Alejandro Ranchal-Pedrosa가 작성했습니다.
이 글의 초안에 대한 사려 깊은 리뷰와 의견을 주신 루카 도노 와 조나스 테이스 에게 감사드리고 싶습니다.
롤업은 오프체인 트랜잭션을 처리하고 레이어 1(L1)에 간결한 정확성 증명을 주기적으로 제출함으로써 놀라운 확장성을 구현합니다. 이는 L1 스마트 컨트랙트로 검증 가능한 빠른 온체인 완결성 완결성 하지만, 사용자들은 점점 더 빠른 오프체인 완결성 요구하고 있습니다. 롤업 시퀀서로 확인된 트랜잭션은 데이터가 L1에 완전히 커밋되고 검증되기 전에도 변경되지 않는다는 확신을 제공합니다.
빠른 오프체인 완결성 과제
사용자에게 빠른 오프체인 완결성 제공하는 데는 다음과 같은 고유한 과제가 있습니다.
- 보안 문제: 빠른 확인에 의존하는 사용자는 L1에서 거래 데이터의 돌이킬 수 없는 커밋이 가능하기 전에 시퀀서를 신뢰하는 경우 이중 지출 공격의 위험이 있습니다.
- 높은 데이터 가용성(DA) 비용: 거래 데이터를 L1에 즉시 전달하면 오프체인 완결성 보장되지만 운영 비용이 크게 증가합니다.
따라서 현재의 설계는 오프체인 완결성 즉각적인 DA 발행과 직접 연결하여 지연 시간, 보안 및 비용 간의 균형을 강제합니다. 보안을 확보하려면 높은 DA 비용이나 높은 지연 시간이 필요합니다.
시간이 지남에 따라 블롭에 대한 수요는 꾸준히 증가해 왔으며, 이는 하루 블롭 수를 나타낸 아래 차트에서 확인할 수 있습니다(최근 급증은 펙트라 업그레이드로 인한 새로운 6 블롭 목표에 따른 것입니다).
시간이 지남에 따라 이더리움 생태계의 처리량에 대한 수요가 증가함에 따라 여러 롤업에서 나오는 블롭에 대한 수요도 꾸준히 증가할 것이며, 이와 함께 혼잡으로 인한 블롭 가격도 상승하여 DA 비용과 오프체인 완결성 간의 균형이 더욱 악화될 것입니다.
하위 커밋 소개
하위 커밋은 DA를 온체인에 게시하지 않고도 빠른 오프체인 완결성 제공함으로써 이러한 상충 관계를 해소합니다 . 하위 커밋은 DA를 온체인에 게시하는 정기적이고 덜 빈번한 커밋에 추가로 게시됩니다. 하위 커밋은 L2 원장을 간결하게 표현하여 L2 상태 전환에 따라 데이터를 로컬에 보유한 사용자가 독립적으로 검증할 수 있도록 하여 빠르고 안전한 오프체인 완결성 달성합니다.
DA 비용, 보안 및 지연 시간 간의 상충을 없애기 때문에 하위 커밋을 통해 얻을 수 있는 두 가지 주요 이점은 다음과 같습니다.
1. 저렴한 거래 수수료:
- 블롭 비용을 지불하지 않고도 즉각적인 오프체인 완결성 확보할 수 있게 되면서, 이제 DA는 온체인 완결성 만 필요합니다. 결과적으로 시퀀서는 더 저렴한 블롭 가격과 향상된 데이터 압축률(즉, 블롭 수수료가 저렴한 한 번에 한 블롭에서 더 많은 트랜잭션을 처리할 수 있다는 것은 L2 트랜잭션당 수수료가 저렴하고/또는 롤업 마진이 더 크다는 것을 의미합니다)을 활용하여 최적의 시점에 전체 데이터를 커밋할 시기를 유연하게 결정할 수 있습니다.
- 전체 거래 데이터에 대한 L2 거래 수에 있어서 몇 분/몇 시간에 걸친 압축 효율성은 초선형적으로 증가할 것으로 예상되며, 특히 DA가 State Diff 제출로 구성되는 대부분의 경우에는 더욱 그렇습니다.
- 이 기능은 ZK 롤업에 중요합니다. 낙관적 롤업은 챌린지 기간을 최대한 빨리 시작하기 위해 전체 거래 데이터를 최대한 빨리 커밋해야 하며, 온체인 완결성 더 지연시키지 않아야 하기 때문입니다. 이는 ZK 롤업에는 없는 요건입니다. 따라서 하위 커밋은 ZK 롤업이 낙관적 롤업과 가격 경쟁을 벌이는 데 사용할 수 있는 새로운 무기이며, 오프체인 완결성 성은 동일하고 온체인 완결성 훨씬 더 낮습니다.
2. 보안 강화:
- 사용자는 검증된 상태를 L1에 독립적으로 앵커링할 수 있습니다(하위 커밋을 직접 제출함으로써). 이를 통해 시퀀서에 대한 의존도를 완화하거나 L2 시스템의 기본 오프체인 완결성 빈도에 얽매일 필요가 없습니다. 적절한 설계를 통해 사용자가 DA를 직접 제출하여 이를 수행할 수 있지만, 더 낮은 지연 시간으로 더 높은 보안을 원하는 사용자에게 이렇게 많은 추가 비용을 요구하는 것은 불합리합니다. 하위 커밋은 앵커링되는 상태 전환의 관련 DA 크기에 관계없이 합리적이고 일정한 비용으로 이 기능을 효과적으로 구현합니다.
