V God의 최신 장문의 에세이: 이더리움 L2와 트랜잭션 샤딩의 진짜 차이점은 무엇인가요?

2년 반 전, 저는 <엔드게임>이라는 글에서 블록체인의 미래 발전 경로가 기술적 관점에서 매우 유사해 보인다고 언급한 바 있습니다. 두 경우 모두 온체인에는 많은 수의 트랜잭션이 존재하며, 이러한 트랜잭션을 처리하려면 (1) 많은 연산과 (2) 많은 데이터 대역폭이 필요합니다.

일반 이더리움 노드(현재 제 컴퓨터에서 실행 중인 2TB 레스 아카이브 노드와 같은)는 강력한 소프트웨어 엔지니어링 기능과 버클 트리가 있어도 필요한 방대한 양의 데이터와 연산을 직접 검증할 수 없습니다. 대신, 'L1 샤딩'과 롤업 중심 솔루션 모두에서 계산을 검증하는 데는 ZK-SNARK를 사용하고, 데이터 가용성을 검증하는 데는 DAS를 사용합니다. L2 샤딩이든 롤업이든 DAS는 동일하며, ZK-SNARKs 기술도 동일합니다. 둘 다 스마트 콘트랙트 코드이자 프로토콜 기능입니다. 진정한 기술적 관점에서 보면 이더리움은 샤딩이고 롤업은 샤드입니다.

그렇다면 자연스럽게 둘의 차이점은 무엇일까요? 한 가지 차이점은 코드 버그의 결과입니다. 롤업에서는 토큰이 도난당하고, 샤딩에서는 합의가 깨집니다. 하지만 프로토콜이 안정화되고 공식적인 검증 기술이 개선됨에 따라 코드 버그의 영향은 점점 줄어들 것으로 예상합니다. 그렇다면 장기적으로 지속될 수 있는 두 솔루션의 다른 차이점에는 어떤 것이 있을까요?

실행 환경의 다양성

2019년에 저희는 이더리움의 실행 환경에 대한 아이디어를 논의했습니다. 기본적으로 이더리움은 계정(UTXO와 같은 완전히 다른 방법 포함), 가상 머신 작동 방식 및 기타 기능에 대해 서로 다른 규칙을 설정할 수 있는 다양한 '영역'을 갖게 될 것입니다. 이는 스택의 여러 부분에서 방법론적 다양성을 허용할 수 있지만, 이더리움이 여러 기능을 하나로 통합하려 한다면 달성하기 어려울 것입니다.

결국 저희는 더 야심찬 계획 중 일부를 포기하고 EVM만 유지했습니다. 그러나 롤업, 밸리디움, 플라즈마를 포함한 이더리움 L2는 궁극적으로 실행 환경의 역할을 한다고 할 수 있습니다. 현재 우리는 보통 EVM과 동등한 L2에 초점을 맞추지만, 이는 다른 많은 방법들이 가져다주는 다양성을 간과하고 있습니다:

• EVM 외부에 두 번째 WASM 기반 오라클을 추가하는 Arbitrum Stylus;
• Fuel은 비트코인과 유사하지만 더 기능적인 UTXO 기반 아키텍처를 사용합니다;
• ZK-SNARK를 기반으로 하는 개인정보 보호 스마트 컨트랙트를 중심으로 한 새로운 언어와 프로그래밍 형식화를 도입한 Aztec입니다.

EVM을 가능한 모든 형식화를 포괄하는 슈퍼 가상 머신으로 만들 수도 있지만, 이렇게 하면 각 기능의 효율성이 크게 떨어집니다. 이러한 플랫폼이 전문적으로 하는 일을 하도록 하는 것이 더 나을 것입니다.

보안 트레이드오프: 확장성 및 트랜잭션 속도

이더리움 L1은 매우 강력한 보안을 보장합니다. L1의 최종 블록에 포함된 데이터가 커밋되면, 전체 합의(극단적인 경우 사회적 합의 포함)는 데이터를 변경할 수 없고 이 데이터에 의해 트리거된 실행이 되돌리지 않으며 데이터에 계속 액세스할 수 있음을 보장합니다. 이러한 보안 보장을 달성하기 위해 이더리움 L1은 높은 비용을 기꺼이 감수합니다.

