비탈릭은 2024년 10월 14일 기고문에서 이더리움(ETH)이 출시된 이래 많은 중요한 변화를 겪었으며, 그 중 가장 주목할 만한 것이 '더 머지(The Merge)'라고 밝혔습니다. 이 사건은 이더리움이 작업 증명(PoW) 합의 메커니즘에서 지분 증명(PoS) 체제로 전환되는 장기적인 기대를 나타냅니다. 2024년 10월 현재, 이더리움은 PoS 시스템으로 2년간 운영되며 안정성, 성능 및 탈중앙화 강점을 보여주었습니다. 그러나 이 전환이 성공적이었음에도 불구하고 여전히 개선이 필요한 많은 영역이 있습니다. 이 보고서는 이더리움 PoS 설계의 미래 가능성을 탐색하며, 기술적 개선과 잠재적 발전 경로에 초점을 맞출 것입니다.
목차
Toggle더 머지: 이더리움 진화의 이정표
'더 머지'(The Merge)란 무엇인가?
비탈릭은 '더 머지'가 처음에는 이더리움이 PoW에서 PoS로 전환하는 핵심 변화를 의미했다고 설명했습니다. 이는 네트워크의 새로운 장을 열었습니다. 이더리움의 PoS 시스템은 그 이후 안정성과 효율성을 보여왔지만, 여전히 과제가 존재합니다. 현재 초점은 블록 최종 확인 속도 가속화, 검증자 진입 장벽 낮추기, 시스템 효율성 향상 등 PoS의 특정 기술적 특성을 개선하는 것입니다.
'더 머지' 이후에도 여전히 직면한 과제
PoS 전환이 성공적이었음에도 불구하고, 이더리움은 여전히 몇 가지 과제에 직면해 있습니다. 여기에는 블록 최종 확인에 너무 오랜 시간이 걸리는 문제와 검증자에게 32 이더리움(ETH)을 요구하는 높은 진입 장벽이 포함됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 노력이 진행 중이며, 동시에 이더리움의 핵심 원칙, 예를 들어 경제적 완결성 등을 유지하고자 합니다.
단일 슬롯 최종성(single-slot finality) 및 스테이킹 민주화
최종성의 문제는 무엇인가?
이더리움(ETH) 개발자들은 블록 최종 확인에 필요한 시간을 단축하는 것을 주요 연구 분야 중 하나로 탐구하고 있습니다. 현재 여러 epoch에 걸쳐 최종 확인을 달성하는 데 약 15분이 소요됩니다. 32 이더리움(ETH)의 높은 검증자 요구 사항 또한 더 많은 참여를 가로막는 큰 장벽입니다. 목표는 최종 확인 시간을 단일 블록 슬롯(slot) 내로 단축하고, 검증자 진입 장벽을 1 이더리움(ETH)으로 낮추는 것입니다.
(참고: 이더리움 블록에서 epoch은 검증자 활동이 발생하는 시간 범위를 나타내며, 1 epoch에는 32개의 슬롯이 있습니다. 각 슬롯은 12초 동안 지속됩니다. 따라서 1 epoch은 약 6.4분 동안 지속됩니다.)
딜레마
비탈릭은 이러한 목표, 즉 최종 확인 시간 단축과 스테이킹 요구 사항 감소를 동시에 달성하기 어렵다고 설명했습니다. 경제적 최종성(블록 롤백 비용을 높여 불가능하게 만드는 것)을 보장하기 위해서는 각 검증자가 블록에 서명해야 하며, 이로 인해 프로세스가 더 시간 소모적이 됩니다. 알고랜드(Algorand)와 같은 네트워크는 위원회 기반 최종성을 사용하지만, 이더리움에 이 방법을 성급하게 적용하면 51% 공격에 더 취약해질 수 있습니다.
잠재적 해결책 탐색
방안 1: 강력한 조치
한 가지 해결책은 서명 집계 프로토콜을 개선하여 이 과제를 해결하는 것입니다. 제로 지식 증명(ZK-SNARKs)과 같은 기술은 수백만 명의 검증자로부터 오는 서명을 더 효율적으로 처리할 수 있게 해, 이더리움이 탈중앙화를 유지하면서도 속도를 높일 수 있습니다.
방안 2: 궤도 위원회
궤도 위원회(Orbit Committees)는 최종 확인 책임을 더 작은 무작위로 선택된 검증자 그룹에 분산시켜 다른 해결책을 제공합니다. 이를 통해 노드 운영자의 부담을 줄이면서도 높은 수준의 경제적 최종성을 유지할 수 있습니다. 이는 이더리움의 안전성에 매우 중요합니다. 궤도 위원회는 더 큰 검증자 풀에서 중간 규모의 위원회를 선택함으로써 공격 위험을 낮추면서도 효율성을 유지합니다.