하위 커밋의 작동 방식
하위 커밋은 L2 상태 전이(예: L2 블록 시퀀스의 해시 )를 고유하게 나타내는 간결한 메타데이터(일반적으로 암호화 해시 )입니다. 시퀀서는 이러한 하위 커밋을 주기적으로(예: 30분마다) 제출하는데, 이는 전체 DA 커밋(예: 12시간마다)보다 훨씬 더 빈번합니다.
또는 시퀀서는 서비스형 하위 커밋을 제공할 수도 있습니다. 하위 커밋의 메타데이터에 서명하고 메타데이터와 서명을 오프체인으로 배포함으로써 사용자는 시퀀서가 직접 서명한 하위 커밋을 제출하고 시스템에서 기본적으로 제공하는 것보다 더 낮은 지연 시간의 오프체인 완결성 얻을 수 있습니다(예: 많은 자금을 이동시키고 시퀀서를 신뢰하지 않는 앱이 사용자에게 익숙한 수준의 안전성과 지연 시간을 제공하고자 이전 하위 커밋 후 10분 후에 하위 커밋을 하기로 결정할 수 있으며, 이는 시퀀서가 제출한 기본 하위 커밋보다 3배 빠릅니다).
좋은 사례입니다. 따라서 시퀀서가 정직한 좋은 사례에서 하위 커밋에 대한 프로토콜은 다음과 같습니다.
- 시퀀서는 주기적으로 하위 커밋을 제출하거나, 사용자는 시퀀서가 오프체인으로 배포하고 서명한 서명된 하위 커밋을 제출합니다.
- L1에서 하위 커밋을 관찰하고 이를 로컬 데이터와 비교하는 사용자는 연관된 오프체인 상태를 자신 있게 신뢰할 수 있습니다.
- 전체 거래 데이터 커밋과 증명은 나중에 제공되며, 더 낮은 블롭 수수료와 더 나은 압축을 위해 최적화됩니다.
시퀀서의 오작동. 커밋은 시퀀서에 오류가 있어도 보안을 보장하므로 오프체인 완결성 위해 사용될 수 있습니다. 따라서 하위 커밋이 오프체인 완결성 제공하려면 시퀀서의 오작동을 고려해야 합니다. 시퀀서에 오류가 있는 경우, (i) 하위 커밋을 제출하지 않거나 (ii) 잘못된 하위 커밋(데이터가 누구에게도 공개되지 않거나 시퀀서만 접근할 수 있는)을 제출하여 최종적인 결과를 훼손할 수 있습니다.
시퀀서가 하위 커밋을 제출하지 않으면 롤업은 커밋에 대한 일반적인 빈도 로 작동합니다. 마찬가지로, 시퀀서의 이러한 오작동을 방지하기 위해 이미 알려진 메커니즘(강제 배치, 분산 커밋 이더리움 클래식(ETC))을 하위 커밋에도 사용할 수 있습니다.
시퀀서가 잘못된 하위 커밋을 제출하면 롤업에 문제가 발생합니다. 이러한 잘못된 하위 커밋은 시퀀서 외에는 알려진 어떤 트랜잭션 데이터와도 일치하지 않습니다. 커밋과 증명은 하위 커밋과 일치해야 하므로, 문제가 해결될 때까지 롤업을 진행할 수 없습니다. 이 경우 하위 커밋을 되돌려야 하는 심각한 상황이 발생할 수 있습니다.
하위 커밋 되돌리기: 잘못된 하위 커밋을 처리하려면 프로토콜에서 명확한 시간 초과 기간을 정의해야 합니다. 시퀀서가 이 시간 초과 기간 내에 커밋하고 상태 전이를 증명하지 못하면 문제가 있는 하위 커밋을 안전하게 되돌릴 수 있습니다. 정상적인 상황에서는 적절한 커밋과 증명이 즉시 제공되므로 이 시간 초과에 도달하지 않습니다.
시퀀서 오용 방지: 하위 커밋의 되돌리기를 허용하면 새로운 위험이 발생합니다. 악의적인 시퀀서(악의적인 증명자와 협력)가 의도적으로 유효한 거래를 되돌려 이중 지불 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 프로토콜은 누구나 유효한 커밋 및/또는 증명을 제출할 수 있는 더 짧은 시간 제한을 포함합니다. 이 메커니즘은 시퀀서가 오작동하더라도 네트워크의 보안을 유지하고 하위 커밋이 정확하다면 거래가 완결성) 에 도달할 수 있도록 보장합니다. 또한, 시퀀서는 분산 커밋 기간이 시작되기 전에 커밋하지 못할 경우 예치(stake) 의 일부를 삭감당할 수 있으며, 이는 분산 커밋자에게 보조금을 지급하거나 보상하는 데 사용될 수 있습니다. 분산 커밋 및 증명 대신, 강제 모드를 통해 이러한 공격으로부터 보호할 수도 있습니다.
분산형 개입을 위한 짧은 시간 초과와 하위 커밋을 되돌리는 데 필요한 긴 시간 초과라는 2계층 시간 초과 구조는 보안과 운영상의 견고성을 균형 있게 유지합니다.
결론
하위 커밋은 ZK-롤업에 중요한 경쟁 우위, 즉 빠른 오프체인 완결성 데이터 검증 비용의 분리를 제공함으로써 롤업 기술의 상당한 발전을 보여줍니다. 이러한 혁신은 비용 절감, 보안 및 유연성 향상을 가능하게 하며, ZK-롤업을 낙관적인 대안에 비해 유리하게 자리매김합니다. 궁극적으로 하위 커밋은 사용자와 애플리케이션이 이더리움 확장성의 잠재력을 안전하고 효율적으로 활용할 수 있도록 지원합니다.
