(배경 정보: 이더리움 재단 연구원: 솔라나(Solana)의 황금기가 끝났다! 두 가지 장점이 이더리움(ETH) L2에 의해 초월될 것)
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Web3Caff 창립자 Gootor는 매우 중요한 관점을 제시했습니다. 이더리움(ETH)은 영지식(ZK) 기술로 전환되고 있으며, 영지식 증명기에는 하드웨어 가속이 필요합니다. 이는 비트코인 채굴과 유사하게 하드웨어에 의존하게 될 것이며, 따라서 영지식(ZK) 채굴은 새로운 형태의 작업증명(PoW)이 될 수 있습니다.
이더리움(ETH)의 경제 모델은 궁극적으로 지분증명(PoS)과 작업증명(PoW)이 공존하는 새로운 '하이브리드 합의' 모델이 될 수 있습니다.
이제 위에서 언급한 구상의 기본 논리를 구체적으로 살펴보겠습니다.
1. 이더리움(ETH)은 영지식(ZK) 기술로 전환되고 있습니다
영지식(zero-knowledge) 증명의 기본 원리는 한 당사자가 다른 당사자에게 어떤 주장이 사실이라는 것을 증명할 수 있지만, 그 외의 어떤 정보도 제공하지 않는 것입니다. 이는 매우 유망한 기술입니다.
블록체인 분야에서 영지식 기술은 현재 주로 확장성 향상에 사용되고 있습니다.
Vitalik Buterin은 지속적으로 영지식 기술을 추진해 왔으며, 이더리움 재단 또한 다양한 영지식 프로젝트에 투자했습니다.
그러나 영지식 프로젝트는 기반 시설 구축 주기가 길기 때문에, 일반 사용자들이 현재 직접 느낄 수 있는 것은 주로 다양한 영지식 롤업, 즉 이더리움 레이어2 솔루션들입니다.
대표적인 사례로는 zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll, Linea 등이 있습니다.
이들은 이더리움의 실행 레이어에 영지식 기술을 융합하고 있습니다.
이더리움 자체도 점차 영지식화되고 있습니다.
컨센서스 레이어의 영지식화(Beam Chain 제안 등): 합의 작업의 검증 과정을 영지식화하여 합의 과정을 간소화하고 가속화할 수 있습니다.
데이터 레이어의 영지식화: 모든 거래 데이터를 저장하지 않고 증명만 저장하여 온체인 저장 요구사항을 크게 줄일 수 있습니다.
이러한 방식으로 이더리움은 탈중앙화와 보안성을 유지하면서도 네트워크 성능(거래 처리 속도, 비용, 프라이버시 보호)을 크게 향상시킬 수 있습니다.
영지식 기술의 도입은 이더리움 생태계의 장기 확장 전략의 일부로 간주되며, 더 많은 사용자 수요와 복잡한 애플리케이션을 수용할 수 있게 해줄 것입니다.
2. 영지식(ZK)은 왜 하드웨어와 결합해야 합니까?
앞서 언급한 바와 같이 영지식 기술에는 많은 장점이 있지만, 현재 가장 큰 장애물은 영지식 증명(ZKP) 생성의 성능 문제입니다.
영지식 기술은 여러 거래를 하나의 간단한 증명으로 결합하여 메인넷에 제출함으로써 메인넷의 확장성을 실현합니다.
그러나 영지식 기술에도 한계가 있는데, 증명 생성 과정이 시간과 노력 면에서 매우 리소스 집약적이기 때문입니다.
지수 연산, 역수 연산, 쌍선형 페어링 계산 등 복잡한 수학 연산이 필요하기 때문에 증명 생성 속도가 느려집니다.
소프트웨어 최적화만으로는 더 이상의 성능 향상이 어려워, 전용 하드웨어를 활용한 가속화가 필요합니다. 이를 통해 증명 생성 속도를 시간 단위에서 초 단위로 끌어올릴 수 있어 큰 향상을 이룰 수 있습니다.
따라서 영지식 기술은 전용 칩셋에 의존적이며, 이러한 하드웨어가 필요합니다.
영지식 증명 기술이 프라이버시 컴퓨팅, 블록체인 확장 등 다양한 분야에 적용되면서 ZKP 생성 속도와 효율성이 병목이 되고 있어, 하드웨어에 대한 시장 수요가 점점 더 커지고 있습니다.
3. 지분증명(PoS)과 영지식(ZK) 채굴은 어떻게 결합될까요?
영지식 하드웨어 가속을 활용하면 새로운 경제 모델인 '영지식 채굴'이 가능해질 수 있습니다.
영지식 채굴이란 무엇일까요?
