레이어 2 상태가 손실되더라도 누구나 메인 체인에 저장된 정보에서 손실된 상태를 복원할 수 있어 이전 오프체인 거래 솔루션의 데이터 가용성 문제를 해결할 수 있습니다.

3. 거래 실행 및 상태 변경은 Layer 2 플랫폼에 있지만 상태 요약은 Layer 1 체인에 게시되므로 일부 데이터 유효성 검증 방법을 통해 Layer 1 체인을 검증할 수 있습니다. 검증 후 Layer 2 상태는 Layer 1 메인 체인에서 잠깁니다. 다양한 데이터 유효성 검증 방법에 따라 Rollup은 Optimistic Rollup과 ZK Rollup으로 더 세분화될 수 있습니다.

롤업 기록

사이드체인은 가장 초기의 레이어 2 솔루션 중 하나입니다. 이름에서 알 수 있듯이 사이드체인은 메인 체인(레이어 1)에 고정되어 있고 자체 합의 모델과 블록 매개변수를 갖는 독립적인 블록체인입니다. 한 블록체인을 다른 블록체인에 고정하면 두 블록체인 간에 자산을 이동할 수 있다는 의미입니다. 더 빠르게 거래하고 싶을 때는 메인 체인에서 사이드체인으로 자산을 전송하고 사이드체인에서 거래할 수 있습니다. 완료되면 자산을 다시 메인 체인으로 전송합니다.

Plasma는 Lightning Network의 제안자 중 한 명인 Joseph Poon과 Ethereum의 창립자 Vitalik Buterin이 2017년에 제안한 Layer 2 확장 솔루션입니다. 사이드 체인의 진화입니다.

Plasma 체인은 Ethereum 외부에 구축된 독립적인 블록체인으로, 서브체인이라고도 하며, 나무의 가지와 마찬가지로 Ethereum은 줄기이며 루트 체인이라고도 합니다. 각 서브체인은 Ethereum에 사용자 지정 스마트 계약을 배포할 수 있으며, 이를 사용하여 다양한 비즈니스를 처리할 수 있습니다. Plasma 체인 위에 또 다른 계층의 서브체인을 구축하여 트리와 같은 Plasma 네트워크를 형성할 수 있습니다. Plasma의 작동 원리는 대규모 컴퓨팅 작업을 작은 작업으로 분할하여 각 서브체인에 할당하여 처리하는 것입니다. 처리된 결과는 계층별로 요약되어 상위 계층에 제출되므로 많은 수의 복잡한 계산을 빠르고 저렴하게 처리할 수 있습니다.

Plasma는 Plasma 체인에서 발생한 거래의 Merkle 루트를 제출하도록 요구합니다. 사용자가 자산을 Plasma 체인에서 루트 체인으로 다시 옮기려고 할 때, 사용자는 자산을 Plasma로 보낸 최신 거래의 Merkle 브랜치를 제출할 수 있습니다. 이를 통해 누구나 사용자의 Merkle 브랜치가 사기임을 증명할 수 있는 도전 기간이 시작됩니다. Merkle 브랜치가 사기인 경우 사기 증명을 제출할 수 있습니다. 루트 블록체인은 Merkle 루트만 추적하므로 메인 체인에서 발생하는 거래보다 훨씬 적은 데이터를 처리해야 하므로 루트 체인의 확장성이 향상됩니다.

Plasma는 규제되지 않은 Ethereum 사이드체인 기술입니다. 규제되지 않는다는 것은 Plasma 체인이 악의적으로 공격을 받거나 검증자가 악행을 저지르기 위해 공모하더라도 Plasma 체인의 자산은 안전하게 루트 체인으로 반환될 수 있다는 것을 의미합니다. 이는 또한 사용자 자산을 보호하기 위해 자체 보안 모델에 의존해야 하는 Plasma와 사이드체인의 가장 큰 차이점입니다. Plasma의 대표적인 솔루션은 Polygon 1.0(Matic)입니다.

하지만 Plasma에는 치명적인 결함이 세 가지 있습니다.

1. Plasma 체인은 운영자가 루트 체인에 Merkle 루트 커미트먼트를 게시하도록 요구합니다. 운영자는 데이터 가용성 공격을 수행할 수 있습니다. 즉, 체인에 특정 거래를 게시하는 것을 거부할 수 있습니다. 이 경우 사기 증명을 구축할 거래가 부족하여 사용자가 자산을 인출하지 못합니다.

2. 사용자가 Plasma 체인에서 자산을 인출하려고 할 때, 종료 거래 요청을 제출한 다음 도전 기간이라고 하는 일정 시간 동안 기다려야 합니다. 도전 기간 중 언제든지 모든 사용자는 종료가 무효하다는 증거를 제공하여 다른 사용자의 종료에 도전할 수 있습니다.

