합의 우선: ZK 시대의 파운데이션 레이어에 대해 다시 생각하기

저자: 크레인, 램비(아술라), 실브, 랜슬롯(하일) 출처: 베드램 리서치 굿오바, 골든파이낸스 번역

소개

지난 한 주 동안 이더리움 합의 레이어 로드맵에 대한 여러 제안이 있었습니다. 특히 저스틴 드레이크는 데브콘 2024의 강연에서 이더의 ZK 시대에 대한 비전을 제시했습니다. 빔 체인 또는 빔 포크로 알려진 이 기술은 더 짧은 슬롯 시간, 더 빠른 최종 결정성, 이더리움 합의의 '스나크화' 등 이더리움 배치에 대한 여러 가지 중요한 업그레이드를 구현합니다. 이 제안의 야심찬 목표와 이러한 변화의 일정에 대한 반응은 엇갈리고 있습니다. 그러나 이더 경제의 규모를 고려할 때, 이더를 신중하게 다루는 것이 얼마나 중요한지 인정해야 합니다. 이를 인정하면서 롤업 중심 생태계의 기본 레이어에서 가장 야심찬 미래가 어떤 모습일지 생각해보는 것도 유용할 것입니다. 이 글에서는 "과거를 위한 것이 아니라 미래를 위한 것"이라는 정신에 따라 ZK와 합의 연구의 발전을 활용하는 미래를 설명합니다.

우리는 먼저 기초적인 관점에서 기초 계층을 살펴본 다음 합의 연구의 핵심 개념을 살펴볼 것입니다. 마지막으로 이 연구가 차세대 기초 레이어 설계, 특히 ZK 메커니즘의 맥락에서 어떻게 적용될 수 있는지 살펴볼 것입니다.

기반 레이어

오늘날 대부분의 롤업은 중앙화된 시퀀서를 사용해 트랜잭션을 정렬하고 실행합니다. 시퀀서는 블록을 생성한 후 다른 사람들이 검증할 수 있도록 실행 증명을 생성하는 역할도 담당합니다. 실행을 검증하기 위해서는 제3자가 롤업의 상태 데이터와 실행 증명이 필요합니다. 상태 데이터와 증명은 일반적으로 데이터 가용성(DA) 계층에 게시되며, 상태 전환은 검증 계층(종종 결제 계층이라고 잘못 불림)에서 확인합니다.

초기에 이더리움은 롤업 중심의 로드맵을 개발하여 DA와 검증을 모두 수행하는 초기 기본 레이어가 되었습니다. 이더의 독특한 상태(즉, 이더에서 발행되는 많은 수의 가치 있는 자산)는 이더를 롤업을 위한 자연스러운 검증 또는 결제 레이어로 만들었습니다. 롤업은 이더를 기반으로 사용함으로써 이더의 보안성뿐만 아니라 유동성까지 물려받게 됩니다. 어쨌든 당시 시장에는 전용 결제나 DA 옵션이 없었습니다.

가장 많은 PoS 검증자와 블롭을 지원하는 이더는 오늘날과 같이 전문화된 레이어가 많은 세계에서도 DA 레이어로서 매우 안전한 옵션입니다. 또한, 이더리움의 자산군의 수와 시가총액은 계속해서 증가하고 있습니다. "결제"는 자산에 따라 다르므로, 강제 출금을 허용하는 롤업은 해당 자산을 발행한 체인에서 검증되어야 합니다. 롤업이 이더 발행 자산에서 강제 출구를 허용하려면 반드시 이더를 사용해 검증해야 합니다.

오늘의 이더는 다음과 같습니다:

하지만 특수 DA 및 결제 계층이 이더와 직접 경쟁하여 이러한 작업을 수행한다는 것도 사실입니다. 작업을 수행합니다. 예를 들어, 셀레스티아와 아이겐DA는 보안 모델은 다르지만 이미 훨씬 더 높은 DA 처리량을 제공하고 있습니다. 마찬가지로 이니티아는 예후 예측기, 통합 지갑 경험, 내장된 상호운용성을 제공함으로써 생태계 내에서 사용자에게 보다 원활한 경험을 제공하기 위해 (지난 몇 달 동안 이더 로드맵의 주요 포인트가 된) 검증 또는 클리어링하우스의 개념을 확장하고 있습니다.

