비트코인 레이어2 롤업 솔루션에 대한 기술적 복잡성과 과제 탐구

저자: Haotian, 독립 연구원 출처: X, @tmel0211

이더리움에서 플라즈마에서 밸리디움, 메인스트림 롤업, 사이드체인에서 스테이트 채널, 클라이언트 측 검증에 이르기까지, 레이어2는 본질적으로 보안, 확장성, 탈중앙화 사이의 균형을 맞추는 트레이드오프 솔루션을 찾고 있습니다. 이를 바탕으로 ZK-Rollup과 최근 뜨거운 논쟁을 불러일으키고 있는 비스퀘어드네트워크 솔루션을 비교하여 DA 구현, 상호운용성, 보안 문제, 기타 기술 구현 측면에서 비트코인 레이어2의 차이점과 복잡성을 살펴보겠습니다.

연도별 비교를 돕기 위해 일련의 대응을 모호하게 '정의'하는 것부터 시작하겠습니다.

ETH 플라즈마 = BTC 상태 채널, ETH 밸리디움 = BTC 사이드체인, ETH 롤업 = BTC 클라이언트 검증.

이더리움 플라즈마는 비트코인 생태계 라이트닝 네트워크에 해당하며, 이는 BTC의 보안을 이어받지만, 현재 HTLC 컨트랙트는 소액 결제 방향; 이더리움 밸리디움 = BTC 사이드체인; 이더리움 롤업 = BTC 클라이언트 검증으로 제한되어 있다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 방향; 이더리움 밸리디움은 비트코인 생태계의 사이드 체인에 해당하며 확장성은 매우 강하지만 일련의 독립적인 합의로 인해 주류에서 항상 인정받는 것은 아닙니다; 이더 롤업 나는 클라이언트 검증, 보안, 확장성, 탈중앙화 기능의 비트코인 생태계에 해당하는 경향이 있으며, 이더 롤업은 또한 이로 인해 주류 초점 트랙이됩니다.

이더 ZK 롤업의 아이디어에 따라 비트코인 클라이언트 측 검증을 돌파구로 삼아 비트코인 레이어2 롤업 솔루션을 구축하는 방법은 무엇일까요? 비스퀘어드네트워크를 예로 들어보겠습니다.

1) 클라이언트 측 검증 부분 :

완전한 이더리움 ZK-Rollup에서 오프체인 링크는 다음과 같습니다. 시퀀서가 트랜잭션을 수집하고 일괄 처리하고, 메인 네트워크 콜데이터에 동기화된 ZK SNARK 증명과 머클 트리 및 기타 패키지를 생성한 다음, 체인은 증명자 시스템의 검증을 통해 ZK SNARK 증명 아래에 있으며, 최종 상태 차이가 메인 네트워크에 업로드되고, 메인 네트워크는 상태 루트의 루트를 기반으로 한 다음 콜데이터와 결합됩니다. 메인 네트워크는 스테이트 루트의 루트를 기반으로 콜데이터의 블록 데이터와 결합하여 데이터의 무결성과 일관성을 검증하고 최종적으로 최종 상태 확인을 완료합니다.

비스퀘어의 클라이언트 측은 크게 롤업 레이어와 DA 레이어의 두 부분으로 구성됩니다. 롤업 레이어의 워크플로는 크게 다음과 같습니다: 시퀀서가 트랜잭션을 수집하고 배치한 다음, 탈중앙화 스토리지 환경의 사본과 동기화합니다. 그런 다음 zkEVM을 사용하여 증명 증명을 생성하고, 동시에 트랜잭션 원시 데이터, 머클 트리, 비트코인 상태 및 기타 데이터를 애그리게이터 공동 증명으로 통합하여 B²노드의 DA 레이어에 동기화합니다.

2) 데이터 가용성 부분

이더 시스템에서 메인넷은 DA 기능을 롤업 체인으로 내보내고, 롤업은 이를 동기화합니다. 데이터를 콜데이터에 동기화하는 작업의 목적은 메인넷에 DA 검증 기능을 제공하기 위함입니다. 비트코인 메인넷에는 검증 기능이 없으므로 클라이언트 환경에 구축된 DA 레이어에서 DA 기능을 수행합니다.

DA 레이어의 B² 노드는 롤업 집계 데이터를 받아 회로를 컴파일하고 데이터를 압축하여 인스크립션으로 메인 비트코인 네트워크에 업로드합니다. 동시에 B²노드는 ZK 증명의 탈중앙화 검증을 위한 증명자 시스템을 실행하여 비트코인 커미트먼트를 생성하며, 이는 롤업 데이터 및 기타 집계된 데이터와 함께 인스크립션을 새기는 데 사용됩니다.

두 가지 질문이 있습니다.

1. 왜 셀레스티아와 같은 제3자 DA를 사용하지 않고 직접 구축하는 것을 선택하는가, 이는 비트코인 생태계의 특수성에 따른 것입니다. B²노드에는 비트코인 메인 네트워크에 새겨진 비문의 파싱과 인덱싱을 탈중앙화하기 위한 인덱서가 장착되어야 하며, 동시에 생성된 ZK 증명 컨퍼런스 커미트먼트가 메인 네트워크에 업로드되고, 비문을 새길 때 서킷 회로에서 데이터를 미리 컴파일하고 압축하여 메인 네트워크의 저장 공간 점유를 줄일 수 있도록 해야 합니다.

