뺄셈 이론을 기반으로 한 토론 기반 롤업

두 해 전 L2와 zk 기술이 주목받던 시기에 우리는 L1이 반드시 회귀할 것이라고 예견했습니다.

저자:Kan Jia, 서저우리버풀대학교 암호학 박사, 경제 작업 증명 발견자, 저장 공공 체인 창업, 연속 창업자

두 해 전 L2와 zk 기술이 주목받던 시기에 우리는 L1이 반드시 회귀할 것이라고 예견했습니다. 우리는 가장 먼저 천자와 제후들의 개념을 제시했고, 일부 L2들이 이더리움(ETH)을 가스 수수료로 사용하려 했던 것을 직접 목격했습니다. 물론 이는 모두 업계 내부의 소문일 뿐입니다.

최근에는 이더리움(ETH)에 큰 관심이 없었지만, 최근 'based rollup' 개념이 우리에게 블록체인 기술 발전 방향의 새로운 컨센서스를 느끼게 해주었습니다. 많은 연구원들이 'based rollup'이 무엇인지, 이것이 새로운 형태의 L2인지 논의하고 있는데, 우리는 'based rollup'이 L2에 대한 우회적인 부정이라고 단언합니다. 우리는 L1 시대가 곧 돌아올 것을 기쁘게 생각합니다. 이는 블록체인 기술 발전에 대한 주류 사상의 새로운 컨센서스입니다.

먼저 시간 순서를 정리해보겠습니다:

초기 블록체인 시대에는 컬러 코인 기술 외에도 비트코인(BTC) 메인넷 상에서 다른 가상 화폐를 발행할 수 있는 'counterparty'라는 기술이 있었습니다.

23년에는 인스크립션이 주목받았고, 여러분이 기억할 수 있듯이 이더리움(ETH)에서 파생된 Facet 프로젝트가 있었습니다.

같은 23년, 모나드는 병렬 EVM으로 선두 주자가 되었지만, 그들의 문서에서 'Delayed Execution' 개념도 제안했습니다.

24년 1월 1일, 우리는 인스크립션 기술에 대해 180도 전환된 관점을 가지게 되었습니다. 이전에는 부정적이었지만, 이제는 인스크립션 기술이 블록체인 기술의 미래라고 생각하며, 당월에 감법 이론을 발표하여 이 기술의 내재적 장점을 컨센서스 레이어 관점에서 설명했습니다.
24년 3월, 'based rollup'이 이더리움 연구 포럼에 제안되었습니다.

우리 관점에서 'based rollup'은 L2에 대한 부정이며, 새로운 L2 기술이 아닙니다. 이 제안은 이더리움의 10년 기술 방향에 대한 반성이기도 합니다. 깊이 이해하기 전에, 지금 이더리움이 어떻게 하고 있는지 살펴보겠습니다.

이더리움은 프로그래밍 언어와 블록체인을 결합한 혁신적인 블록체인입니다. 비트코인(BTC)과의 본질적인 차이는 잘 알려져 있습니다. 비트코인(BTC) 기술에는 트랜잭션 메모리 풀이 있고, 채굴자들은 수수료가 높은 트랜잭션을 풀에서 가져와 자신의 규칙에 따라 정렬하고 루트 해시를 계산한 후 PoW 컨센서스 알고리즘을 실행하여 투표하는데, 이 중 하나의 채굴자만 유효하게 작업하여 블록 생성권을 얻습니다.

이더리움의 원리는 유사하지만, 비트코인(BTC)의 트랜잭션 내용이 단순 송금인 반면 이더리움의 트랜잭션 내용은 실제로 코드 호출입니다. 따라서 모든 트랜잭션 내용에 대한 정렬과 컨센서스 외에도, 이더리움은 10초 내외의 짧은 블록 시간 동안 트랜잭션 머클 루트 계산 외에도 전역 상태의 루트를 계산해야 합니다. 이 두 개의 핵심 머클 루트 데이터(실제로는 영수증 트리도 있음)가 컨센서스 알고리즘에 입력되어 새 블록이 생성됩니다.

여기에 문제가 있습니다. 트랜잭션 머클 트리 자체 계산 작업량은 크지 않지만, 전통적인 EVM은 단일 CPU 코어로 순차적으로 트랜잭션을 실행해야 합니다(병렬 EVM이 제안되어 실행 속도를 높이려 했습니다). 따라서 스마트 컨트랙트 블록체인에서 TPS/용량을 제한하는 주요 요인은 블록 크기가 아니라 EVM 실행 효율입니다.