이 모든 시스템은 이더와 동일한 형태를 취하며, 기본 계층은 데이터 가용성과 검증으로 세분화되고 각 계층은 각각의 운영을 위한 전용 허브 역할을 합니다:

새로운 설계의 핵심 인사이트는 DA 레이어와 검증 레이어를 최적으로 분리해야 한다는 것입니다. 블록체인의 원래 역할은 상호 신뢰하지 않는 두 거래 당사자 사이에 신뢰할 수 있는 제3자를 분산시키는 것이었습니다. 롤업 중심 시스템에서 기본 계층의 역할은 롤업 간에 분산된 신뢰할 수 있는 제3자의 역할을 수행하여 상호 운용성을 가능하게 하는 것입니다. 기본 계층이 롤업의 상태를 확인하면 다른 모든 롤업은 암묵적으로 기본 계층을 신뢰할 수 있습니다. 롤업 중심 설계의 또 다른 핵심 속성은 앱이 최악의 경우(베이스 레이어를 강제로 제거하여) 최종 검토 저항을 손상시키지 않으면서 평균적인 경우(다소 중앙화된 시퀀서를 통해) 사용자에게 트랜잭션 확인에 빠르고 저렴한 액세스를 제공할 수 있다는 것입니다.

데이터 가용성과 검증의 분리, 궁극적인 검열 저항성, 롤업 간의 상호운용성, 자산 발행을 제공하는 베이스 레이어의 핵심 기능에 대한 이해를 바탕으로 더 나은 베이스 레이어를 구축하는 방법을 추론해볼 수 있습니다. 현재 롤업은 몇 시간마다 상태 데이터를 베이스 레이어에 게시하는데, 이는 롤업 시퀀서가 제공하는 사전 확인이 이 기간 동안에만 베이스 레이어에서 수행된다는 것을 의미합니다. 이더넷 L1보다 데이터 처리량이 더 높은 베이스 레이어를 사용하면 롤업이 데이터를 더 자주 게시할 수 있어 롤업 사전 확인에서 베이스 레이어 확인까지 걸리는 시간이 단축되어 롤업의 보안이 향상됩니다. 마찬가지로, 더 빠른 속도로 검증하면 롤업 간의 상호 운용성이 빨라져 유동성 브리지와 마켓 메이커가 필요하지 않게 됩니다. 기본 레이어가 처리해야 하는 워크로드의 형태에 대한 구체적인 인사이트를 통해 처리량이 높고 롤업 간 통신이 빠른 기본 레이어를 구축할 수 있습니다.

통합 블록체인에는 종종 공격을 받는 DEX 풀과 같은 '핫 스테이트' 영역이 있습니다. 따라서 모든 참여자의 트랜잭션의 상대적 순서가 매우 중요합니다. 반면 롤업은 일반적으로 대부분 독립적인 상태 공간에서 작동하며, 대부분의 트랜잭션은 자체 롤업 내의 상태에만 영향을 미칩니다. 사용자가 롤업 간에 자산을 전송하거나 롤업이 서로 결합하는 경우와 같이 교차 롤업 상호 작용이 발생하지만, 이러한 상호 작용은 명시적이고 잘 정의되어 있으며 사전에 알려져 있습니다. 각 롤업의 트랜잭션 대부분은 분리된 상태에서 작동하고, 교차 롤업 트랜잭션은 특정 상호운용성 메커니즘을 통해 처리되므로, 베이스 레이어에서 모든 롤업 데이터를 엄격하게 전체 정렬할 필요는 없습니다. 대신, 롤업이 명시적으로 상호 작용하는 경우에만 정렬을 선택적으로 수행해야 합니다.

두 롤업은 상태 불일치 목록을 기본 계층에 게시하고 해당 상태 전환의 ZK 증명을

주: 롤업은 상태 차이 목록과 롤업 상태 전환에 대한 ZK 증명을 여기에 게시한다고 가정합니다.

여기의 핵심 인사이트는 트랜잭션 간의 인과관계를 중심으로 이루어지며, 방향성 비순환 그래프(DAG) 합의 모델을 중심으로 수행된 많은 작업을 뒷받침합니다. 일반적으로 DAG 알고리즘은 계산/처리가 병렬로 이루어질 수 있도록 의존성을 명시적으로 나타내려고 합니다. 이러한 아이디어를 바탕으로 더 높은 처리량과 더 낮은 지연 시간을 지원하기 위해 합의가 크게 완화되는 롤업 베이스 레이어가 등장할 것으로 예상됩니다.