3. 사용자는 Plasma 체인의 모든 거래를 모니터링하고 검증하여 악의적인 노드 동작을 감지하고 적시에 종료해야 합니다. 그러나 거래 검증은 비용이 많이 들고 이 모니터링 요구 사항은 Plasma 체인에 참여하는 데 많은 오버헤드를 추가합니다.

Plasma의 단점으로 인해 Plasma는 2019년부터 개발 병목 현상에 빠졌습니다. 이때 ConsenSys의 Layer 2 확장성 연구자인 John Adler는 Optimistic Rollup 솔루션을 제안했습니다. 여전히 사기 증명을 사용하므로 주로 Plasma의 데이터 가용성 문제를 해결합니다.

반면, 비탈릭 부테린은 2018년에 블록 상태 변경의 유효성을 증명하기 위해 제로 지식 증명 기술을 선구적으로 도입했으며, 이는 ZK Rollup의 프로토타입이기도 합니다. 제로 지식 증명은 1980년대 초에 S. 골드와서, S. 미칼리, C. 라코프가 처음 제안했습니다. 이는 증명자가 검증자에게 유용한 정보를 제공하지 않고도 특정 주장이 옳다는 것을 검증자에게 확신시키는 능력을 말합니다. 즉, 증명자는 검증자에게 증명하고 그가 특정 메시지를 알고 있거나 가지고 있다고 믿게 하지만 증명 프로세스는 증명된 메시지에 대한 정보를 검증자에게 누출할 수 없습니다.

zk-SNARK(Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Arguments of Knowledge)는 널리 사용되는 일반적인 제로 지식 증명 체계입니다. 모든 컴퓨팅 프로세스를 여러 게이트 회로 형태로 변환하고 다항식의 일련의 수학적 속성을 사용하여 게이트 회로를 다항식으로 변환하여 비대화 증명을 생성합니다. 다양한 복잡한 비즈니스 시나리오에 적용할 수 있습니다.

하지만 zk-SNARK가 피할 수 없는 한 가지 요점은 중앙화된 신뢰할 수 있는 설정인데, 이는 신뢰할 수 있는 설정에서 여러 당사자가 각각 부분 키를 생성하여 네트워크를 시작한 다음 키를 파기한다는 것을 의미합니다. 신뢰할 수 있는 설정을 만드는 데 사용된 키의 기밀 정보가 파기되지 않으면 이 기밀 정보가 허위 검증을 통해 거래를 위조하는 데 사용될 수 있습니다.

2019년 Aztec 연구팀이 제안한 Plonk 알고리즘은 zk-SNARK의 보편성 문제를 해결했습니다. 즉, 신뢰할 수 있는 설정은 애플리케이션과 독립적입니다. 모든 애플리케이션을 만족시키는 데는 신뢰할 수 있는 설정이 하나만 필요합니다. 게다가 신뢰할 수 있는 설정은 임의로 업데이트할 수 있습니다. 신뢰할 수 있는 참여자가 한 명만 있으면 신뢰할 수 있는 설정의 보안을 보장할 수 있습니다. Plonk 알고리즘의 도입으로 ZK Rollup의 개발이 크게 가속화되었다고 할 수 있습니다.

롤업 트랙

Rollup 트랙을 살펴보면 현재 경쟁이 매우 치열합니다. 메인넷에서 출시된 Layer 2 Rollup 중에서 Optimistic Rollup이 여전히 TVL의 대부분을 차지하고 있습니다. 주된 이유는 Optimistic Rollup이 구현된 최초의 완전한 Rollup 솔루션이기 때문입니다. 그러나 ZK Rollups 기술이 성숙해짐에 따라 점점 더 많은 사람들이 ZK Rollups 생태계에 주목하고 참여하기 시작했습니다.

낙관적 롤업

낙관적 롤업은 대부분 거래가 유효하고 사기가 발견되면 도전과 롤백을 허용한다는 낙관적 가정에 의존합니다. 롤업의 레이어 1 계약은 레이어 2에서 제출한 새 상태를 직접 검증하지 않지만 제출된 각 새 상태에 대한 도전 기간을 준비합니다. 롤업은 모든 거래 정보를 메인 체인에 제출하고 공개하므로 누구나 상태 업데이트를 검증할 수 있습니다(특히 상태 업데이트가 자신의 지갑과 관련된 경우). 새 상태가 잘못된 경우 검증자는 잘못된 상태에 대한 사기 증명을 생성하여 도전 기간 동안 제출하여 잘못된 상태 업데이트를 무효화할 수 있습니다.

