모듈성에 관한 기사: 블록체인 성능 병목 현상에 대한 플러그형 솔루션

출처:그리피스 아카데미

TL; DR

1. 모놀리식 블록체인은 데이터 저장부터 거래 검증 등 네트워크의 모든 수준을 독립적으로 수행하는 포괄적인 것으로 알려져 있습니다. 반면 모듈형 블록체인은 블록체인의 여러 기능을 독립된 모듈로 분리하여 특정 기능의 성능 지원과 원활한 사용자 경험을 제공할 수 있어 '불가능한 삼각형'의 문제를 어느 정도 해결합니다.

2. 이더는 스마트 컨트랙트를 지원하는 최초의 블록체인 플랫폼으로서 모듈식 설계를 위한 비옥한 토양을 제공합니다. 블록체인 기술이 발전함에 따라 비트코인 생태계도 향상된 개인 정보 보호, 더 효율적인 거래 처리 또는 향상된 스마트 계약 기능과 같은 고급 기능을 구현하기 위해 새로운 모듈을 추가함으로써 모듈화의 가능성을 모색하기 시작했습니다.

3. 모듈형 기술은 보다 "수프화된" 플러그형 제품 사고방식을 나타내며, 미래에는 레고 블록처럼 쉽게 서비스와 기능을 꽂고 뺄 수 있는 보다 유연하고 맞춤화된 블록체인 솔루션이 등장할 것입니다. 이러한 유연성 덕분에 개발자는 특정 애플리케이션 시나리오의 필요에 따라 블록체인 솔루션을 신속하게 구축하고 배포할 수 있습니다.

1. 모듈형 블록체인이란 무엇인가요

출처: celestia.org

모듈형 블록체인을 살펴볼 때는 먼저 모놀리식 블록체인의 개념을 이해하는 것이 중요합니다. 비트코인이나 이더리움과 같은 모놀리식 체인은 데이터 저장부터 트랜잭션 검증, 스마트 컨트랙트 실행에 이르기까지 네트워크의 모든 측면을 독립적으로 처리하는 포괄적인 것으로 알려져 있습니다. 이 과정에서 모놀리식 체인은 프로세스의 모든 측면에 관여하는 제너럴리스트의 역할을 수행합니다.

이더를 예로 들면, 성숙한 모놀리식 블록체인은 일반적으로 크게 네 가지 아키텍처로 나눌 수 있습니다:

• 실행 레이어(실행)

• 정산 레이어)

• 데이터 가용성 레이어(DA 레이어)

• 합의 레이어(합의 레이어)

다음 다이어그램은 블록체인의 장부를 야구 게임과 비교하여 각 레이어를 자세히 설명합니다. 볼 게임에 비유하여 아키텍처의 각 계층이 하는 일을 자세히 설명합니다.

이 비유를 통해 블록체인의 다양한 아키텍처가 어떻게 함께 작동하는지 보다 명확하게 이해할 수 있습니다. 모놀리식 블록체인은 모든 기능이 동일한 체인에서 실행되도록 중앙 집중화하는 반면, 모듈형 블록체인은 블록체인 시스템을 합의, 데이터 가용성, 실행 및 결제와 같은 특정 작업을 담당하는 여러 전문 구성 요소 또는 레이어로 세분화하는 새로운 유형의 블록체인 아키텍처입니다.

모듈형 블록체인은 각자의 분야에서 심층 분석과 기술 혁신에 집중하는 전문가 그룹과 같습니다. 이러한 집중을 통해 모듈형 블록체인은 특정 기능에서 뛰어난 성능과 사용자 경험을 제공할 수 있으며, 예를 들어 더 낮은 비용으로 더 빠른 트랜잭션 처리를 제공할 수 있습니다.

노드 아키텍처 측면에서 보면, 모놀리식 체인은 블록체인 전체에서 데이터 사본을 다운로드하고 처리해야 하는 풀 노드에 의존합니다. 이는 스토리지 및 컴퓨팅 리소스에 대한 높은 수요를 초래할 뿐만 아니라 네트워크의 확장 속도도 제한합니다. 반면 모듈형 블록체인은 블록 헤더 정보만 처리하면 되는 노드 경량 설계를 사용하므로 트랜잭션 속도와 네트워크 효율성이 크게 향상됩니다.

모듈형 블록체인의 가장 큰 장점은 유연성과 협업입니다. 비핵심 기능을 다른 전문가에게 아웃소싱하여 시너지를 창출함으로써 전반적인 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이러한 설계 철학은 레고 블록과 유사하여 개발자가 프로젝트의 필요에 따라 여러 모듈을 자유롭게 결합하여 다양한 솔루션을 만들 수 있습니다.