롤업 상태의 자연스러운 구분은 모든 롤업 트랜잭션이 전체 주문을 따르도록 강제하는 것이 불필요한 오버헤드가 될 수 있음을 시사합니다. 델타나 하이레 같은 시스템은 도메인 간 자산 전송만 조정하면 롤업이 독립적으로 진행되도록 허용함으로써 이러한 통찰을 활용하고 있습니다. 하지만 이는 합의를 완전히 없애는 것이 아니라 합의가 꼭 필요한 부분을 개선한 것입니다. 혁신은 이러한 분류가 모든 거래에 걸쳐 전 세계적으로 적용되는 것이 아니라 실제로 필요한 경우에만 제한적으로 적용될 수 있다는 점을 인식하는 데 있습니다.

이 파티셔닝의 가장 큰 효과는 다른 롤업과의 컴포저빌리티를 희생하지 않고도 전문화된 실행 환경의 처리량을 증가시키는 우아한 롤업 솔루션을 만드는 것입니다.

컨센서스와 풀 오더링

더 자세히 알아보기 전에 오더링에 대해 살펴보겠습니다. 일반적으로 합의는 유효한 트랜잭션의 순서에 대한 네트워크 내 모든 노드의 합의입니다.

• 선형 블록체인은 모든 참여 노드가 거래의 전체 순서, 즉 완전한 선형 순서. 서로 관련이 없는 트랜잭션은 여전히 글로벌 순서에 깔끔하게 들어맞습니다.

• 반면 인과적 순서는 트랜잭션, 즉 출력에 의존하는 트랜잭션보다 먼저 발생하는 트랜잭션의 순서만 지정합니다. 인과 관계가 없는 트랜잭션은 서로에 대해 순서를 지정할 필요가 없습니다. 이를 부분 정렬이라고도 하며, DAG는 단순히 트랜잭션 집합 내에서 부분 정렬을 구현하는 데이터 구조입니다. 바이어스 오더링은 또한 DAG의 분리된 부분 간에 병렬 트랜잭션을 실행할 수 있는 문을 열어줍니다. 여기에는 모든 노드가 동의하는 단일하고 전역적인 트랜잭션 순서가 존재하지 않습니다.

완전한 오더링은 DAG 위에 구축할 수 있습니다. 동시 이벤트의 순서를 합의하기 위해서는 추가적인 합의 메커니즘이 필요합니다. 나르할 앤 터스크 프로토콜이나 수이의 미스틱티에서 새롭게 진화한 것이 그 예입니다.

DAG 내의 거래는 관련 없는 다른 거래와 독립적으로 유효성을 검사할 수 있습니다. 트랜잭션이 검증자 과반수의 인정을 받으면 유효한 것으로 간주됩니다. 트랜잭션을 블록 내에서가 아닌 개별적으로 확인하도록 허용하면 많은 트랜잭션을 동시에 제안하고 확인할 수 있으므로 트랜잭션 처리량을 크게 늘릴 수 있습니다. 이는 모든 검증자가 새로운 트랜잭션을 제안할 수 있는 단일 리더 합의를 일반화한 것으로 생각할 수 있습니다(주: 이는 단일 트랜잭션이 포함된 블록을 제안하는 것으로도 생각할 수 있습니다).

DAG에서 트랜잭션 검증이 작동하는 방식 요약:

• 사용자는 트랜잭션을 검증자 노드의 하위 집합에 브로드캐스트합니다. .

• 노드는 트랜잭션을 수신하면 먼저 그래프의 로컬 보기를 기반으로 트랜잭션이 현재 알고 있는 트랜잭션과 충돌하는지 확인합니다.

• 같은 금액의 지출 시도 등 충돌이 있는 경우 트랜잭션이 거부됩니다.