L2는 무엇일까요? 많은 사람들이 이미 개념을 알고 있겠지만, L2는 L1처럼 사용되지만 비용이 훨씬 낮습니다. 여기서 좀 더 깊이 들어가면, L2는 자체 컨센서스 알고리즘을 실행하지 않습니다. 모두 알다시피 컨센서스 알고리즘은 매우 비싼데, PoW 블록에서 컨센서스 비용은 단일 블록 시간 내 모든 채굴자의 전력 소비(하드웨어 비용도 포함)에 거의 해당합니다.

PoS에는 비용이 없을까요? 아니요, 자본은 이자를 벌어야 하므로 ETH로 스테이킹하는 사람들에게도 은행 수준의 이자를 지급해야 합니다. 이 비용은 누가 부담할까요? 사용자가 지불하는 가스 수수료가 세금이 됩니다.

조금 멀어졌네요. L2는 자체 컨센서스 알고리즘이 없기 때문에 L1의 안전성에 의존해야 합니다. 그렇지 않으면 공공 체인이 아니라 사설 체인에 불과합니다. L2는 컨센서스 알고리즘 없이도 트랜잭션 순서를 정할 수 있는데, 이것이 바로 중앙화된 정렬기입니다. 중앙화된 정렬기를 통해 트랜잭션 순서와 내용에 대한 컨센서스를 얻는 것은 매우 저렴합니다. 보스를 선출하고 서명만 받으면 됩니다.

문제는 정렬기가 다운되거나 데이터 센터가 정전되면 안 된다는 것입니다. L2를 공공 체인으로 만들기 위해서는 정렬된 트랜잭션과 L2의 전역 상태 정보를 L1에 저장해야 하는데, 이것이 바로 DA(데이터 가용성) 개념입니다(원본 트랜잭션 정보는 엄격할 필요 없음). 그래서 L2는 L1에 보호비를 지불하고 자신의 영역을 관리하게 되어, 곧 제후가 되어 천자 L1을 위협할 것입니다. 이는 L1의 가스 수수료가 L2보다 훨씬 비싸기 때문입니다.

Based rollup의 아이디어는 무엇일까요? 많은 사람들이 새로운 L2라고 말하지만, 우리는 based rollup이 L2를 직접 부정한다고 말합니다. 이더리움이 지난 10년 동안 보여준 명백한 문제를 살펴보겠습니다: 이더리움은 EVM을 블록체인 노드 내부에 구현했습니다.

앞서 언급했듯이, 블록에는 블록 간격 시간 내에 트랜잭션(사용자가 보낸 서명된 메시지)을 정렬하고 컨센서스 알고리즘을 실행해야 합니다. 이더리움은 여기에 엄청나게 비싼 작업을 추가했습니다. 바로 가상 머신 실행입니다. 물론 이더리움이 7 TPS에 불과했을 때는 가상 머신 작업의 비싼 비용이 드러나지 않았지만, 700 TPS, 7000 TPS, 심지어 비자와 알리페이 수준의 7만 TPS가 필요할 때 생각해보면, 일반 PC가 1초 내에 7만 개의 EVM 프로그램을 순차적으로 실행할 수 있을까요?

블록 TPS가 높아질수록 이러한 설계가 확장성 면에서 미래가 없다는 것을 알 수 있습니다. 이더리움이 가상 머신을 블록체인에 포함시킨 것은 위대한 일이었지만, 방향은 잘못되었습니다.

Based rollup이 제안한 순서 매기기는 L1에 의해 수행되며, 다른 부분에 대해서는 특별히 자세히 설명하지 않았지만, 만약 순서 매기기가 L1에 의해 수행되고 거래 실행도 L1에 의해 수행된다면, Based rollup은 아무것도 말하지 않은 것과 같고 현재의 이더리움과 다를 바 없습니다. 따라서 Based rollup은 순서 매기기 이외의 작업을 다른 사람에게 위임했는데, 이를 L2라고 부르든 indexer라고 부르든 L1 외부의 독립적인 블록체인 실행 계층입니다! 간단히 말해, 이더리움 가상 머신(EVM)을 L1에서 제거한 것입니다. 우리는 이더리움의 근본적인 변화를 보게 되어 매우 기쁩니다. 이제 더 깊이 있는 감법 이론으로 이러한 변화가 옳은 이유를 설명하겠습니다.