모놀리식 체인은 글로벌 제어, 보안, 안정성 측면에서 장점이 있지만 확장성, 업그레이드의 어려움, 새로운 수요에 대한 적응이라는 과제를 안고 있습니다. 반면 모듈형 블록체인은 높은 수준의 유연성과 사용자 정의가 가능하여 새로운 블록체인을 생성하고 최적화하는 과정을 간소화한다는 점이 특징입니다.

그러나 모듈형 블록체인은 고유한 도전 과제에도 직면해 있습니다. 복잡한 아키텍처는 설계, 개발, 유지보수 측면에서 개발자의 업무량을 증가시킵니다. 모듈형 블록체인은 신흥 기술로서 아직 포괄적인 보안 테스트와 시장 변동성을 거치지 않았으며, 장기적인 안정성과 보안성은 아직 더 검증되어야 합니다.

2. 왜 모듈형 블록체인인가

모듈형 블록체인 기술이 많은 관심을 받고 '미래 트렌드'로 예측되는 이유는 무엇일까요? 이는 블록체인 분야에서 유명한 '불가능한 삼각형' 이론과 밀접한 관련이 있습니다.

출처. chainlink

블록체인의 '불가능한 삼각형'은 블록체인 네트워크가 보안, 탈중앙화, 확장성이라는 세 가지 핵심 속성을 동시에 최적화하기 어렵다는 것을 의미합니다.

• 확장성은 네트워크가 대량의 트랜잭션을 처리하는 능력과 사용자 및 거래량이 증가함에 따라 효율적이고 비용 효과적으로 운영할 수 있는 능력과 관련이 있습니다. 일반적으로 TPS(초당 트랜잭션 수)와 지연 시간(트랜잭션이 확인되는 데 걸리는 시간)으로 측정됩니다.

• 보안은 블록체인 네트워크를 공격으로부터 보호하는 데 드는 비용과 난이도와 관련이 있습니다. 예를 들어, 비트코인의 작업증명 메커니즘은 공격자가 네트워크 연산 능력의 51% 이상을 보유해야 하며, 이더리움의 POS 메커니즘은 노드의 ⅓ 이상이 공모해야 합니다.

• 탈중앙성은 네트워크가 하나의 중앙 노드에 의존하지 않고 다수의 노드에 분산되어 운영된다는 사실을 설명하며, 노드가 많고 지역적으로 더 넓게 분산될수록 네트워크가 더 탈중앙화되어 있습니다.

임파서블 트라이앵글의 핵심 아이디어는 블록체인 시스템이 세 가지 특성을 모두 최적화하는 것이 매우 어렵다는 것입니다. 예를 들어, 많은 퍼블릭 체인 중 비트코인과 이더리움은 노드 분포가 넓고 노드 수가 충분하기 때문에 탈중앙화와 보안 측면에서 두각을 나타냅니다.

그러나 어느 정도의 확장성을 희생하여 거래 속도가 느려지고 거래 수수료가 높아지는데, 비트코인의 블록 아웃 시간은 약 10분, 이더의 TPS는 약 13이며 거래량이 급증할 경우 이더의 거래 수수료는 수백 달러에 달할 수 있습니다.

특화된 모듈에 다양한 기능을 할당하여 기존 퍼블릭 체인의 확장성 및 거래 비용 문제를 해결하는 모듈형 블록체인 기술이 등장한 것도 이러한 배경에서 비롯된 것입니다. 예를 들어 비트코인의 라이트닝 네트워크와 이더리움의 롤업 기술은 모두 모듈화 개념의 구체화입니다.

모듈형 블록체인의 장점은 계층화된 아키텍처로, 각 계층을 특정 요구에 맞게 최적화할 수 있다는 것입니다. 데이터 레이어는 데이터 저장과 검증에 집중하고, 실행 레이어는 스마트 컨트랙트 로직을 처리할 수 있습니다. 이러한 분리는 성능과 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 서로 다른 블록체인 간의 상호 운용성을 촉진하여 개방적이고 상호 연결된 생태계를 구축할 수 있는 기반을 제공합니다.

요약하자면, 모듈형 블록체인 기술은 기존 퍼블릭 체인의 한계를 해결할 수 있는 새로운 방법을 제공합니다. 이는 탈중앙화와 보안을 유지하면서 높은 확장성과 낮은 거래 비용을 달성하며, 이는 블록체인 기술의 광범위한 적용과 장기적인 발전에 매우 중요한 의미를 갖습니다.

3. 모듈형 블록체인 트랙-프로젝트 분석

모듈형 블록체인은 아키텍처 특징에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 이러한 유형 중 데이터 가용성 계층과 합의 계층은 상호 의존성이 긴밀하기 때문에 통합된 전체로 설계되는 경우가 많습니다. 이는 노드가 트랜잭션 데이터를 수신할 때 보통 블록체인 보안과 위변조의 핵심인 트랜잭션의 순서도 동시에 결정하기 때문입니다.