• 충돌이 없는 경우, 수신 노드는 네트워크의 다른 노드와 상호 작용하여 거래의 유효성에 대해 어떤 형태로든 합의에 도달합니다. 이러한 방법 중 하나는 서브샘플링으로, 한 노드가 다른 노드의 하위 집합을 샘플링하여 자신의 로컬 뷰에 따라 트랜잭션이 유효한지 여부를 묻는 쿼리 라운드를 여러 번 시작하는 것입니다. 샘플링된 노드에 긍정적인 응답 임계값이 있으면 쿼리 라운드가 성공한 것으로 간주되며 쿼럼 정족수에 도달했음을 나타냅니다. 이 샘플링 프로세스는 노드가 트랜잭션의 유효성에 대해 확신할 때까지 반복됩니다. 이 프로세스를 통해 노드는 글로벌 합의 없이도 트랜잭션 유효성에 대한 확률적 합의에 빠르게 도달할 수 있습니다. 반복적인 샘플링은 네트워크 전반의 합의를 보장하여 상충되는 트랜잭션이 동시에 승인될 가능성을 매우 낮춥니다.

서브샘플링 트랜잭션 인증

이것은 중요합니다. 다시 말하자면, 이 대화형 프로세스는 주어진 시간에 모든 노드가 정족수를 달성하기 위해 실행할 수 있으므로 합의에 이르는 여러 경로를 허용합니다. 어떤 의미에서 각 검증자 또는 복제본은 자체 블록체인을 실행하고 다른 노드와 주기적으로 동기화합니다. 조정하기 전에 여러 개의 서로 다른 블록체인을 발전시키는 이 아이디어는 (여전히 데이터 전파 및 정렬의 분리에 의존하는) Autobahn과 같은 비-DAG 설계에서도 탐구되었습니다. Autobahn에서는 각 검증자가 자체 트랜잭션 채널을 유지한 다음 동기화 중에 조정합니다. 이 백서에서 명시적으로 블록체인으로 언급되지는 않았지만, 저희는 이 채널이 블록체인에 매우 가깝고 동기화 과정이 여러 블록체인을 병합하는 것과 유사하다고 생각합니다.

파운데이션 레이어의 인과 관계

이제 인과 관계의 개념을 이해했으니, 이제 이 개념과 파운데이션 레이어의 관계를 정리해볼 수 있습니다. 앞서 언급했듯이 롤업은 일반적으로 자체 영구 분할된 상태의 상태 업데이트에 해당하는 상태 데이터 또는 상태 차이 목록을 게시합니다. 두 롤업에서 게시된 데이터는 데이터가 서로 교차하지 않기 때문에 '핫 상태'를 두고 경합하지 않습니다. 따라서 베이스 레이어에서 전역 정렬의 필요성이 완화됩니다. 또한 새 롤업 상태의 유효성을 검사하려면 이전에 게시된 롤업 상태의 유효성만 검사하면 됩니다. 그 결과, 베이스 레이어는 이러한 롤업 트랜잭션을 자유롭게 정렬할 수 있으므로 글로벌 정렬을 기다릴 필요 없이 서로 독립적으로 진행할 수 있습니다.

더 넓은 의미에서 롤업은 다음과 같아야 합니다. 비용에 대한 걱정 없이 데이터와 증명을 베이스 레이어에 자유롭게 게시할 수 있어야 합니다. 데이터가 네트워크를 통해 전파되면 베이스 계층의 검증자는 롤업 시퀀서가 게시한 증명을 검증합니다. 특정 수의 검증자가 증명을 검증하면 트랜잭션이 확정된 것으로 간주합니다. 이러한 시스템은 롤업이 베이스 계층을 통해 데이터가 전파되는 속도와 동일한 속도로 확인을 달성할 수 있게 해줍니다. 이론적으로는 시퀀서 사전 확인과 기본 계층 확인 사이의 시간도 단축할 수 있습니다.

위 시스템은 검증 가능한 애플리케이션의 미래로 실행 복제 대신 ZK 기반 실행 샤딩에 의존하고 있습니다.

두 롤업 간에 데이터를 이동하는 교차 슬라이싱 트랜잭션은 시퀀싱이 필요하지만 이 역시 부분적으로 이루어집니다. 예를 들어 자산 X를 롤업 A에서 롤업 B로 이동하려면 롤업 B에 입금 트랜잭션이 포함되기 전에 롤업 A에서 출금 트랜잭션의 정족수가 필요합니다. 베이스레이어의 빠른 확인은 동일한 생태계에 있는 롤업 간의 상호운용성을 안정적으로 보장하여 베이스레이어에 네트워크 효과를 창출합니다. 많은 수의 가치 있는 자산과 결합된 빠른 상호운용성은 잠재적인 롤업에 베이스 계층을 매력적으로 만들기에 충분할 수 있습니다. 요약하자면, 이러한 특화된 설계는 다음을 가능하게 합니다:

• 롤업 트랜잭션의 빠른 확인 시간.