Optimistic Rollup의 대표적인 솔루션은 Arbitrum과 Optimism입니다.

Arbitrum은 2021년 9월에 공식 메인넷을 출시했으며 현재 가장 높은 TVL을 갖춘 레이어 2 프로토콜입니다.

현재 Arbitrum 생태계에는 Arbitrum One, Arbitrum Nova 및 Arbitrum Orbit을 포함한 세 가지 주요 네트워크가 있습니다.

• Arbitrum One은 현재 Arbitrum 생태계의 핵심 Rollup 체인입니다. 모든 거래 데이터는 메인넷 Ethereum에 저장됩니다. 우리가 일반적으로 언급하는 대부분의 L2 및 온체인 생태적 애플리케이션은 이 메인넷에서 실행됩니다.

• Arbitrum Nova는 게임, 소셜 애플리케이션, 고처리량 DApp 사용 사례를 위해 설계된 AnyTrust 기술 기반의 새로운 네트워크입니다. 네트워크 거래 데이터는 오프체인으로 저장되고 Data Committee DAC에서 관리합니다.

• Arbitrum Orbit은 개발자가 자체 체인을 배포하고 생성할 수 있도록 지원하는 레이어 3 네트워크를 구축하기 위한 오픈 소스 툴킷입니다. 개발자는 Orbit 툴킷을 기반으로 자체 Rollup 및 AnyTrust 체인(레이어 3)을 구축하고, 확장을 달성하기 위해 Arbitrum One 또는 Arbitrum Nova 중 하나의 체인을 결제 레이어로 선택할 수 있습니다.

Optimism은 2021년 8월에 메인넷을 출시했으며 현재 레이어 2에서 Arbitrum에 이어 두 번째로 큰 TVL을 보유하고 있습니다.

Optimism은 EVM 동등성을 달성합니다. Ethereum의 Solidity 스마트 계약은 추가 기능을 빌드하지 않고도 Optimisms Layer 2에서 실행될 수 있습니다. 개발자는 Optimism으로 원활하게 전환하여 애플리케이션을 개발할 수 있습니다.

OP Stack은 Optimism이 출시한 오픈소스 모듈식 툴킷으로, 데이터 가용성 계층, 실행 계층, 결제 계층, 거버넌스 계층 등을 포괄합니다. 개발자는 OP Stack 툴킷을 사용하여 자신의 필요에 따라 사용자 지정 계층 2 네트워크를 조립할 수 있습니다. 이러한 이유로 OP Stack은 Optimism에 슈퍼 체인이라는 개념을 도입했습니다. 슈퍼 체인은 OP Stack에 구축된 계층 2 블록체인(OP 체인이라고도 함) 그룹을 말합니다. 현재 Base, opBNB, Magi, Worldcoin과 같은 중량급 프로젝트를 포함하여 OP Stack에 구축된 수십 개의 계층 네트워크가 있습니다.

ZK 롤업

ZK Rollup은 제로 지식 증명 기술을 사용하여 오프체인에서 처리된 거래가 유효하고 정확한지 확인하여 더 높은 보안과 효율성을 제공합니다. 상태가 변경된 후 Rollup의 레이어 2 플랫폼은 상태 변경의 정확성에 대한 제로 지식 증명을 제공하고 상태 변경과 함께 메인 체인에 제출해야 합니다. 메인 체인의 계약은 상태 업데이트의 정확성을 확인하기 위해 증명을 검증합니다. Optimistic Rollup 솔루션과 비교할 때 ZK Rollup은 레이어 2 거래를 마무리하기 위해 긴 챌린지 기간을 설정할 필요가 없으며 챌린지 기간 동안 잘못된 상태 업데이트가 발견될 것이라는 가정에 의존할 필요도 없습니다.

대표적인 솔루션으로는 zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM, Scroll 등이 있습니다.

ZK Rollups는 기본 데이터를 공개하지 않고도 거래를 검증할 수 있는 제로 지식 증명을 기반으로 메인넷에서 라이브로 전환되는 최초의 zkEVM 프로젝트입니다. zkSync의 주요 기능 중 하나는 낙관적 전송을 사용하여 사용자가 Ethereum 블록체인에서 확인될 때까지 기다리지 않고도 거래를 보내고 받을 수 있다는 것입니다. 이를 통해 거래 시간이 크게 단축되고 거래 처리량이 높아집니다. 제로 지식 증명과 낙관적 전송을 사용하는 것 외에도 zkSync는 확장성과 보안을 개선하기 위해 여러 다른 기술을 활용합니다. 이러한 기술에는 여러 서명을 단일 서명으로 압축할 수 있는 서명 집계와 zkSync가 다른 블록체인 네트워크와 상호 작용하는 데 도움이 되는 다중 체인 지원이 포함됩니다.

