대중 과학: Vitalik이 먼저 개선하고 싶은 블록의 최종성은 무엇입니까?

블록의 최종 확정 과정은 콘크리트가 경화되는 것과 같으며, 이더리움에서는 이 과정이 약 15분이 소요됩니다.

원문:WTF is Finality?（X）

저자:BREAD

번역:Golem, 오데일리 (odaily)

편집자 주: 이더리움 창립자 Vitalik은 최근 발표한 새로운 문서 《이더리움 프로토콜의 가능한 미래, 1부: 더 머지》에서 이더리움이 기술적으로 개선해야 할 부분과 그 이유 및 경로에 대해 언급했습니다. 그중 가장 중요한 것은 블록의 최종 확정성을 현재의 2-3 epoch(약 15분)에서 1 slot(약 12초) 내에 완료하는 것입니다. 그렇다면 Vitalik이 이토록 중요하게 여기는 최종 확정성(Finality)이란 무엇이며, 이더리움과 L2에서는 어떻게 구현되고 있는 것일까요?

암호화폐 연구원 BREAD의 「WTF is Finality?」 글은 비유를 통해 블록의 최종 확정성과 그 구현 과정을 설명하고 있습니다. 오데일리(Odaily)에서 이를 번역하여 제공하오니, 독자 여러분의 이해에 도움이 되기를 바랍니다.

최종 확정성(Finality)에 대한 비유

제 "WTF is..." 시리즈 글의 전통에 따라, 저는 현실 생활에서의 비유로부터 시작하고자 합니다. 만약 사람들이 기술적 세부사항을 알고 싶지 않다면, 핵심 내용만 이해하면 됩니다. 최종 확정성(Finality)에 대해서는 콘크리트가 시간이 지남에 따라 경화되는 예를 들 수 있습니다. 다음과 같습니다:

이것이 블록체인의 "최종 확정성"에 대한 가장 높은 수준의 설명입니다. 콘크리트와 마찬가지로, 시간이 지남에 따라 초기 확인(부어넣기)에서 초기 경화(다중 확인)까지, 초기 블록이 "거짓"으로 판단되기가 점점 더 어려워지다가 완전히 경화(최종 확정)됩니다. 일단 최종 확정되면 거의 변경할 수 없습니다.

블록체인에서의 구체적인 순서는 다음과 같습니다:

제출됨(Submitted) > 확인됨(Confirmed) > 최종 확정됨(Finalized)

최종 확정성의 방식, 내용 및 이유(이더리움 환경에서)에 대해 더 자세히 알고 싶으시다면 계속 읽어주시기 바랍니다.

최종 확정성(Finality)이란 무엇인가?

이 개념을 중심으로 일부 구조를 살펴보고 이해해 보겠습니다. 다음은 최종 확정성 및 관련 개념에 대한 설명입니다:

• Slot (또는 블록 시간): 시스템이 새로운 거래 블록을 생성하고 현재 체인에 추가할 수 있는 시간 단위. 예를 들어 이더리움(ETH)의 Slot은 12초, Solana의 Slot은 0.4초입니다.
• Confirmation: 거래가 공식적으로 현재 체인에 추가되는 것. 이제 거래가 장부의 일부로 "확인"되며, 후속 블록이 추가됨에 따라 확인 수가 늘어납니다.
• Epoch: 32개의 Slot을 하나의 Epoch으로 정의. 이는 블록체인의 2차 구조로, 역할과 책임 위임에 사용됩니다. Slot은 블록 구축에, Epoch은 데이터 전파, 보상 배분, 검증자 선택 등에 사용됩니다.
• Checkpoint Block: Epoch 내에서 생성된 첫 번째 블록으로, 체인 기록 검사의 기준점 역할을 합니다.
• Finality: 거래가 해당 체인의 장부에 불가역적으로 추가된 것으로 간주되는 시점. 그러나 이 용어의 기술적 정의는 체인마다 다르므로, 모든 경우에 동일한 기준을 적용해서는 안 됩니다. 이더리움 생태계에서는 2 Epoch(약 13분) 후에 최종 확정성에 도달하며, Optimistic L2에서는 약 7일의 사기 분쟁 기간 이후, ZK L2에서는 로컬(몇 분 내) 및 글로벌(약 13분) 최종 확정성이 존재합니다.
• Block Reorganization ("Reorg"): 이전에 체인의 일부로 확인된 블록이 어떤 이유로 더 이상 유효하지 않게 되어 새로운 체인이 형성되는 현상. 이는 일반적으로 처벌을 동반합니다.

다음 그림은 이러한 용어들을 단일 이미지로 시각화하여 이해를 돕고자 합니다:

최종 확정성은 어떻게 작동하나요?

앞서 최종 확정성과 관련 개념들을 살펴보았습니다. 이제 이들이 어떻게 상호작용하는지, 그리고 그 규칙은 무엇인지 알아보겠습니다.

이더리움(ETH)의 경우

• 검증자 투표: 각 Epoch(32개 블록)의 검증자들은 현재 및 이전 Epoch의 Checkpoint 블록에 대해 투표하며, 해당 Checkpoint 블록이 스테이킹된 이더리움(ETH)의 2/3 이상의 투표를 받을 때까지 계속됩니다.
• 합리적인 Checkpoint: Checkpoint 블록이 2/3 투표 임계값에 도달하면 "합리적"으로 간주됩니다.
• 절대 다수 체인: 두 개의 연속된 합리적인 Checkpoint 블록 a와 b가 있고, b가 다음 블록에 연결되면, a 블록 이전의 Epoch에 포함된 블록들이 최종 블록이 되며, 단순한 블록 재구성의 영향을 받지 않습니다.

