저자: BREAD
편집: 골렘, 오데일리 (odaily)
편집자 주: 이더리움(ETH) 창시자 Vitalik은 최근 발표한 새로운 문서 《이더리움 프로토콜의 가능한 미래, 1부: 더 머지》에서 이더리움의 기술적 개선이 필요한 부분과 그 이유 및 경로에 대해 언급했습니다. 그중 가장 중요한 것은 블록의 최종 확정성을 2-3 epoch(약 15분)에서 1 슬롯(약 12초) 내에 완료하는 것입니다. 그렇다면 Vitalik이 이토록 중요하게 여기는 최종 확정성(Finality)이란 무엇이며, 이더리움과 L2에서 어떻게 구현되고 있는지 살펴보겠습니다.
암호화폐 연구원 BREAD의 《완결성이 뭐지?》 기사에서는 비유를 통해 블록의 최종 확정성과 구현 과정을 설명하고 있습니다. 오데일리(Odaily)에서 이를 번역했으니 독자 여러분의 이해에 도움이 되길 바랍니다.
완결성(Finality)에 대한 비유
제 '뭐지?' 시리즈 기사의 전통에 따라 현실 생활의 비유로 시작하겠습니다. 만약 사람들이 기저 원리를 알고 싶지 않다면 핵심 내용만 이해하면 됩니다. 완결성(Finality)에 대해서는 콘크리트가 시간이 지남에 따라 경화되는 예를 들 수 있습니다(그림 참조):
이것이 블록체인의 '완결성'에 대한 최고 수준의 설명입니다. 콘크리트와 마찬가지로, 시간이 지남에 따라 부어넣기(초기 확인)에서 초기 경화(다중 확인)까지, 초기 블록이 '거짓'으로 판단되기가 점점 어려워집니다. 마침내 완전히 경화되면(최종 확정) 거의 변경할 수 없게 됩니다.
블록체인에서의 구체적인 순서는 다음과 같습니다:
제출됨(Submitted) > 확인됨(Confirmed) > 최종 확정됨(Finalized)
완결성의 방식, 내용 및 이유(이더리움 환경에서)에 대해 더 자세히 알고 싶으시다면 계속 읽어주시기 바랍니다.
완결성(Finality)이란 무엇인가?
이 개념을 중심으로 일부 구조를 살펴보고 이해해 보겠습니다.
- 슬롯(Slot): 시스템에 주어진 시간 단위로, 새 거래 블록을 생성하고 현재 체인에 추가하는 데 사용됩니다. 예를 들어 이더리움(ETH)의 슬롯은 12초, 베이스는 2초, 솔라나(Solana)는 0.4초입니다.
- 확인(Confirmation): 거래가 공식적으로 현재 체인에 추가된 블록에 포함될 때 발생합니다. 이제 원장의 일부로 '확인'되며, 후속 블록이 계속 추가됨에 따라 확인 수가 늘어납니다.
- 에폭(Epoch): 32개의 슬롯을 1 에폭이라고 합니다. 이는 블록체인의 2차 구조로, 역할과 책임을 위임하는 데 사용됩니다. 슬롯은 블록 구축에, 에폭은 데이터 전파, 보상 배분, 검증자 선택 등에 사용됩니다.
- 체크포인트 블록(Checkpoint Block): 에폭 내에서 생성된 첫 번째 블록으로, 체인 역사를 참조하는 기준점 역할을 합니다.
- 완결성(Finality): 거래가 해당 체인의 원장에 불가역적으로 추가된 것으로 간주되는 시점입니다. 그러나 기술적 속성상 이 용어는 각 체인마다 사용이 통일되지 않으므로, 모든 경우에 동일한 기준을 가정해서는 안 됩니다. 이더리움 생태계에서는 2 에폭(약 13분) 경과 시 최종 확정성에 도달하며, 옵티미스틱 L2에서는 거짓 주장 분쟁 기간(약 7일) 경과 시, ZK L2에서는 유효성 증명 생성 시(몇 분) 및 이더리움에 게시되어 완료될 때(약 13분) 두 가지 최종 확정성 시점이 존재합니다.
- 블록 재구성('리오그'): 이전에 체인의 일부로 확인된 블록이 어떤 이유로 더 이상 유효하지 않게 되어 새로운 체인이 형성되는 것을 말합니다. 이는 일반적으로 처벌을 동반합니다.
다음 그림은 이러한 모든 용어를 단일 이미지에 시각화하여 더 쉽게 이해할 수 있도록 했습니다:
완결성은 어떻게 작동하나요?
지금까지 완결성과 관련 개념들을 살펴보았습니다. 그렇다면 이들은 어떻게 협력하며, 규칙은 무엇일까요?
이더리움의 경우
- 검증자 투표: 각 에폭(32개 블록)의 검증자들은 현재와 이전 에폭의 체크포인트 블록에 대해 투표하며, 해당 체크포인트 블록이 스테이킹된 이더리움(ETH)의 2/3 이상 득표를 받을 때까지 계속됩니다.
- 타당한 체크포인트: 체크포인트 블록이 2/3 투표 임계값에 도달하면 '타당한' 것으로 간주됩니다.
- 절대 다수 체인: 두 개의 연속된 타당한 체크포인트 블록 a와 b가 있고, b가 다음 블록에 연결되면 첫 번째 에폭 이전의 모든 에폭 블록이 최종 블록이 되며, 단순 블록 재구성의 영향을 받지 않습니다.