감법 이론의 핵심은 무엇일까요? 작년에 인스크립션이 크게 유행했을 때, 대부분 사람들은 인스크립션이 비트코인(BTC) 채굴자의 수익을 높이는 수단에 불과하다고 생각했습니다. 그러나 인스크립션이 가상 머신을 가진 이더리움(ETH)에도 확산되자, 우리는 이를 자해 행위라고 비난하며 잘라내고 가짜 XX를 달았습니다. 하지만 이후 우리는 합의 관점에서 이러한 접근법의 장점을 이해하게 되었습니다. 2024년 1월 1일, 우리는 인스크립션이 우연히 블록체인 기술의 올바른 방향으로 우리를 이끌어왔다고 생각하게 되었습니다.

앞서 언급했듯이, 블록체인 합의를 위해서는 먼저 메모리 풀에서 가스 순서에 따라 일부 거래를 자유롭게 선택하여 순서를 정해야 합니다. 이더리움 가상 머신(EVM)의 경우 이 순서에 따라 거래를 실행하여 블록 한도를 초과하지 않는지, 쓸모없는 거래가 없는지 확인한 후 최종 블록을 완성합니다.

비트코인(BTC)에서 이더리움(ETH)으로, 그리고 콘플럭스(CFX)와 모나드로 이어지면서 블록체인 설계자들은 계속해서 기능을 추가해왔습니다. 그렇다면 비트코인(BTC)처럼 더 간단한 블록체인이 존재할 수 있을까요? 감법 이론을 통해 'less is more'의 접근법으로 더 최적화된 블록체인을 만들 수 있을까요? 우리의 감법 이론은 이더리움 가상 머신(EVM) 실행과 블록체인 거래 검증 부분을 합의 단계에서 제거할 것을 제안합니다.

블록체인을 입력 거래에 대한 합의 기계로 단순화하는 것, 즉 이더리움 가상 머신(EVM) 또는 다른 계산 집약적인 구성 요소를 블록체인 노드에서 제거하고 사용자가 가스 수수료를 지불하기만 하면 노드 자체에서는 추가 검증 작업을 수행하지 않고 거래를 블록에 바로 포함시키는 것입니다.

그렇다면 감법 이론은 블록체인의 스마트 계약 기능을 훼손하는 것일까요? 아닙니다. 감법 이론은 단지 가상 머신을 블록체인 노드에서 제거할 뿐이며, 모든 가상 머신 계산은 indexer라는 별도의 노드에 아웃소싱됩니다(인스크립션에도 indexer 개념이 있음). 이렇게 하면 indexer가 블록 생성 간격 내에 수천 건의 거래를 실행할 필요 없이 충분한 시간을 가지고 실행할 수 있습니다. 이러한 indexer는 단일 머신에서 실행될 수도 있고 클러스터에서 실행될 수도 있으며 병렬 알고리즘 최적화가 가능합니다. 또한 indexer 실행이 중단되어도 블록체인 노드의 안정성에는 영향을 미치지 않습니다.

감법 이론이 안전할까요? 네, 안전합니다. 우리는 블록체인을 고전적인 데이터 구조 상태 머신 모델링에 기반하고 있기 때문입니다. 수학적으로 볼 때 거래를 순서대로 다시 재생하면 항상 유일한 상태를 얻을 수 있습니다(하드웨어 손상 등으로 인한 계산 오류도 다른 방법으로 검증할 수 있습니다).

최근 프로젝트 기술 발전 동향을 살펴보면, 많은 선도 기업과 우수한 연구원들이 블록체인 기술의 미래 최적화 경로에 대해 점차 합의를 이루고 있습니다. 우리는 이를 통해 블록체인 기술이 인터넷 기술 수준에 도달할 수 있기를 희망합니다.

면책 조항: 본 사이트는 블록체인 정보 플랫폼으로, 게시된 기사는 저자 및 초청 연사의 개인 의견을 나타내며 Web3Caff의 입장과 무관합니다. 기사 내용은 참고용으로만 활용하시기 바라며, 관련 법규를 준수하시기 바랍니다.