블록체인 롤업이란?

Ledger의 임무는 사용자의 디지털 자산을 안전하게 보호할 뿐만 아니라 관련 교육을 통해 사용자가 암호화폐의 장점을 최대한 활용할 수 있도록 하는 것입니다.

블록체인 롤업이 이해가 되지 않는다면 이 글이 도움이 될 것입니다. 이 글에서는 블록체인 롤업에 대해 알아야 할 모든 것을 설명해 드립니다.

이더리움은 사용자, 가치, 네트워크가 관리하는 전체 데이터 양 측면에서 기하급수적으로 성장해왔습니다. 스마트 계약의 구현과 2021년 암호화폐 사용량이 대폭 증가하면서 이더리움의 성장을 더욱 가속화했습니다.

State of the Dapps에 따르면 현재 존재하는 약 4,000개의 디앱 중 약 3,000개의 탈중앙화된 애플리케이션이 이더리움에 구축되어 있습니다. 이더리움은 또한 디파이 시장을 지배하고 있습니다. 실례로 전체 생태계의 총 216개의 디파이 프로젝트 중 191개나 되는 디파이 프로젝트가 이더리움 네트워크를 기반으로 운영되고 있습니다. 세계에서 두 번째로 큰 이 암호화폐는 NFT 프로젝트와 NFT 트랜잭션에 가장 많이 사용되는 네트워크이기도 합니다.

그러나 이더리움 사용량 증가로 인해 처리량이 한계에 도달했고, 결국 네트워크 정체로 이어졌습니다. 수많은 경쟁 코인이 등장하게 된 주요 원인은 이더리움 트랜잭션의 처리 속도가 느려졌기 때문이었습니다.

이더리움 및 기타 블록체인의 확장성에 대한 필요를 충족하기 위해 레이어 2 확장 솔루션이 등장했습니다. 롤업은 레이어 1 메인넷의 트랜잭션 처리 속도를 개선해주는 확장 솔루션 중 하나입니다. 이 글에서는 롤업의 개념과 그 작동 원리에 대해 설명하겠습니다.

블록체인 롤업

이더리움의 일반 블록은 제한된 양의 데이터만 저장할 수 있습니다. 이더리움에 구축된 애플리케이션과 사용자의 수가 점점 더 증가하고 있기 때문에 네트워크 트래픽도 증가합니다.

이더리움 블록마다 공간이 한정돼 있기 때문에 네트워크가 트랜잭션을 처리하는 데 더 많은 시간이 소요됩니다. 메인넷은 가장 높은 가스비를 입찰한 몇 개의 선택된 트랜잭션을 우선으로 처리하기 때문에 다른 트랜잭션은 기다려야 합니다.

이더리움 메인넷에 트랜잭션과 데이터라는 두 가지 유형의 정보를 게시할 수 있습니다. 트랜잭션 정보의 저장과 온체인에서의 처리는 메인넷에 부담을 줄 수 있습니다. 반면에, 트랜잭션에서 발생하는 데이터는 네트워크에 부담이 덜 하며, 트랜잭션 수에 관계없이 동일하게 유지됩니다. 이는 금액에 관계 없이 수표의 무게는 동일한 것과 같은 이치입니다.

따라서 전체 트랜잭션을 저장하고 처리하는 대신 여러 트랜잭션을 포함하는 데이터를 저장할 수 있습니다. 오프체인에서 트랜잭션을 처리하고 결과 데이터를 메인넷에 제출하는 것만으로도 네트워크가 더 많은 트랜잭션을 처리하는 데 도움이 됩니다. 이러한 방식은 두 가지 이점이 있습니다. 오프체인 처리가 메인넷에 대한 부담을 줄인다는 것과 여러 트랜잭션을 단일 데이터로 만들 수 있다는 것입니다.

블록체인 롤업은 여러 트랜잭션을 ‘롤업’하거나 컴파일해 단일 데이터로 만들고, 이를 이더리움 메인넷에 제출합니다. 또한 메인넷에서 트랜잭션은 분리해 오프체인에서 처리한 뒤 단일 데이터로 변환해 이더리움 메인넷에 다시 제출합니다. 이 때문에 롤업은 ‘오프체인 확장 솔루션’이라고도 불립니다.