기존 작업증명(PoW) 채굴은 복잡한 수학 문제 해결에 의존하지만, 영지식 하드웨어 채굴은 ZKP 생성 속도와 효율성에 의존합니다.
작업증명(PoW) 채굴과 유사하게, 참여자들은 ZKP 생성 속도와 효율성을 두고 경쟁하며, 가장 먼저 유효한 증명을 생성한 참여자가 보상을 받게 됩니다.
지분증명(PoS)과 영지식(ZK)은 구체적으로 어떻게 결합될까요?
PoS 시스템에서 검증자(스테이킹 참여자)는 거래 검증과 새 블록 제안의 책임을 집니다. ZK 증명은 특정 블록 또는 일련의 거래의 정확성을 증명하는 데 사용될 수 있어, 보안성을 높이고 검증 비용을 낮출 수 있습니다.
검증자는 PoS 의무를 수행하는 동시에 추가 증거로 ZKP를 생성합니다. 유효한 ZKP를 성공적으로 생성하고 제출한 검증자는 기존 블록 보상 외에 추가 보상을 받을 수 있습니다.
이는 이더리움(ETH) 또는 네트워크 내부의 다른 형태의 보상(특정 토큰 또는 가스 수수료의 일부)일 수 있습니다.
메인넷 블록 보상은 두 부분으로 나뉠 수 있어 계층화된 보상 시스템을 형성할 수 있습니다: 하나는 전통적인 PoS 검증에 대한 보상이고, 다른 하나는 ZK 증명 생성에 대한 노드의 기여도에 따라 분배됩니다.
따라서 ZK는 PoS 검증을 강화할 수 있고, ZK 채굴은 PoS 스테이킹의 확장이 될 수 있습니다.
스테이커는 이더리움(ETH) 스테이킹을 통해 PoS 보상을 받는 것 외에도 ZK 관련 작업에 참여하여 추가 보상을 받을 수 있습니다. 예를 들어, 스테이커는 ZK 증명 생성 노드를 운영하고 ZK 기술 응용을 지원하는 컴퓨팅 리소스를 제공할 수 있습니다.
그러나 이는 단순한 제안일 뿐이며, 현재 이더리움의 PoS 메커니즘에 ZK 기술을 통합하려면 기존 PoS 프로토콜을 수정하거나 확장하여 ZK 증명의 역할을 수용해야 합니다.
또한 PoS의 인센티브 효과를 약화시키지 않으면서도 ZK 기술 활용을 촉진할 수 있는 공정한 인센티브 모델을 설계해야 합니다.
4. ZK 채굴이 새로운 긍정적 외부성을 가져올까?
이더리움이 PoW에서 PoS로 전환된 후 가장 비판받은 점은 이 '폐쇄적' 경제 시스템에 외부성이 도입되지 않았다는 것입니다.
PoW는 외부성을 가지고 있어 에너지, 하드웨어 등이 필요하므로 블록체인 경제 활동을 블록체인 외부로 확장하고 현실 세계에 영향을 미쳤습니다.
PoS 시스템에서 블록 검증 자격은 주로 보유 토큰 수(즉, 스테이킹)에 기반하므로, 경제 활동은 스테이킹과 네트워크 내 거래에 더 집중되고 PoW와 같이 광범위한 채굴기 생산, 전력 시장 등 외부 산업에는 관여하지 않습니다.
ZK 채굴도 전용 하드웨어가 필요하여 PoW 채굴기와 유사하지만, 'useless computation' 문제가 줄어들 것입니다. 이는 PoW가 블록 생성 권한을 얻기 위해 수학 문제를 해결하는 반면, ZK 채굴은 거래를 검증하기 위한 유효한 증명을 생성하므로 중복적인 무의미한 작업이 필요하지 않기 때문입니다.
5. AI와 ZK 컴퓨팅 파워 공유
더 나아가 ZK 컴퓨팅 파워 시장이 등장할 수 있으며, AI 컴퓨팅 파워와 ZK 컴퓨팅 파워를 공유할 수 있습니다.
통합 컴퓨팅 서비스 플랫폼이 등장하여 AI와 ZK 작업 수요를 모두 지원할 수 있습니다.
사용자는 동일한 플랫폼에서 고성능 컴퓨팅이 필요한 AI 작업과 ZK 증명 생성 작업을 처리할 수 있습니다.
프로토콜 수준에서도 통합이 가능합니다: AI 컴퓨팅 파워 제공자가 ZK 증명 생성에 참여하거나 ZK 기술을 활용하여 AI 계산 결과를 검증하는 스마트 계약 또는 프로토콜을 구축할 수 있습니다.