L2의 경우
L2는 이더리움 위에 구축되므로 기본적으로 동일할까요?
답은 '그렇다'와 '아니다'입니다. 《이더리움의 미래, 기반 롤업이 자리 잡을까?》에서 언급했듯이 L2는 독립적인 블록체인이지만 이더리움에 의존하여 최종 정산을 합니다. 즉, 그들의 최종 확정성도 계층화되어 있습니다.
두 가지 유형이 있습니다:
- 로컬 최종 확정성: L2 자체의 최종 확정성으로, 유효성 증명(ZK 롤업)을 활용하는 L2에만 해당됩니다. 이는 유효성 증명이 수학적으로 뒷받침되므로, 증명 자체가 생성되면 정확한 것으로 간주되기 때문입니다. 따라서 ZK L2가 증명을 생성하면 L2 상태를 최종 확정된 것으로 볼 수 있으며, 이더리움에 게시되어 정산될 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 그러나 이는 여전히 리스크와 신뢰 가정을 수반하므로, 자신의 리스크 허용 수준에 따라 판단해야 합니다.
- 전역 최종 확정성: L2가 자체 상태를 확정하고 증명(거짓 주장 또는 유효성)을 생성하여 이더리움에 게시하면, 이더리움이 해당 증명을 포함한 블록을 확인합니다. 그러나 옵티미스틱 L2의 경우 7일 간의 이의 제기 기간이 지나기 전까지는 거래를 취소할 수 있는 기회가 여전히 존재합니다. 이는 증명 생성 시 필요한 계산량을 줄이기 위한 절충안입니다.
L2 네트워크는 특정 상황에서 로컬 최종 확정성을 가질 수 있지만, 일반적으로는 이더리움이 게시된 유효성 증명(ZK) 또는 거짓 주장 증명의 이의 제기 기간이 지날 때까지 기다려야 합니다(옵티미스틱 롤업).
비트코인/PoW 체인의 경우
비트코인의 PoW 메커니즘에는 최종 확정성 개념이 없습니다. 누구나 가장 긴 체인을 생성하여 주 원장이 될 수 있기 때문입니다. 즉, 비현실적이긴 하지만 충분한 해시레이트만 있다면 비트코인 역사의 마지막 날, 1주일, 1년을 다시 쓸 수 있습니다.
그러나 이 방식은 자원과 시간이 많이 소요되어 실제로는 실현 가능성이 낮습니다. 하지만 이는 서로 다른 시스템 간에 의미 있는 차이를 만들어내며, '장기 공격'(Long-Ranged Attacks)과 '블록 숨기기'(Block Withholding)와 같은 고유한 MEV(최대 추출 가치) 유형을 낳습니다. 이 경우 채굴자는 블록을 생산하고 숨긴 뒤 후속 블록을 추가하거나, 연속으로 여러 블록을 채굴하여 독특한 수익 기회를 창출할 수 있습니다.
왜 완결성이 필요한가?
지금까지 PoS 체인에서 완결성을 구현하는 방법과 그에 따른 많은 작업이 필요하다는 것을 알아보았습니다. 그렇다면 왜 이렇게 해야 할까요? 그 이유는 다음과 같습니다:
- 경제적 안전성: 시스템(및 우리)은 특정 시점을 되돌아볼 수 있고 그것이 변경되지 않을 것이라고 확신할 수 있어, 이는 생태계 참여자들에게 "진실된 상황"에 대한 신뢰를 제공합니다. 예를 들어 대규모 송금 및 대출의 경우, 사용자가 극단적이거나 합의 밖의 개입 없이는 시스템이 변경되지 않을 것이라는 확신을 가질 때 이러한 진실성을 바탕으로 생태계에 참여할 수 있습니다. 이것이 바로 크로스체인 브리지가 일정 수의 확인 또는 완전한 최종 확정성을 기다리다가 보조 체인에서 자금을 해제하는 이유입니다.
- 더 빠른 정산: 시스템 내에 상태가 영구적으로 정의되는 시점이 있기 때문에, 생태계 내 참여자들은 이 정산 시간을 기다리면 됩니다. 반면 PoW(작업증명) 시스템에서는 이러한 시점이 결코 도래하지 않으며, 전적으로 개인의 주관적 판단에 달려 있습니다.
- 공격 요인 감소: 앞서 언급했듯이 PoW 체인에는 일부 MEV 기회가 존재합니다. PoW 체인은 단순히 "무이해 위험"(Nothing at stake) 문제를 해결했을 뿐입니다. 즉 시스템에 악의적으로 행동하는 사람도 손실을 겪을 수 있습니다. 그러나 PoS(지분증명) 체인에서 검증자가 이미 종료된 상태를 변경하려 한다면, 이는 프로토콜 규칙을 위반하는 것이므로 예치금 삭감(슬래싱) 위험에 직면하게 됩니다.
결론
이 글은 최종 확정성이 무엇인지 간단히 설명했으며, 이것이 종종 사용되지만 깊이 이해되지 않는 블록체인 메커니즘이라는 점을 인식시키고자 했습니다. 최종 확정성 과정은 시스템 내 블록이 콘크리트처럼 단단해지고 결국 견고한 암석과 같이 되는 것과 같습니다.