L2의 경우

L2는 이더리움(ETH) 위에 구축되므로 동일한 방식일까요?

답은 "그렇기도 하고 그렇지 않기도 합니다". 《이더리움의 미래, Based Rollups이 자리 잡을 수 있을까?》에서 언급했듯이, L2는 독립적인 블록체인이지만 이더리움(ETH)에 의존하여 최종 정산을 수행합니다. 이는 L2의 최종 확정성이 계층화되어 있음을 의미합니다.

두 가지 유형이 있습니다:

• 로컬 최종 확정성: L2 자체의 최종 확정성으로, 유효성 증명(ZK Rollups)을 활용하는 L2에만 해당됩니다. 이는 유효성 증명이 수학적으로 뒷받침되므로, 증명이 생성되는 즉시 L2 상태를 최종적으로 간주할 수 있기 때문입니다. 그러나 이는 여전히 위험과 신뢰 가정을 수반하므로, 개인의 위험 허용도에 따라 판단해야 합니다.
• 글로벌 최종 확정성: L2가 자체 상태를 확정하고 증명(사기 또는 유효성)을 생성하여 이더리움(ETH)에 게시하면, 이더리움(ETH)이 해당 증명을 포함한 블록을 확인합니다. 그러나 Optimistic Rollups의 경우, 7일의 이의 제기 기간이 지나기 전까지는 거래를 취소할 수 있는 기회가 여전히 존재합니다. 이는 증명 생성 시 필요한 계산량을 줄이기 위한 절충입니다.

L2 네트워크는 특정 상황에서 로컬 최종 확정성을 가질 수 있지만, 일반적으로는 이더리움(ETH)이 게시한 유효성 증명(ZK) 또는 사기 증명의 이의 제기 기간이 지날 때까지 기다려야 합니다(Optimistic Rollups).

비트코인/PoW 체인의 경우

비트코인의 PoW 메커니즘에는 최종 확정성 개념이 없습니다. 누구나 충분한 해시레이트를 가지고 가장 긴 체인을 생성할 수 있기 때문입니다. 이는 비현실적이지만, 자원과 시간이 충분하다면 비트코인 역사의 마지막 날, 1주일, 1년을 재작성할 수 있음을 의미합니다.

이러한 방식은 자원과 시간 면에서 비용이 많이 들어 실제로는 실현되기 어렵지만, 이는 다른 시스템과의 의미 있는 차이를 만들어내며 "장기 공격"(Long-Ranged Attacks) 및 "블록 숨기기"(Block Withholding)와 같은 고유한 MEV(최대 추출 가치) 유형을 발생시킵니다. 이 경우 채굴자는 블록을 생산하고 숨긴 후 후속 블록을 추가하거나, 연속으로 여러 블록을 채굴하여 독특한 수익 기회를 창출할 수 있습니다.

왜 최종 확정성이 필요할까요?

앞서 살펴본 바와 같이, PoS 체인에서 최종 확정성을 달성하는 데는 상당한 노력이 필요합니다. 그렇다면 왜 이렇게 해야 할까요? 그 이유는 다음과 같습니다:

• 경제적 안전성: 시스템(및 우리)이 특정 시점을 검토하고 매우 확신을 가지고 그것이 변경되지 않을 것이라고 단언할 수 있습니다. 이는 생태계 참여자들에게 "진실된 상황"에 대한 신뢰를 제공합니다. 예를 들어 대규모 송금 및 대출의 경우, 사용자가 시스템이 극단적이고 프로토콜 외부의 개입 없이는 변경될 수 없다는 것을 확신할 때 참여할 수 있습니다. 이는 또한 크로스체인 브리지가 이차 체인에서 자금을 해제하기 전에 일정 수의 확인 또는 완전한 최종 확정성을 기다리는 이유입니다.
• 더 빠른 정산: 상태가 영구적으로 정의되는 시점이 있기 때문에, 생태계 내 참여자들은 단순히 이 정산 시간을 기다리면 됩니다. PoW 시스템에서는 이러한 시점이 결코 도래하지 않으며, 전적으로 개인의 주관적 판단에 달려 있습니다.
• 공격 대상 감소: 앞서 언급한 PoW 체인의 MEV 기회들이 있습니다. PoW 체인은 "Nothing at Stake" 문제만 해결했을 뿐, 악의적인 행동을 하는 사람들이 손실을 겪을 수 있다는 것 외에는 추가적인 보호 장치가 없습니다. 그러나 PoS 체인에서 검증자가 이미 확정된 상태를 변경하려 한다면, 프로토콜 규칙을 위반하게 되어 스테이킹 자산의 슬래싱 위험에 직면하게 됩니다.

결론

이 글에서는 최종 확정성이 무엇인지, 그리고 그것이 어떻게 작동하는지에 대해 간단히 설명했습니다. 최종 확정성은 블록체인 메커니즘에서 자주 사용되지만 깊이 이해되지 않는 개념입니다. 최종 확정성 과정은 시스템 내 블록이 콘크리트처럼 경화되어 마침내 견고한 암석이 되는 것과 유사합니다.

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