2, DA가 메인 네트워크에서 제공되지 않기 때문에 왜 모든 종류의 롤업 데이터가 인스크립션 형태로 메인 네트워크에 동기화되어야 하며, 이는 실제로 메인 네트워크에 위변조 방지 트랜잭션 기록을 유지하여 후속 챌린지 프로세스의 근거를 제공하게 됩니다.

3) 챌린지 부분

ZK-Rollup에서 메인 네트워크 롤업 컨트랙트는 콜데이터와 프로버의 패키지화된 데이터를 통해 메인 네트워크에 업로드할 수 있습니다. 메인 네트워크는 트랜잭션의 무결성과 일관성을 보장하기 위해 상태 차이 2차 검증을 수행하며, 이는 ZK 기술의 장점을 검증할 수 있는 기능입니다.

그러나 비트코인의 롤업 환경에서는 메인 네트워크의 검증 능력이 부족하기 때문에 일관성을 보장하면서 스낙스 데이터를 간결하게 압축하는 것이 ZK 기술의 가치의 본질이며, 오프체인 환경에서 시퀀서가 거래를 수집하는 과정에서 데이터 위변조가 있을 경우 전체 체인의 데이터는 다음과 같습니다. 오프체인 환경에서 시퀀서의 수집 과정에서 데이터 위변조가 있을 경우 체인 전체의 데이터가 가짜가 되며, 최종성 상태 확인은 가짜 데이터를 거부할 수 없으므로 '가짜' 행위에 대해 이의를 제기할 수 있는 메커니즘을 설계해야 합니다.

어떻게 할 수 있을까요? 비트브이엠에 대한 제 글에서 보시다시피, 비트브이엠은 비트코인이 튜링 완전 연산을 달성할 수 있는 이론적 해결책이지만, 미리 컴파일된 회로에서 비트코인 메인넷으로 TX를 전송하는 탭루트 트리 방식은 채굴자 수수료가 너무 많이 들어 실용적이지 않고, 비트브이엠의 구현을 차용할 경우 채굴자에게 너무 많은 비용이 든다는 단점을 가지고 있습니다. 비트브이엠의 구현 로직을 차용해 챌린지 메커니즘을 설계하면 상황이 달라질 수 있습니다.

챌린지 메커니즘은 메인넷의 UTXO에 BTC를 잠그고, 사용자가 BitVM의 형태로 레이어2 체인에 챌린지를 시작하면 비트코인 메인넷에 잠겨 있는 자산을 미리 가져갈 수 있습니다. 비트코인 메인 네트워크와 공개적으로 투명한 B²노드에 기록된 인스크립션과 기타 원시 데이터, 머클 트리, 커미트먼트 약속 등은 사용자가 챌린지를 시작하는 증거가 되며, 챌린지 결과 B²노드의 일련의 데이터와 메인 네트워크에 기록된 인스크립션 데이터 사이에 불일치가 있다는 것이 증명되면 해당 B²노드의 노드들은 의 노드는 메인 네트워크의 UTXO에 잠긴 자산을 잃게 될 뿐만 아니라 트랜잭션을 롤백하고 인덱서 및 기록 데이터를 다시 업데이트해야 합니다.

위에서 알 수 있듯이 비트코인 생태계 레이어2 롤업 체계는 상당한 기술적 복잡성과 특수성을 가지고 있습니다: 예를 들어 탈중앙화 스토리지를 기반으로 하는 클라이언트 검증 링크는 데이터를 역추적할 수 있도록 하단에서 생성된 모든 데이터를 보관하는 시퀀서이며, 또 다른 예로 체인 다운 환경에서 DA 링크의 체인 다운 환경을 구축하여 일련의 탈중앙화 데이터 검증 시스템을 구축하고, 커미트먼트 커미트먼트와 버닝 비문을 통해 DA 데이터의 일관성을 보장하는 것, 또 다른 예는 ZK 기술을 채택하더라도 보안을 보장하기 위해 개방적이고 투명한 챌린지 메커니즘을 갖춰야 한다는 것, 전체 프로세스는 탈중앙화, 보안, 확장성의 세 가지 상반된 점을 비교하여 공정한 솔루션을 얻어야 한다는 것 등입니다.

비트코인 메인넷은 검증할 수 없고 DA가 불가능하기 때문에, 롤업 체인의 투명성과 보안은 제한된 DA를 메인넷에 소각하는 비문과 BitVM 회로를 기반으로 하는 튜링 완전 챌린지 시스템 세트를 사용하여 달성할 수 있습니다. ZK 기술 + BitVM 챌린지 시스템으로 비트코인의 부족한 DA와 검증 기능을 보완할 수 있습니다.

이더리움 롤업도 여전히 존재하기 때문에 롤업 계약은 다중 계약 거버넌스 함정을 업데이트 할 수 있으며 보안을 보장하기 위해 100%가 될 수 없기 때문에, 우리는 실제로 상대적으로 투명하고 개방적인 계약 상호 작용 메커니즘 세트 앞에서 절대적인 BTC 합의 보안에 할 수 없다고 믿습니다. BitVM 기반의 투명하고 개방적인 챌린지 메커니즘은 기술적 구현이 너무 복잡하지만 논리는 의미가있는 것 같습니다.

요약하면, 비트 코인 레이어 2 이 ZK 기술 + 클라이언트 측 검증 + DA 비문 + BitVM 챌린지 패러다임 세트가 점차 시장에서 인식되면 새로운 비트코인 레이어2 롤업 라벨이 될까요?