이 설계 원리를 바탕으로 모듈형 블록체인의 다양한 프로젝트를 각각 실행 레이어, 데이터 가용성 레이어, 합의 및 정산 레이어 측면에서 이해할 수 있습니다.

3.1 실행 레이어

블록체인 아키텍처에서 실행 레이어의 확장인 레이어 2 기술은 모듈형 블록체인의 개념을 구현한 것입니다. 이는 기본 블록체인 위에 오프체인 네트워크, 시스템 또는 기술을 구축하여 메인 체인의 확장성을 개선하는 역할을 합니다.

레이어 2 솔루션은 기본 블록체인의 보안과 탈중앙화 특성을 유지하면서 더 빠르고 비용 효율적인 트랜잭션 처리를 가능하게 합니다. 0xning이 만든 듄 대시보드에 따르면 이더리움 생태계에서 레이어 2 검증 및 청산에 소비되는 가스 비율은 평균 10% 미만으로, 사용자들이 거래 비용을 크게 절감하고 있음을 알 수 있습니다.

source: https://dune.com/0xning/ethereum-gas-war

롤업 기술은 현재 레이어 2의 가장 주류적인 솔루션이며, 그 핵심 개념은 "오프체인 실행, 온체인 검증"입니다.

오프체인 실행

롤업 모델에서는 트랜잭션이 오프체인에서 실행되고, 기본 블록체인은 스마트 콘트랙트의 거래 증명을 검증하고 원본 거래 데이터를 저장하는 역할만 담당합니다. 이러한 설계는 메인 체인의 연산 부담을 크게 줄이고 스토리지 요구 사항을 줄여 보다 효율적인 트랜잭션 처리를 가능하게 합니다.

비용을 더욱 절감하기 위해 롤업은 트랜잭션 패키징 기술을 사용합니다. 이는 물류에서 상품을 통합하는 것에 비유할 수 있는데, 각 품목을 개별적으로 보내면 배송비가 많이 듭니다. 롤업의 기술은 여러 거래를 하나의 '배송'으로 패키징하여 각 거래의 비용을 획기적으로 줄여줍니다.

온체인 인증

온체인 인증은 레이어 2 네트워크 보안의 핵심으로, 기본 블록체인의 잠재적인 불일치를 해결하기 위해 암호학적 증명을 제공해야 합니다. 현재 두 가지 주요 증명 메커니즘은 각각 낙관적 롤업과 ZK 롤업을 뒷받침하는 오류 증명과 유효성 증명입니다.

낙관적 롤업을 위한 오류 증명

낙관적 롤업은 명확한 오류 증거가 없는 한 모든 트랜잭션이 기본적으로 유효하다는 낙관적 가정을 사용합니다. 이 모델은 이의 제기 기간 동안 부정 증명(사기 증명)에 의존하며, 모든 네트워크 참여자는 스마트 콘트랙트의 상태에 이의를 제기하기 위해 증명을 제출할 수 있어 네트워크의 공정성과 투명성을 보장합니다.

L2BEAT에 따르면 현재 옵티미스틱 롤업 메커니즘을 사용하는 레이어 2는 Arbitrum, OP, Base, Blast 등 16개입니다.

Source. l2beat.com

ZK 롤업의 유효성 증명

낙관적 롤업과 달리 ZK 롤업은 모든 트랜잭션이 승인되기 전에 반드시 유효성 증명을 거치도록 요구함으로써 보다 신중한 접근 방식을 취합니다. 이 증명 메커니즘은 검증 과정과 유사하며, 레이어 2 네트워크의 모든 트랜잭션과 계산이 정확함을 보장합니다.

요약하면, 유효성 증명은 ZK 롤업의 초석이며, 각 트랜잭션 배치에 해당 증명이 수반되어야 하므로 기반 블록체인의 스마트 콘트랙트가 상태 변경을 검증하고 승인할 수 있습니다. 각 트랜잭션은 엄격한 유효성 검증을 통과해야 하므로 ZK 롤업은 노드 검증을 위해 제로 에러 결제 메커니즘을 제공합니다.

L2BEAT에 따르면, 현재 리네아, 스타크넷, zkSync 등 11개의 레이어 2가 ZK 롤업 메커니즘을 사용하고 있습니다.

Source. l2beat.com

3.2 데이터 가용성 레이어 및 합의 레이어

3.2.1Celestia

모듈형 블록체인 분야의 선구자인 셀레스티아는 본질적으로 데이터 가용성 레이어로, dApp과 롤업 개발을 위한 견고한 기반을 제공합니다. 셀레스티아의 데이터 가용성 및 합의 레이어에 배포함으로써 앱 개발자는 실행 로직을 최적화하는 데 집중하고 데이터 가용성 및 합의 메커니즘의 복잡성은 셀레스티아에 맡길 수 있습니다.