컴퓨팅 파워는 동적으로 할당될 수 있습니다. 예를 들어 AI 작업 수요가 낮을 때 이 리소스를 ZK 증명 생성에 사용할 수 있고, 그 반대의 경우도 가능합니다.
6. ZK 하드웨어 가속화 선두 주자
현재 ZK 하드웨어 가속화 분야의 선두 주자는 Cysic입니다.
Cysic은 ASIC, FPGA, GPU 가속 솔루션을 설계 및 생산하여 ZKP 생성 과정을 가속화하는 데 주력하고 있습니다.
Cysic은 두 가지 하드웨어 제품을 설계했습니다:
ZK Air: 노트북 전원 인터페이스 카드 크기의 경량 ZK 장치로, 10대의 RTX 4090 GPU에 해당하는 계산 능력을 제공하여 개인 사용자에게 적합합니다.
ZK Pro: 더 강력한 장치로, 50대의 RTX 4090 GPU에 해당하는 성능을 제공하며 zkRollup, zkML과 같은 대규모 ZK 프로젝트에 설계되었습니다.
하드웨어 외에도 Cysic은 Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark 등 다양한 ZKP 시스템을 지원하는 CUDA 라이브러리를 제공합니다. 이를 통해 성능을 최소 50% 이상 향상시킬 수 있습니다.
또한 Cysic은 Cysic Network라는 생태계를 운영하여 ZK 프로젝트, 컴퓨팅 파워 제공자, 커뮤니티 검증자를 통합하고 관리하는 신뢰할 수 있는 컴퓨팅 파워 네트워크를 구축하고 있습니다.
즉, Cysic Network는 ZK 마이닝 풀과 SaaS 플랫폼의 역할을 합니다.
현재 Cysic은 여러 zkRollup 프로젝트와 협력하며 제품의 실용성과 시장 수요를 입증하고 있습니다.
Cysic 외에도 주목할 만한 프로젝트가 있습니다: Scroll
의외로 '배신자'이자 '악명 높은' Scroll이 ZK 하드웨어 가속화 분야에서 선두를 달리고 있습니다.
다른 ZK Rollup 프로젝트와 비교했을 때, Scroll은 독특한 접근법을 취하여 전용 ZK 가속 하드웨어 GUP를 개발함으로써 자신만의 경쟁 우위를 확보했습니다.
이 점만 보더라도 Scroll은 상당히 강력한 프로젝트라고 할 수 있습니다.
그러나 Scroll과 Cysic의 포지셔닝은 다릅니다: Scroll에게 하드웨어 가속화는 Layer2 솔루션의 일부이지만, Cysic은 ZKP 생태계 전체에 하드웨어 가속 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.
7. 결론
마지막으로 본문의 내용을 요약하면 다음과 같습니다:
이더리움은 ZK화되고 있습니다: 이더리움은 확장성 향상과 프라이버시 강화를 위해 영지식 증명(ZK) 기술을 컨센서스 레이어와 데이터 레이어에 도입하고 있습니다.
ZK에는 하드웨어 가속이 필요합니다: 영지식 증명 생성에는 막대한 컴퓨팅 리소스가 필요하므로, ASIC, FPGA와 같은 하드웨어 가속이 효율성 향상을 위한 필수적인 수단으로 여겨집니다.
PoS와 ZK 채굴의 결합: 스테이킹 참여자가 ZK 컴퓨팅 파워를 제공하여 추가 보상을 받는 새로운 경제 모델이 제안되었습니다. 이는 PoS와 PoW가 공존하는 형태입니다.
ZK 채굴이 새로운 긍정적 외부성을 가져올 수 있습니다: PoW와 비교하여 ZK 채굴은 무의미한 전력 소비를 줄일 수 있지만, 여전히 전용 하드웨어가 필요하므로 하드웨어 생산과 기술 혁신에 대한 인센티브를 제공할 것입니다.
AI와 ZK 컴퓨팅 파워 공유: AI와 ZK 컴퓨팅 작업이 하드웨어 리소스를 공유하는 통합 컴퓨팅 서비스 시장이 등장할 수 있습니다.
선도 프로젝트: Cysic과 Scroll은 ZK 하드웨어 가속화 분야의 선두 주자입니다. Cysic은 ZK 생태계에 하드웨어 서비스를 제공하는 것에 초점을 맞추고 있고, Scroll은 이를 자신의 Layer2 솔루션의 일부로 활용하고 있습니다.
결론적으로, ZK 하드웨어 가속화 분야가 부상하고 있으며, 이더리움의 지속적인 ZK화에 따라 이 분야의 중요성이 더욱 커질 것이며, 나아가 이더리움의 경제 모델에도 변화를 가져올 수 있습니다. 이 분야에 대한 지속적인 관심이 필요합니다.