방안 3: 2계층 스테이킹 시스템
2계층 스테이킹 시스템은 다른 수준의 검증자를 도입하며, 더 높은 수준의 스테이킹을 한 검증자가 최종 확인에서 더 중요한 역할을 합니다. 이 방식은 검증자의 전반적인 부담을 줄이면서도 더 작은 검증자의 참여를 허용하지만, 잠재적인 집중화 리스크도 있습니다.
단일 슬롯 최종성: 가장 유망한 제안?
단일 슬롯 최종성의 작동 방식
단일 슬롯 최종성은 블록이 단일 슬롯(12초 이내) 내에 최종 확인되도록 허용할 것입니다. 이를 통해 사용자 경험이 크게 향상될 것입니다. 블록체인 롤백 가능성을 줄이고 거래 확인을 가속화함으로써 이더리움 프로토콜을 단순화할 것입니다. 이는 네트워크와 사용자 모두에게 이점이 될 것입니다. 이를 달성하려면 합의 메커니즘을 수정해야 하지만, 이를 통해 이더리움이 성능 중심 블록체인과의 경쟁에서 더 유리한 위치를 차지할 수 있습니다.
가장 유망한 제안들
단일 슬롯 최종성을 실현하기 위한 여러 제안이 나왔습니다. 서명 집계 개선에 초점을 맞춘 "Horn" 프로토콜과 검증자 효율성과 경제적 최종성 간의 균형을 모색하는 "Orbit SSF"가 그 예입니다. 이러한 제안의 목표는 이더리움의 탈중앙화를 유지하면서도 시스템을 더 빠르고 포용적으로 만드는 것입니다.
탈중앙화에 대한 우려 해결 방안
검증자 진입 장벽 낮추기
가장 중요한 목표 중 하나는 32 이더리움(ETH)의 최소 스테이킹 요구 사항을 낮추는 것입니다. 사용자가 1 이더리움(ETH)만으로 스테이킹할 수 있도록 허용함으로써, 이더리움은 참여의 민주화를 달성하고 개별 스테이커의 수를 늘릴 수 있습니다. 이 조치는 또한 대형 스테이킹 풀에 의존하지 않고 개인이 자신의 검증자를 운영할 수 있게 함으로써 네트워크의 탈중앙화를 더 높일 수 있습니다.
그러나 진입 장벽을 낮추고 최종 확인 속도를 높이면 노드 부담이 증가할 수 있어, 소규모 검증자가 네트워크에서 밀려날 수 있습니다. 따라서 포용성과 효율성 간의 균형을 찾는 것이 이더리움 PoS의 미래 성공에 매우 중요합니다.
이더리움의 미래: 합병 이후
단일 비밀 리더 선거(SSLE)
연구 분야 중 하나는 단일 비밀 리더 선거(Single Secret Leader Election, SSLE)입니다. 이 방법은 다음 블록 제안자의 신원이 사전에 공개되는 취약점을 해결하고자 합니다. 이 정보는 공격자가 검증자에 대한 서비스 거부(DoS) 공격을 수행하는 데 사용될 수 있습니다. SSLE는 블록 생성 전에 제안자의 신원을 숨김으로써 추가적인 보안 계층을 제공합니다.
더 빠른 거래 확인
이더리움 슬롯 시간을 단축하여 거래 확인 시간을 12초에서 4초로 줄이는 연구도 진행 중입니다. 더 짧은 확인 시간은 특히 탈중앙화 금융(DeFi) 애플리케이션과 Rollup에 유용하며, 이더리움을 더 효율적이고 탈중앙화된 네트워크로 만들 것입니다.
비탈릭은 PoS로의 전환이 이더리움에 있어 핵심적인 성과라고 생각하지만, 이 여정은 아직 끝나지 않았다고 말했습니다. 개발자들이 프로토콜을 계속 개선함에 따라, 시스템을 더 안전하고 효율적으로 만들며 더 광범위한 사용자 기반에 친화적이 되도록 하는 데 초점이 맞춰질 것입니다. 단일 슬롯 최종성, 궤도 위원회, SSLE와 같은 혁신을 통해 이더리움은 탈중앙화, 성능, 보안 과제에 대응하면서도 선도적인 블록체인 네트워크로서의 지위를 유지할 수 있을 것입니다.