셀레스티아의 아키텍처는 모듈식 확장을 위한 다양한 솔루션을 제공하도록 설계되었으며, 세 가지 주요 아키텍처 유형이 있습니다:

1. Sovereign Rollup: 셀레스티아 데이터 가용성과 합의 레이어를 제공하는 반면, 결제와 실행 레이어는 각각의 소버린 체인에서 독립적으로 구현됩니다.

2. 정산 롤업(예: 세브모스 프로젝트): 셀레스티아가 제공하는 DA와 합의 레이어를 기반으로 세브모스는 정산 레이어 서비스를 제공하고, 애플리케이션 체인은 실행 레이어의 역할을 맡습니다.

3. 셀레스티움: 데이터 가용성 계층은 셀레스티아에서 처리하고 합의 및 결제 계층은 이더리움의 강력한 네트워크에 의존하며 앱 체인은 계속해서 실행 계층에 집중합니다.

셀레스티아는 데이터 스토리지 비용을 크게 절감하고 스토리지 효율성을 최적화하는 여러 혁신적인 기술을 채택하고 있습니다.

이레저 코드 기술

셀레스티아의 혁신 기술 중 하나는 이레저 코드를 사용하는 것입니다. 셀레스티아의 창립자 중 한 명인 무스타파 알바산과 비탈릭 부테린이 공동 집필한 "데이터 가용성 샘플링과 부정 증명" 논문에서 풀 노드는 블록 생성을 담당하고 라이트 노드는 블록의 검증을 담당하는 새로운 아키텍처 아이디어가 제안되었습니다. 수정 코딩 기술은 데이터 전송 과정에 중복성을 도입하여 최대 50%의 데이터 손실이 발생하더라도 원본 데이터 블록을 온전히 복구할 수 있도록 보장합니다.

이 메커니즘은 블록 데이터의 100% 가용성을 보장하기 위해 블록 생산자가 블록 데이터의 50%만 네트워크에 게시하면 된다는 것을 의미합니다. 악의적인 생산자가 블록의 1%를 조작하려면 실제로는 50% 전체를 조작해야 하므로 비용이 크게 증가합니다.

데이터 가용성 샘플링

셀레스티아는 몇 가지 주요 단계가 포함된 워크플로우인 데이터 가용성 샘플링(DAS)을 도입하여 블록체인 확장성 문제를 해결합니다.

1. 랜덤 샘플링: 라이트 노드는 매번 블록 데이터의 일부만 요청하는 여러 라운드의 무작위 샘플링을 수행합니다.

2. 점진적으로 증가하는 신뢰도: 라이트 노드가 더 많은 샘플링을 완료하면 데이터의 가용성에 대한 신뢰도가 점차 증가합니다.

3. 신뢰 임계값 도달: 라이트 노드가 샘플링을 통해 미리 설정된 신뢰 수준(예: 99%)에 도달하면 해당 블록의 데이터를 사용할 수 있는 것으로 간주합니다.

이 메커니즘을 통해 라이트 노드는 전체 블록의 데이터를 다운로드하지 않고도 블록의 데이터 가용성을 확인할 수 있어 블록체인 데이터의 무결성과 가용성을 보장할 수 있으며, 실행 상태가 아닌 데이터 가용성을 제공하는 데 중점을 둔 셀레스티아는 블록당 더 많은 샘플링된 데이터를 수용할 수 있는 공간을 확보함으로써 블록 생산성을 향상시켰습니다. 더 많은 데이터를 수용할 수 있게 되어 TPS(초당 트랜잭션 수)가 크게 증가했습니다.

3.2.2 EigenLayer

EigenDA는 안전하고 처리량이 많은 탈중앙화된 데이터 가용성 서비스이며, EigenLayer에서 최초로 출시된 액티브 검증 서비스(AVS)입니다. AVS는 이더넷에서 수천 명의 노드 운영자 중 일부 그룹인 노드 운영자가 자신의 업무(이더넷에서 합의 검증을 담당) 외에 추가적인 개인 업무(합의 검증이 필요한 롤업과 같은 네트워크에 서비스를 제공)를 맡고 EigenLayer가 커뮤니티에 서비스를 제공하는 데 사용하는 것으로 이해될 수 있습니다. (합의 검증이 필요한 롤업과 같은 네트워크 서비스), 따라서 추가 수익을 창출할 수 있습니다.

응답된 이더의 수가 증가하고 향후 더 많은 AVS가 아이겐레이어 생태계에 참여함에 따라 롤업은 아이겐레이어 생태계에서 거래 비용을 낮추고 보안 구성성을 높일 수 있게 될 것입니다.

이겐레이어는 이더 합의 레이어 위임자를 검증자로 활용하는 이더 기반 대체 프로토콜로, 이더의 보안성을 일부 활용하고 중앙화된 서비스 제공자나 자체 토큰의 신뢰 위험을 피하여 다른 프로젝트 당사자의 개발 장벽을 낮춥니다. 동시에 이더의 신뢰 네트워크를 강화하여 이더의 가치와 영향력을 높입니다.