롤업은 단일 데이터로 더 많은 트랜잭션을 처리 및 제출함으로써 이더리움의 확장성 향상에 중요한 역할을 하고 있습니다. 보안 모델이 서로 다른 두 가지 유형의 블록체인 롤업이 있습니다. 각각의 유형을 알아 보겠습니다.

ZK 롤업

ZK 또는 영지식 롤업은 계산 및 저장을 오프체인으로 이동해 처리하는 방식으로 이더리움 메인넷 확장을 지원합니다. ​​ ZK 롤업 체인은 이더리움 블록체인 위에 구축된 오프체인 프로토콜입니다.

ZK 롤업은 수천 개의 트랜잭션을 단일 배치로 묶어서 레이어 2 프로토콜에서 실행할 수 있습니다. . 또한 처리된 트랜잭션의 정확성을 확인하기 위해 ‘유효성 증명’을 생성합니다. 그리고 최종적으로, 최소한의 요약 데이터를 메인넷에 제출합니다. 이제 ZK 롤업의 두 가지 유형에 대해 설명해보겠습니다.

ZK-SNARK

ZK-SNARK는 Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge(간결한 비상호적 영지식 증명)의 약자입니다.

ZK-SNARKS에서 인증인과 증명인은 특정 롤업의 모든 트랜잭션을 검토하고 트랜잭션을 오프체인에서 인증합니다. 인증인은 증명인에게 트랜잭션의 유효성을 확인하도록 반복적으로 요구합니다. 트랜잭션이 합법적이라고 판단되면, 해당 트랜잭션에 대한 ‘유효성 증명’을 레이어 1 이더리움에 제출하게 됩니다.

일부 작업을 ZK-SNARK 체커에 덜어냄으로써 이더리움은 더 많은 트랜잭션을 처리할 수 있게 됩니다. ZK-SNARK는 작은 증명 크기와 상수 시간 검증으로 잘 알려져 있습니다.

ZK-SNARK 약자의 각 용어를 알아보겠습니다.

ZK – 영지식 이는 트랜잭션의 유효성 외에 추가적인 정보는 필요하지 않다는 뜻입니다.

S – 간결성 증명 크기가 작아 트랜잭션을 빠르고 쉽게 처리할 수 있다는 의미입니다. ZK-SNARK의 이러한 특징으로 인해 이더리움이 더 많은 트랜젹션을 처리할 수 있게 됩니다.

N – 비상호적인 환경 작업이나 트랜잭션을 확인하는 사람들과의 상호작용이 필요하지 않다는 뜻입니다.

ARK – 지식에 대한 논증 이는 검사자가 제출한 유효성 증명(해당 트랜잭션이 합법적이라는)이 진실이라는 의미입니다. 이 부분은 ZK-SNARK 연산력의 품질을 나타냅니다.

ZK-SNARK는 트랜잭션의 보안과 개인정보 보호를 보장합니다. 그러나 양자 컴퓨팅 해킹이라고 불리는 특정 유형의 해킹에는 취약합니다.

ZK-STARK

ZK-STARK은 Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge(확장가능하고 투명한 영지식 증명)의 약자입니다. 주로 확장성을 중심으로 현재 StarkWare Industries에서 개발하고 있습니다.

ZK-STARK는 ZK-SNARK와 유사한 방식입니다. 또한 트랜잭션을 하나로 묶어 오프체인에서 검증하고, 유효성 증명을 생성하여 이더리움 메인넷에 제출합니다. 그러나 확장성과 투명성 측면에서 ZK-STARK가 주로 더 뛰어나기 때문에 ZK-SNARK의 보다 더 최신 버전이자 개선된 버전이라고 할 수 있습니다.

ZK-STARK 약자의 각 용어를 알아보겠습니다.

S – 확장성 이는 ZK-STARK가 ZK-SNAK보다 확장성이 더 뛰어나다는 의미입니다. 또한 한층 향상된 기술을 통해 ZK-SNARK보다 더 빨리 증명을 생성할 수 있습니다. 그래서 ZK-STARK가 확장성이 더 뛰어날 수 있습니다.

T – 투명성 이 부분은 ZK-SNARK와 ZK-STARK 사이의 가장 중요한 차이점입니다. 이 롤업 방식은 제 3기관에 대한 신뢰를 바탕으로 하지 않기 때문에 투명성 측면에서 ZK-SNARK보다 더 뛰어납니다.