이 글을 쓰는 시점에서 거래 수수료는 상대적으로 낮습니다: 레이어 2 수수료는 거래당 1퍼센트 미만이며, L1에서도 기본 이더리움 송금 수수료는 1달러 미만입니다. 기술 발전이 충분히 빠르고 사용 가능한 블록 공간의 증가가 수요를 따라잡을 수 있다면 이러한 수수료는 앞으로도 상대적으로 낮게 유지될 수 있지만, 그렇지 않을 수도 있습니다. 소셜 미디어나 게임과 같은 많은 비금융 애플리케이션의 경우 0.01달러의 거래 수수료도 너무 높습니다.

하지만 소셜 미디어와 게임에는 L1과 같은 보안 모델이 필요하지 않습니다. 누군가 백만 달러를 들여 게임에서 패배한 기록을 취소하거나 트윗이 실제보다 3일 늦게 표시되도록 할 수 있다면 문제가 되지 않습니다. 따라서 이러한 애플리케이션은 동일한 보안 비용을 부담해서는 안 됩니다. L2 솔루션은 롤업부터 플라즈마, 유효성 검사에 이르기까지 다양한 데이터 가용성 방법을 지원함으로써 이를 달성합니다.

또 다른 트레이드오프는 L2에서 L2로의 자산 전송 문제입니다. 저는 향후 5~10년 안에 모든 롤업이 ZK 롤업이 될 것이며, 룩업 기능이 있는 비니우스나 서클 스탁과 같은 매우 효율적인 증명 시스템이 증명 집계 레이어와 결합되어 L2가 각 슬롯에서 최종 상태 루트를 제공할 수 있게 될 것으로 예상합니다.

하지만 현재는 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업을 복잡하게 혼합하고 서로 다른 증명 시간 창을 사용할 수 밖에 없습니다. 2021년에 실행 샤딩을 구현했다면 샤드를 정직하게 유지하기 위한 보안 모델은 ZK가 아닌 옵티미스틱 롤업이었을 것이고, 따라서 L1은 복잡한 온체인 사기 방지 로직을 관리해야 했을 것이며, 샤드 간 자산 전송을 위한 인출 시간은 일주일에 달했을 것입니다. 하지만 코드 버그와 마찬가지로 이 문제도 결국 일시적인 현상으로 끝날 것이라고 생각합니다.

트랜잭션 속도는 보안 트레이드 오프의 세 번째 측면이며, 더 오래 지속되는 측면입니다. 이더리움은 12초마다 블록을 생성하며, 과도한 중앙 집중화를 피하기 위해 더 빠를 수는 없습니다. 그러나 많은 L2는 블록 생성 시간을 수백 밀리초로 압축하는 방안을 모색하고 있습니다. 사용자는 일반적으로 자신의 트랜잭션이 블록에 포함될 때까지 평균 6~7초 정도 기다립니다(다음 블록에 포함되지 않을 수 있으므로 6초만 기다리는 것은 아닙니다). 이는 신용카드로 결제할 때 기다리는 시간과 비슷합니다. 하지만 많은 애플리케이션은 더 빠른 속도를 필요로 하며, L2는 이를 제공할 수 있습니다.

속도를 높이기 위해 L2에는 사전 확인 메커니즘이 있습니다: L2 검증자는 특정 시간에 디지털 서명이 포함된 트랜잭션을 포함할 것을 약속하고, 해당 트랜잭션이 포함되지 않으면 불이익을 받습니다. 스테이크슈어 메커니즘은 이 메커니즘을 더욱 확장한 것입니다.

이제 L1에서 이러한 모든 기능을 구현해 볼 수 있습니다. L1에는 '빠른 사전 확인'과 '느린 최종 확인' 시스템이 포함될 수 있습니다. 보안 수준이 다른 여러 샤드를 포함할 수도 있습니다. 하지만 이렇게 하면 프로토콜의 복잡성이 증가합니다. 또한, 대규모 또는 처리량이 많은 방식일수록 중앙화 위험이 높거나 더 강력한 형태의 '거버넌스'가 필요하므로 모든 작업을 L1에서 수행하면 합의에 과부하가 걸릴 위험이 있으며, 이는 프로토콜의 다른 부분에 영향을 미칠 수 있습니다. 이더리움은 L2를 통해 절충안을 제공함으로써 이러한 위험을 상당 부분 피할 수 있습니다.