아키텍처 측면에서 보면, EigenDA는 ZK 기술을 사용하여 레이어 2에서 제출한 상태 데이터를 검증하고, 합의를 보장하기 위해 이더리움 리스테이크에 의해 보안이 확보된 EigenDA 네트워크가 최종 확실성을 책임지며, 마지막으로 레이어 2의 상태 데이터가 메인 이더넷에 제출 및 저장됩니다. 따라서 아이겐DA는 셀레스티아와 같은 경쟁자라기보다는 메인 이더넷에서 DA 서비스의 검증 및 최종 결정성 측면을 담당하는 하청업체에 해당합니다.

3.2.3 Avail

Avail는 폴리곤 팀이 2023년 6월에 발표했습니다. 모듈형 블록체인 프로젝트로, 올해 3월 폴리곤에서 분리되어 별도의 법인으로 운영되고 있습니다. Avail는 현재 테스트넷을 운영 중이며 얼마 전 드래곤플라이와 사이버 펀드가 공동 주도한 4,300만 달러 규모의 시리즈 A 펀딩을 마감했습니다.

Avail의 핵심 아키텍처는 셀레스티아와 같은 각 블록체인에 DA 서비스를 제공하는 모듈형 데이터 가용성 레이어인 Avail DA, 코스모스의 IBC 프로토콜과 유사한 표준화된 크로스체인 메시징 프로토콜인 Avail 넥서스로 구성됩니다. Avail 넥서스는 코스모스의 IBC 프로토콜과 유사한 표준화된 크로스 체인 메시징 프로토콜로, 크로스 체인 간 상호 운용 가능한 작업을 제공합니다. Avail 퓨전은 다중 자산 서약을 위한 POS 합의를 도입하여 Avail 네트워크 전반에 걸쳐 안전한 합의를 제공하는 것을 목표로 합니다.

기술적인 측면에서 Avail DA는 케이트 다항식 약속을 사용하고, 사기성 증명을 방지하며, 대다수의 노드가 정직하다고 가정할 필요가 없고, 전체 노드 집합에 의존하지 않고 데이터를 사용할 수 있도록 합니다. 이는 허위 증명을 기반으로 하는 셀레스티아의 아키텍처와 다르므로 기술적인 측면이 근본적으로 다릅니다.

셀레스티아, Avail 및 기타 모듈형 데이터 가용성 블록체인 프로젝트의 등장으로 모듈형 DA 전쟁은 점점 더 치열해질 것이며, DA 레이어로서 이더의 기능이 전환되어 향후에는 "1강 다약"의 경쟁 양상을 보일 가능성이 높습니다.

3.3 정산 레이어

3.3.1 다이멘션

다이멘션은 코스모스 기반의 모듈형 블록체인입니다. 코스모스 기반의 모듈형 블록체인 플랫폼으로, 확장성 통합 기술이 내장되어 있어 롤앱 개발을 위한 깔끔한 프레임워크를 제공합니다. 다이멘션의 아키텍처에서 개발자는 비즈니스 로직 구현에 집중하고 롤업 개발 키트(RDK)와 전용 결제 레이어를 활용하여 애플리케이션별 롤업을 신속하게 배포할 수 있습니다.

다이멘션의 아키텍처는 롤앱과 다이멘션 허브의 두 가지 핵심 구성 요소로 이루어져 있습니다.< /p>

롤앱은 확장 가능한 집계 기술이 내장된 롤앱 개발을 위한 간단한 프레임워크를 제공하는 Cosmos 기반 모듈형 블록체인 플랫폼입니다.

롤앱은 롤업과 앱의 융합으로 다이멘션의 특정 애플리케이션 전용 고성능 모듈형 블록체인입니다. 롤앱은 디파이 플랫폼, 웹3.0 게임, NFT 마켓플레이스 등과 같은 탈중앙화 애플리케이션을 위한 전용 레이어 2 솔루션을 포함하여 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 이에 국한되지 않습니다.

롤앱에서 시퀀서는 로컬 트랜잭션의 유효성 검사, 분류, 처리에서 핵심적인 역할을 합니다. 블록이 패키징되면 이 데이터는 P2P 풀 노드로 전달되고 셀레스티아와 같은 롤앱이 선택한 데이터 가용성 네트워크에 온체인으로 게시됩니다. 셀레스티아로부터 응답을 받으면 시퀀서는 컨센서스 형성 및 결제를 위해 상태 루트를 다이멘션 허브로 보냅니다.

다이멘션 허브는 합의 및 결제 레이어의 기능을 담당하며 생태계의 중심 역할을 합니다. 롤앱으로부터 스테이트 루트를 받아 롤앱의 최종 거래 확인 및 정산 서비스를 제공합니다.