ARK – 지식에 대한 논증 이 부분은 ZK-SNARK와 동일하지만 연산 방식이 다르고 신뢰 설정이 필요하지 않다는 차이가 있습니다.

ZK-STARK는 진보된 기술 덕분에 증명을 더 빨리 생성하지만, 증명 크기가 더 커서 ZK-SNAK보다 검증하는 데 더 많은 시간이 소요됩니다. 하지만 ZK-STARK는 확장성, 보안 및 투명성 측면에서 ZK-SNARK 보다 더 뛰어납니다.

또한 가스비의 24%만을 소비하는 것으로 추정됩니다. 이런 식으로 최종 사용자의 트랜잭션 실행 비용을 절감할 수 있습니다. ZK-STARK는 첨단 기술을 사용하지만 아직 초기 단계에 있으며 효율성을 입증하는 데 시간이 걸릴 수 있습니다.

옵티미스틱 롤업

또한 옵티미스틱 롤업은 트랜잭션을 오프체인으로 처리하고 ‘통화 데이터’라고 불리는 트랜잭션 데이터를 메인 체인에 제출합니다. 뿐만 아니라 압축 기술을 사용해 이더리움에 게시되는 데이터의 양을 줄일 수 있습니다. 이런 식으로 더 많은 트랜잭션을 처리하여 확장성 향상에 도움을 줍니다.

이 레이어2 확장 솔루션의 ‘옵티미스틱’이란 이름은 모든 트랜잭션이 기본적으로 유효하다고 긍정적으로 가정하는 데서 기인한 것입니다. 또한 이더리움 메인넷에 대한 모든 트랜잭션을 승인하는 역할도 수행합니다. 이를 통해 트랜잭션을 실행하고 데이터를 메인 체인에 제출하는 데 필요한 많은 시간과 노력을 절약할 수 있습니다.

이더리움에 옵티미스틱 롤업 배치가 제출되면 누구나 ‘이의 제기 기간(challenge period)’이라는 일정 기간 내에 트랜잭션에 이의를 제기할 수 있습니다.

ZK 롤업은 유효성 증명을 사용하는 반면, 옵티미스틱 롤업은 사기 증명(fraud proof)을 사용합니다. 이 사기 증명 메커니즘을 통해 불법 거래를 식별합니다.

트랜잭션이 올바르지 않고 불법인 것으로 판명되면 롤업 프로토콜에서 해당 트랜잭션을 재실행하고 롤업을 업데이트합니다. 또한 트랜잭션이 유효하지 않으면 그 블록 검증인은 페널티를 받게 됩니다.

이더리움의 스마트 계약을 통해 옵티미스틱 롤업의 운영을 제어합니다. 결국 이더리움 메인넷을 기반으로 보안을 유지할 수 있습니다. 그러나 정직한 검증인이나 노드가 부족하면 사기의 가능성은 증가할 수 밖에 없습니다.

옵티미스틱 롤업은 구현이 쉽고 ZK 롤업에 비해 비용이 적게 듭니다. 그 이유 중 하나는 ZK-SNARK의 경우 처리된 트랜잭션의 ‘유효성 증명’ 생성에 고급 하드웨어를 사용하기 때문입니다. 투명성 측면에서는 ZK-STARK과 옵티미스틱 롤업이 ZK-SNARK보다 투명성이 더 뛰어납니다.

확장 가능한 미래

블록체인 롤업은 이더리움 네트워크의 확장성을 향상시키기 위한 혁신적이고 필수적인 솔루션입니다. 또한 보안과 효율성 사이의 균형을 맞추는 방식에 따라 약간씩 차이가 나는 여러 반복 작업을 실행합니다.

블록체인 롤업 기술이 아직 초기 단계에 있기 때문에, 우리는 아직 이 솔루션의 잠재력과 영향력을 완전히 파악하지는 못한 상태입니다. 그러나 롤업의 존재 자체와 블록체인이 갖는 이슈의 해결을 목표로 하는 다른 솔루션이 여럿 존재한다는 사실만으로도 많은 것을 말해줍니다. 즉, 블록체인 생태계의 완성 단계는 아직 요원하다는 것입니다. 하지만 블록체인 기술을 효율적이고 확장 가능하게 만드는 노력에 대한 투자에 많은 이해관계자가 뛰어들고 있기 때문에 블록체인의 사용은 미래로 갈수록 더욱 다양하게 확대될 것입니다.

아는 것이 힘이다