• 롤업 간의 빠른 상호운용성(유동성 브리지나 마켓 메이커 필요 없음).

• 롤업 전용 DA 처리량.

• 롤업 전용 검증 도구(추가 증명 시스템).

요약: 기초 자산의 가치 축적

위 논의는 롤업을 위한 저렴하고 빠르고 안전한 기본 계층을 제공합니다. 그러나 현재 롤업 중심 로드맵에 대한 논의의 대부분은 롤업이 있을 때 이더와 이더리움의 가치 축적을 중심으로 이루어지고 있습니다. 베이스와 같이 사용자 관계를 맺은 L2는 블록 공간에 대해 프리미엄을 부과하고 DA 수수료의 형태로 수익의 일부만 이더로 돌려줄 수 있습니다.

롤업이 빠른 상호운용성을 위해 상태 데이터를 더 자주 게시할 수 있도록 허용함으로써 베이스는 마켓 메이커와 유동성 브리지에게 잃을 수 있는 일부 수익을 얻을 수 있습니다. 상호운용성이 개선된 시스템이 베이스 레이어에 가져다주는 가치는 전적으로 서로 통신해야 하는 롤업의 수에 따라 달라집니다. 롤업이 여러 애플리케이션의 요구를 충족시키지 못하는 환경에서는 베이스레이어의 가치가 더욱 분명하게 드러납니다. 애플리케이션은 단순히 기본 계층을 사용하여 상호 작용함으로써 컴포저빌리티를 달성할 수 있습니다. 애플리케이션은 컴포저빌리티를 희생하지 않고도 높은 처리량과 자체 공간에 대한 제어권을 확보할 수 있습니다.

베이직 레이어의 실행을 개선하여 네이티브 토큰의 가치 축적을 개선해야 한다는 주장도 있습니다. 이렇게 하면 베이스 레이어가 롤업과 경쟁하게 되어 롤업 중심 설계 원칙에 위배됩니다. 롤업 시퀀서를 교체하여 베이스 레이어 자산을 보호하는 안치 롤업을 구성하는 것이 강제성을 포함하는 또 다른 접근 방식(그리고 저희가 선호하는 접근 방식일 수도 있습니다)입니다. 원하는 경우, 베이스 레이어 검증자 세트가 롤업 시퀀서 세트의 역할을 할 수도 있습니다(검증자 세트가 동일할 필요는 없지만). 실제로 Devcon 2024에서 마틴 쾨펠만의 강연이 있은 후, 안치형 또는 네이티브 롤업에 대한 논의가 뜨거워지기 시작했습니다. 이더와 같은 생태계의 경우, 이더리움이 잃어버린 가치를 일부 회복할 수 있는 동시에 개발자들이 이더 레이어 1보다 훨씬 낮은 공약으로 롤업을 더 자유롭게 실험할 수 있게 해줄 것입니다.

결론

전반적으로, 저희는 ZK 시대가 이더리움과 블록체인 전반에 정말 흥미롭고 미래지향적인 미래를 보여줄 것이라고 믿습니다. 이 포스팅에서는 영지식 증명과 최첨단 합의의 결합이 롤업 중심 시스템에서 기초 레이어의 잠재적인 새로운 방향을 제시하는 방법에 대해 간략하게 설명합니다. 영지식 증명과 DAG 기반 합의 메커니즘에서 차용한 아이디어를 결합함으로써 롤업에 진정으로 최적화된 기본 레이어를 다시 상상할 수 있습니다. 합의는 모든 작업에 일률적인 요건이 아니라 실제로 상태가 공유되는 경우에만 적용되어야 합니다. 생태계가 모듈식 설계로 계속 진화함에 따라, 저희는 베이스 레이어 합의에 대한 보다 미묘한 접근 방식이 모듈식 블록체인의 표준이 될 것으로 기대합니다.

전반적으로, 저희는 여러 새로운 지원 기술이 이제 막 생산 단계에 접어들고 있다는 점을 고려할 때 베이스 레이어가 경쟁력을 유지하려면 이 기술을 채택해야 할 것으로 생각합니다.

더 큰 꿈을 꾸는 것을 두려워할 수 없습니다.