롤업은 이러한 설계를 통해 합의와 정산 작업은 다이멘션 허브에, 데이터 저장과 검증은 셀레스티아와 같은 DA 네트워크에 위임할 수 있습니다. 이러한 방식으로 롤업은 두 네트워크의 경제적 보안을 공유하면서 애플리케이션 자체의 실행 효율성과 사용자 경험을 개선하는 데 집중할 수 있습니다.

3.3.2 Cevmos

Cevmos라는 이름은 셀레스티아, EVMos, 그리고 CosmOS를 결합한 것으로, EVM 호환 롤업을 위한 결제 계층을 제공하기 위한 것입니다.

세브모스 자체가 롤업이기 때문에 그 위에 구축된 모든 롤업을 총칭하여 결제 롤업이라고 하며, 각 롤업은 기존 롤업 컨트랙트와 애플리케이션을 이더에 재배포하여 세브모스 롤업에 대한 최소한의 양방향 신뢰 브리지를 통해 마이그레이션 노력을 줄일 수 있게 해줍니다. 세브모스의 롤업은 데이터를 세브모스에 게시하고, 세브모스는 데이터를 일괄 처리하여 셀레스티아에 게시하며, 이더와 마찬가지로 세브모스는 롤업 프루핑을 수행하는 결제 레이어 역할을 합니다.

4. 비트코인 생태계의 모듈형 블록체인

오디널스 프로토콜의 부의 창출 효과와 비트코인 ETF의 승인 등 여러 긍정적인 요소들이 모여 비트코인 생태계에 새로운 활기를 불어넣고 있습니다. 시장의 관심이 비트코인 생태계로 빠르게 쏠리고 있으며, 기관 투자자들이 비트코인 생태계의 미래 발전에 대한 확신과 기대감을 드러내며 자본을 쏟아붓고 있습니다.

업계는 아직 비트코인 레이어 2의 정확한 정의에 대한 합의에 도달하지 못했지만, 이 글에서는 이더의 모듈형 블록체인 개념을 바탕으로 모듈성의 관점에서 비트코인 레이어 2를 구성할 수 있는 가능성과 방법을 살펴보고자 합니다.

4.1 비트코인에 모듈성이 필요한 이유는 무엇인가요?

이더리움 네트워크는 복잡한 탈중앙화 애플리케이션(DApp)을 지원하기 위해 기록 상태를 저장하고 검증할 수 있는 튜링 완전 스마트 컨트랙트 기능으로 잘 알려져 있습니다. 반면 비트코인 네트워크는 스마트 컨트랙트가 없는 무국적 네트워크이며, 시스템 설계의 불완전성은 다음 두 가지 주요 영역에서 비롯됩니다.

1. UTXO 계정 시스템의 한계

블록체인 세계에는 계정/잔고 모델과 UTXO 모델의 두 가지 주요 유형의 기록 보관 방식이 있습니다. 비트코인이 사용하는 UTXO 모델은 이더가 사용하는 계정/잔고 모델과 대조적입니다.

비트코인 시스템에서는 사용자가 지갑에서 계정 잔액을 볼 수 있지만, 사토시 나카모토가 설계한 비트코인 시스템에는 실제로 잔액이 포함되어 있지 않습니다. 소위 '비트코인 잔액'은 실제로는 미사용 거래 산출량(UTXO)을 기반으로 한 지갑 애플리케이션에서 파생된 개념으로, 비트코인 거래 생성 및 검증의 핵심입니다.

각 비트코인 트랜잭션은 입력과 출력으로 구성되며, 각 트랜잭션은 하나 이상의 입력을 소비(전송)하고 새로운 출력을 생성합니다. 이렇게 새로 생성된 출력은 향후 트랜잭션에서 소비되기를 기다리는 새로운 UTXO가 됩니다.

자산 전송 및 결제 기술을 위한 미니멀리즘 아키텍처인 UTXO 모델은 스마트 컨트랙트와 같은 복잡한 기능을 지원하도록 확장하기 어렵습니다.

2. 튜링이 완벽하지 않은 스크립팅 언어

비트코인의 스크립팅 언어는 루프와 조건부 제어문이 없기 때문에 모든 유형의 연산을 지원하지 않으며, 이는 튜링이 완벽하지 않다는 것을 의미합니다. 이 기능은 해킹을 줄이고 네트워크의 보안을 개선하는 데 도움이 되지만, 복잡한 스마트 콘트랙트를 실행하는 비트코인의 능력을 제한하기도 합니다.

비트코인 시스템의 불완전한 설계로 인해 더 복잡한 기능을 위해서는 외부 모듈식 확장에 의존하고 있으며, 현 시점에서 비트코인의 모듈화 필요성은 의심할 여지없이 이더보다 더 시급한 문제입니다. 생태계의 실행 계층, 데이터 가용성 계층, 합의 계층, 교차 체인 상호 운용성 계층과 같은 기능은 모두 모듈성을 통해 캡슐화되고 확장되어야 합니다.