조직과 문화를 위한 레이어 2의 이점

한 국가가 두 개로 분열되어 절반은 자본주의 국가가 되고 나머지 절반은 정부 주도의 국가가 되었다고 상상해 보세요(실제 시나리오와 달리 충격적인 전쟁의 결과가 아니라 어느 날 자연스럽게 국경이 생겼다고 가정해 보겠습니다).

자본주의 국가에서 레스토랑은 다양한 탈중앙화된 소유권, 블록체인, 투표권으로 구성됩니다. 정부 주도 국가에서는 모두 경찰서와 같은 정부 기관입니다. 첫날에는 큰 변화가 없을 것입니다. 사람들은 일반적으로 노동력과 인프라 같은 기술적 현실을 바탕으로 무엇이 효과가 있고 무엇이 그렇지 않은지 기존의 습관을 따를 것입니다. 그러나 1년 후에는 다양한 인센티브와 통제 구조가 행동에 큰 변화를 가져와 누가 들어오고 나가는지, 무엇이 건설되고 무엇이 유지되고 무엇이 버려지는지에 영향을 미치면서 큰 변화를 보게 될 것입니다.

산업 조직 이론은 정부가 관리하는 경제와 자본주의 경제의 차이뿐만 아니라 대형 프랜차이즈 기업이 지배하는 경제와 각 슈퍼마켓이 독립 기업가에 의해 운영되는 경제의 차이에 대해서도 많이 이야기합니다. L1 중심 생태계와 L2 중심 생태계의 차이점도 비슷하다고 생각합니다.

L2 중심 생태계로서 이더리움의 주요 장점은 다음과 같습니다:

• 이더리움은 L2 중심의 생태계이므로, 더 큰 이더리움 생태계의 일부이면서도 고유한 기능을 갖춘 하위 생태계를 독립적으로 구축할 수 있습니다.
• 이더리움 클라이언트만 구축하는 경우, 더 큰 이더리움의 일부가 되며, 혁신의 여지는 있지만 L2보다 훨씬 적습니다. 그러나 완전히 독립적인 체인을 구축하는 경우, 창작 공간은 방대하지만 공유 보안과 네트워크 효과의 이점을 잃게 됩니다. L2는 좋은 균형입니다.
• 확장성, 유연성, 속도를 달성할 수 있는 새로운 실행 환경과 보안 절충안을 시도할 수 있는 기회를 제공할 뿐만 아니라 개발자의 구축 및 유지 관리와 커뮤니티의 지원을 장려하는 인센티브 메커니즘도 제공합니다.

실제로 각 L2는 격리되어 있으므로 새로운 방법을 배포하는 데 허가가 필요하지 않으며, 모든 핵심 개발자에게 새로운 방법이 전체 체인에 대해 '안전'하다고 설득할 필요가 없습니다. L2가 실패하면 이는 여러분의 책임입니다. 이더리움 핵심 개발자가 이를 완전히 무시하더라도, 누구든 멋진 아이디어(예: Intmax의 플라즈마 방식)를 제안할 수 있으며, 계속해서 구축하여 결국 배포할 수 있습니다.

L1 기능과 프리컴파일은 이와 다릅니다. 이더리움에서도 L1 개발의 성공과 실패는 궁극적으로 우리가 원하는 것보다 정치에 더 많이 좌우되는 경우가 많습니다. 이론적으로 무엇을 구축할 수 있든, L1 중심 생태계와 L2 중심 생태계에서 생성되는 서로 다른 인센티브 메커니즘은 궁극적으로 실제로 구축되는 것, 품질 수준, 구축 순서에 심각한 영향을 미칩니다.

이더리움의 L2 중심 생태계는 어떤 도전에 직면해 있나요?

이러한 L2 중심 접근 방식은 L1 중심 생태계가 거의 같은 정도로 직면하지 않는 핵심 과제인 조정에 직면해 있습니다. 즉, 이더리움에는 많은 L2가 있지만, 어떻게 하면 여전히 '이더리움'처럼 느껴지게 하고, N개의 독립적인 체인이 되지 않고 이더리움의 네트워크 효과를 유지할 수 있느냐가 과제입니다. 현재 상황은 여러모로 만족스럽지 못합니다:

1. 크로스 체인에는 일반적으로 중앙화된 브리지가 필요하며, 이는 일반 사용자에게는 매우 복잡합니다. 옵티미즘에 토큰을 보유하고 있다면, 다른 사람의 아비트럼 주소를 지갑에 붙여넣어 자금을 이체할 수 없습니다.
2. 크로스체인 컨트랙트 지원은 개별 스마트 컨트랙트 지갑과 조직 지갑(DAO 포함)에는 적합하지 않습니다. 하나의 L2에서 키를 변경하면 다른 모든 L2에서도 키를 변경해야 합니다.
3. 탈중앙화 검증 인프라는 종종 부족합니다. 이더리움은 마침내 헬리오스와 같은 괜찮은 라이트 클라이언트를 갖추기 시작했습니다. 그러나 모든 활동이 L2에서 일어난다면, 각각의 중앙화된 RPC가 필요하며, 이는 무의미합니다. 원칙적으로 이더리움 블록 헤더만 있으면 L2용 라이트 클라이언트를 구축하는 것은 어렵지 않지만, 실제로는 이 점이 너무 덜 강조되어 왔습니다.

커뮤니티는 이 세 가지 영역을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 크로스체인 토큰 교환의 경우, ERC-7683 표준은 기존의 '중앙화된 브리지'와 달리 고정된 중앙화된 노드, 토큰, 거버넌스가 없는 새로운 제안입니다. 크로스체인 계정의 경우, 대부분의 지갑은 크로스체인 재생 가능한 메시지를 사용해 단기적으로는 키를 업데이트하고 장기적으로는 키스토어 롤업을 사용하는 방식을 취합니다. 스타크넷용 비어러스와 같은 L2용 라이트 클라이언트가 등장하기 시작했습니다. 또한, 최근 차세대 지갑의 사용자 경험이 개선되면서 사용자가 네트워크를 수동으로 전환하지 않고도 디앱에 액세스할 수 있게 되는 등 보다 기본적인 문제도 해결되었습니다.

그러나 L2 중심의 생태계는 조율에 있어 실질적인 어려움에 직면해 있다는 사실을 인정해야 합니다. 단일 L2는 조정을 위한 인프라를 구축할 자연스러운 경제적 인센티브가 없기 때문입니다. 소규모 L2는 혜택의 일부만 얻기 때문에, 대규모 L2는 자체 로컬 네트워크 효과를 강화하여 그 이상의 혜택을 얻을 수 있기 때문에 그렇게 하지 않을 것입니다. 모든 L2가 자기 자신만을 고려하고 더 넓은 이더리움 시스템과 연계하는 방법을 고려하지 않는다면, 앞서 설명한 도시 유토피아처럼 실패할 것입니다.

이 문제에 대한 완벽한 해결책이 있다고 말하기는 어렵습니다. 다만 생태계가 L1 클라이언트, 개발 도구, 프로그래밍 언어만큼이나 L2 인프라도 이더리움 인프라의 한 유형이며, 가치 있게 평가하고 자금을 지원해야 한다는 점을 더 완전히 인식해야 한다고 말할 수 있습니다. 프로토콜 길드가 있다면, 기본 인프라 길드가 필요할 수도 있습니다.

결론

다양한 공개 토론에서 'L2'와 '샤딩'은 종종 블록체인 확장을 위한 두 가지 상반된 전략으로 여겨집니다. 그러나 기반 기술을 연구하다 보면 딜레마를 발견하게 됩니다. 실제 기반 확장 방법은 완전히 동일하다는 것입니다. 데이터 샤딩, 사기 검증자 또는 ZK-SNARK 검증자, 또는 교차 롤업, 샤드 통신을 위한 솔루션 등 주요 차이점은 누가 이러한 구성 요소를 구축하고 업데이트할 책임이 있으며, 얼마나 많은 자율성을 가지고 있는가 하는 점입니다.

L2 중심의 생태계는 본질적으로 기술적 관점에서 샤딩이지만, 샤딩에서는 자신만의 규칙으로 자신만의 샤드를 구축할 수 있습니다. 이는 무한한 창의성과 많은 자율적 혁신으로 매우 강력합니다. 그러나 특히 조정 측면에서 몇 가지 중요한 과제도 있습니다. 이더리움과 같은 L2 중심 생태계가 성공하기 위해서는 이러한 도전과제를 이해하고 정면으로 해결하여 L1 중심 생태계에서 최대한 많은 이점을 얻고 두 세계의 장점에 최대한 근접해야 합니다.