StarkNet은 기본 데이터를 공개하지 않고도 사용자가 계산의 정확성을 증명할 수 있는 제로 지식 증명 시스템인 zkSTARK의 확장 솔루션을 사용합니다. 이를 통해 네트워크에서 더 큰 개인 정보 보호 및 보안을 제공하고 제3자를 신뢰할 필요 없이 복잡한 계산을 수행할 수 있습니다. StarkNet은 또한 블록체인을 여러 개의 작은 체인 또는 샤드로 분할하여 병렬로 처리할 수 있는 기술인 샤딩을 활용합니다. 각 샤드는 다른 샤드와 독립적으로 처리할 수 있으므로 처리량이 증가하고 트랜잭션 시간이 단축됩니다.

Polygon 2.0은 Polygon zkEVM이라는 ZK Rollups 기술을 출시합니다. 이 기술은 제로 지식 증명을 사용하여 Ethereum 블록체인의 확장성 문제를 해결하여 Ethereum 네트워크에서 거래를 더 빠르고 저렴하게 만들고, 이 구현은 언어 수준이 아닌 바이트코드 수준에서 호환됩니다.

Scroll은 Ethereum과 동일한 프로그래밍 언어와 스마트 계약을 지원하는 EVM 호환 ZK Rollup으로, 개발자는 코드를 수정하지 않고도 기존 애플리케이션을 Rollup 네트워크로 쉽게 마이그레이션할 수 있습니다.

요약하다

블록체인은 자체 성능 문제로 인해 현재 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 낙관적이고 제로 지식 기반 확장 솔루션은 블록체인의 성능 병목 현상을 해결하고 분산화와 보안을 희생하지 않고도 거래 속도와 처리량을 개선할 것으로 기대됩니다. 롤업은 계산을 오프체인으로 전송하여 블록체인의 처리량을 개선합니다. 즉, 많은 수의 거래를 롤업 블록으로 패키징하고 오프체인 블록에 대한 유효성 증명을 생성합니다. 레이어 1의 스마트 계약은 새로운 상태를 직접 적용하기 위해 증명만 확인하면 되므로 가스를 낮추고 온체인 보안을 높일 수 있습니다.

단기적으로 Optimistic Rollup은 일반적인 EVM 계산에서 승리할 가능성이 높은 반면, ZK Rollup은 간단한 지불, 거래 및 기타 특정 애플리케이션 시나리오에서 승리할 수 있습니다. 주된 이유는 Zk Rollup이 Optimistic Rollup보다 빠르고 효율적이지만 기존 스마트 계약이 레이어 2로 마이그레이션하는 쉬운 방법을 제공하지 않기 때문입니다.

그러나 최근 몇 년 동안 블록체인 및 프라이버시 컴퓨팅과 같은 신흥 기술 응용 프로그램의 개발 덕분에 제로 지식 증명 기술은 신뢰를 구축하는 데 중요한 기술이 되었습니다. 중장기적으로 ZK-SNARK 기술의 개선으로 ZK Rollups는 모든 시나리오에서 승리하고 Ethereum 확장 계획에 대한 최종 답변이 될 것입니다.

이 기사는 인터넷에서 발췌한 것입니다: Ethereum Layer 2 Rollup Wars

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원본 | Odaily Planet Daily 저자 | Asher 이번 달에 "돈을 탐하는 파티"가 열매를 거두기 시작했습니다. 먼저 Taiko 에어드랍이 있었고, io.net이 토큰 경제를 출시했으며, 커뮤니티는 zkSync가 이번 달에 토큰을 발행할 것이라고 추측했습니다(여기를 클릭하여 보기: 이번 달의 잠재적 핫 에어드랍 수집). 상호 작용을 지속하면 항상 이익이 있습니다. 오늘 Odaily Planet Daily는 자금 조달 조건, 프로젝트 인기 및 기타 측면을 기반으로 이번 주에 참여할 가치가 있는 두 가지 프로젝트를 정리했습니다. Succinct: 핵심 ZK 인프라 참여 이유 이미지 출처: 공식 Twitter Succinct는 제로 지식 증명 기술을 사용하여 블록체인 애플리케이션의 진위성과 신뢰할 수 없는 검증을 보장하여 시스템의 보안과 안정성을 개선합니다. 주요 기능으로는 진위성 보호, 신뢰할 수 없음, 확장성 등이 있습니다.