4.2 비트코인 생태계의 모듈형 프로젝트 분석

4.2.1 실행 레이어 - 비트코인 레이어 2

Merlin

현재 비트코인 레이어 2 트랙에서 멀린 체인은 이미 수십억 달러에 달하는 가장 높은 TVL을 보유하고 있으며, 비트코인 생태계에서 가장 주목받는 프로젝트임에 틀림없습니다. 비트코인 레이어 2 네트워크인 멀린 체인은 다양한 네이티브 비트코인 자산을 지원하는 동시에 EVM과도 호환되어 비트코인과 이더리움 생태계에 대한 이중적인 접근 방식을 보여줍니다.

출처. https://defillama.com/chain/Merlin

멀린의 기능은 탈중앙화 예언 머신과 온체인 사기 방지 네트워크인 ZK-Rollup 네트워크를 중심으로 이루어집니다.

ZK-Rollup 네트워크

ZK-Rollups의 핵심은 영지식 증명을 사용하는 것입니다. 영지식 증명은 암호학의 암호화 방법으로, 한 당사자(증명자)가 다른 당사자(검증자)에게 어떤 진술이 옳다는 증명 이외의 정보를 공개하지 않고도 그 진술이 옳다는 것을 증명할 수 있습니다.

멀린 체인은 거래를 오프체인에서 처리하고 계산하여 비트코인 네트워크의 높은 거래 수수료와 네트워크 혼잡을 피합니다. 동시에 ZK 롤업은 여러 거래 증명을 일괄적으로 압축할 수 있으며, 비트코인 메인 체인은 여러 거래를 패키지로 묶은 단일 증명만 확인하면 되므로 메인 체인의 작업량을 크게 줄이고 거래 효율성을 개선할 수 있습니다.

탈중앙화 예측 네트워크

멀린의 탈중앙화 예측 네트워크는 DAC(데이터 가용성 위원회)와 같은 역할을 하며, 시퀀서가 완전한 DA 데이터를 체인에 충실하게 게시했는지 확인합니다. 네트워크의 탈중앙화된 특성은 누구나 충분한 자산을 담보로 예측 노드를 운영할 수 있는 POS의 형태를 취한다는 것입니다. 이 서약 메커니즘은 매우 유연하여 BTC, MERL과 같은 자산뿐만 아니라 리도와 같은 프록시 서약도 지원합니다.

온체인 사기 방지

멀린은 "낙관적 ZK 롤업" 메커니즘을 사용하는 BitVM이라는 아이디어를 도입했는데, 이는 모든 ZK 증명을 신뢰하고 오류가 있을 때만 주자가 호출된다는 기본값으로 간단히 이해할 수 있습니다. 이는 모든 ZK 증명을 신뢰하고, 오류가 발생할 때만 주자에게 불이익을 준다는 기본값으로 간단히 이해할 수 있습니다. 검증은 메인 비트코인 네트워크, 비트코인 체인에서 이루어지기 때문에 기술적 한계로 인해 ZK 증명 전체를 검증하는 것은 불가능하며, 특별한 경우에만 ZK 증명 계산의 특정 단계만 검증할 수 있습니다. 따라서 오프체인 검증 과정에서 ZKP의 계산 단계 중 하나에 오류가 있음을 지적하고 허위 증명을 통해 이의를 제기하는 방법밖에 없습니다.

4.2.2 데이터 가용성 레이어 및 합의 레이어

B² 네트워크

B² 네트워크는 실행을 위한 롤업 레이어(ZK-Rollup), 데이터 저장을 위한 데이터 가용성 레이어(B² Hub), 오프체인 검증을 위한 B² 노드, 최종 결제 레이어가 메인 비트코인 네트워크인 모듈식으로 설계되어 있습니다.

B² 네트워크의 ZK-Rollup 계층은 네트워크의 두 번째 계층 내에서 사용자 트랜잭션을 실행하고 관련 증명을 출력하기 위해 zkEVM 솔루션을 사용합니다. 롤업 계층은 사용자 트랜잭션을 제출하고 처리하며, DA 계층은 집계된 데이터의 사본을 저장하고 관련 제로 지식 증명을 검증합니다.

Source: https://docs.bsquared.network

B² Hub는 데이터 샘플링 기능을 지원하는 오프체인 DA 네트워크이며 모듈형 비트코인 확장 솔루션의 선구자로 여겨집니다. 셀레스티아의 디자인을 차용한 B² Hub는 데이터 샘플링 및 수정 코딩 기술을 도입합니다. B² 허브는 셀레스티아의 설계 단서를 차용하고 데이터 샘플링 및 삭제 기술을 도입하여 새로운 데이터를 다수의 외부 노드에 신속하게 배포하고 데이터 보존의 위험을 최소화합니다. 또한 B² 허브의 커미터는 DA 데이터의 스토리지 인덱스와 데이터 해시를 비트코인 체인에 업로드하여 공개적으로 접근할 수 있도록 합니다.

출처: https://blog.bsquared.network

B² 네트워크의 향후 계획에 따르면, EVM과 호환되는 B² 허브는 여러 비트코인 레이어 2의 오프체인 검증 및 DA 레이어가 되어 비트코인 체인 아래 기능적 확장 레이어를 형성할 것으로 예상됩니다. 비트코인이 자체적으로 많은 애플리케이션 시나리오를 지원할 수 없다는 점을 고려할 때, 기능 확장 레이어를 오프체인에 구축하는 접근 방식은 레이어 2 생태계에서 점점 더 일반적인 현상이 될 것입니다.

비트코인을 위한 최초의 모듈식 제3자 DA 레이어인 B² 허브는 다른 비트코인 레이어 2가 비트코인 메인 체인을 최종 결제 레이어로 활용하고 비트코인의 보안을 계승하도록 도울 수 있으며, 이는 비트코인 네트워크의 확장을 촉진하고 애플리케이션의 다양성을 향상하는 데 도움이 될 것입니다.

5. 요약

"모듈이 미래다"라는 슬로건은 점차 개념에서 현실로 옮겨가고 있습니다. 유연성과 확장성을 갖춘 모듈형 블록체인 기술은 차세대 탈중앙화 애플리케이션을 구축하기 위한 탄탄한 기반을 제공합니다. 이 기술을 통해 개발자는 특정 요구에 따라 다양한 모듈을 선택하고 결합하여 보다 효율적이고 안전하며 유지 관리가 쉬운 블록체인 솔루션을 만들 수 있습니다.

모듈형 블록체인의 등장은 플러그형 제품에 대한 보다 '수프화된' 접근 방식을 의미합니다. 이러한 사고 방식에서 블록체인은 더 이상 폐쇄적인 시스템이 아니라 레고 블록처럼 서비스와 기능을 쉽게 연결하고 분리할 수 있는 개방적이고 확장 가능한 플랫폼으로 간주됩니다. 이러한 유연성 덕분에 개발자는 특정 애플리케이션 시나리오의 필요에 따라 블록체인 솔루션을 신속하게 구축하고 배포할 수 있습니다.

이더리움 생태계에서 시작된 모듈형 기술은 비트코인 생태계에서 그 존재감을 드러내며 암호화폐 업계의 다양한 트랙에서 그 존재감을 드러냈습니다.

예를 들어, "관계형 데이터베이스" 기술을 사용하는 모듈형 퍼블릭 체인인 크로미아는 마이 네이버 앨리스, 체인 오브 얼라이언스 및 게임 분야의 다른 게임과 파트너십을 맺었습니다. RWA 회로에서 크로미아는 이미 여러 프로젝트에서 채택한 레저 디지털 자산 프로토콜을 만들었습니다.

AI 분야에서 CARV는 AI 및 웹3 게임을 위한 모듈식 데이터 레이어를 전문적으로 구축하며, 신뢰할 수 있는 실행 환경(TEE) 및 영지식 증명과 같은 기술을 활용하여 데이터 처리 중 개인 정보 보호 및 보안을 보장합니다.

모듈형 블록체인 기술이 계속 발전하고 적용 분야가 확대됨에 따라 이 기술이 다양한 산업에 더 많은 혁신적 가능성을 가져올 것으로 예상됩니다. 비트코인의 탄생부터 오늘날 모듈형 블록체인의 광범위한 사용에 이르기까지, 우리는 블록체인 기술이 단일 디지털 화폐 애플리케이션에서 복잡하고 다양한 애플리케이션을 지원하는 생태계로 진화하는 과정을 목격해왔습니다. 앞으로도 모듈형 블록체인은 계속해서 기술 발전을 주도하며 보다 개방적이고 유연하며 안전한 디지털 세상을 구축하기 위한 토대를 마련할 것입니다.

참고자료

[1]https://www.panewslab.com/zh/articledetails/qn9zbgmj.html

[2]https://www.chaincatcher.com/article/2115788

[3] https://celestia.org/what-is-celestia/

[4]https://paragraph.xyz/@tokensightxyz/eigenda-a -cryptoeconomic-analysis

[5]https://research.web3caff.com/zh/archives/14476?ref=1& ref=852

[6]https://docs.bsquared.network/architecture

[7]https://web3caff.com/zh/archives/89022

[8]https://blog.chain.link/blockchain- scalability-approaches-zh/#post-title

[9]https://web3caff.com/zh/archives/33958

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[10]https://web3caff.com/zh/archives/90232

[11]https:/. /www.theblockbeats.info/news/50536