이더리움 증명 시장 제안

케브, 마리암, 마이크, 토마스 티에리, 토마스 코라트거, 마리아, 카스파, 라디슬라우스, 마리오스, 조지, 메리, 그리고 드미트리에게 이 게시물로 이어진 피드백과 논의에 대해 감사드립니다 (피드백 ≠ 보증).

이더리움이 L1에 zkEVM을 구현할 때, 블록에 대한 증명을 소싱해야 할 것입니다. 이 게시물은 이더리움에 증명자 시장을 구현하는 것을 제안합니다: 이는 빌더가 비허가형(Permissionless) 증명자 세트와 연결할 수 있게 합니다. 빌더는 이더리움 프로토콜의 도움을 받아 블록을 빌드하는 동안 시스템 계약에 증명에 대한 상금을 예치합니다. 증명을 제출하는 사람은 다음 슬롯에서 상금의 일부를 받을 수 있습니다. 증명자들은 지불이 이루어지도록 합니다.

이 제안은 빌더와 증명자 간의 공정한 교환 문제를 해결합니다. 공정한 교환 문제는 빌더가 증명이 제공된 경우에만 지불하고, 증명자는 상금을 청구할 수 있는 경우에만 증명한다는 것을 의미합니다. 더욱이 이 제안은 빌더와 증명자 간의 잠재적으로 큰 통신량을 처리하기 위한 릴레이의 필요성을 제거합니다. 이는 이 제안의 가장 큰 장점 중 하나입니다: 신뢰할 수 있는 제3자 릴레이가 필요하지 않습니다. 대신 이더리움 프로토콜이 공정한 교환 문제와 빌더-증명자 통신을 관리합니다.

이 게시물에서 우리는 증명자 시장을 제안하지만, 이더리움은 다음 두 가지 경우에 증명자 시장이 필요하지 않을 수 있습니다:

1. 모든 증명 시스템에 대해 항상 최소 한 명의 이타적인 증명자가 온라인 상태일 경우.
2. 빌더가 증명자인 경우.

첫 번째 가정이 성립하는지는 증명 비용에 따라 달라집니다. 단기 및 장기적인 증명 비용이 얼마나 높을지는 아직 불분명합니다. 저스틴은 장기 자본 지출을 약 100,000 USD로, 장기 운영 지출을 10kW 전력 처리 비용으로 제한할 것을 제안합니다. 그러나 단크라드는 단기적으로는 비용이 더 높아도 괜찮을 수 있다고 제안합니다. 이더리움이 첫 번째 가정에 의존하려면 비용이 매우 낮아 항상 많은 증명자가 있어야 합니다.

상위 빌더들이 직접 블록을 증명하더라도, 제 의견으로는 프로토콜 내 증명자 시장을 갖는 것이 여전히 바람직합니다. 이는 이더리움의 빌더 의존도를 감소시키기 때문입니다. 상위 빌더들이 오프라인 상태가 되더라도 로컬 블록 빌더들은 여전히 증명자 시장을 통해 증명자와 연결될 수 있습니다. 또한 증명자 시장에 대한 접근은 빌더 시장의 진입 장벽을 낮춥니다.

1. 증명은 증명의 사용을 설명하는 메타데이터와 함께 컨텍스트에 recipient_address를 포함해야 합니다. 컨텍스트가 변경되면 증명이 무효화됩니다. 즉, 증명은 변조 불가능해야 합니다.
2. 증명자는 단일 증명의 비용으로 다른 recipient_address 필드를 가진 여러 증명을 생성할 수 없어야 합니다.

FRI 기반 증명 시스템은 오늘날 zkEVM에서 가장 많이 사용되는 시스템이며 이 두 가지 특성을 만족합니다.

증명자 집행

증명자들은 관찰 마감 시점에 사용 가능한 증명에 대한 자신의 뷰를 고정합니다. 그들은 관찰한 모든 증명의 recipient_address 목록을 만듭니다. 제안자는 증명자보다 늦게 자신의 뷰를 고정하고 비콘 블록에서 본 모든 recipient_address 필드 목록을 포함해야 합니다. 만약 증명자의 recipient_address 목록에 비콘 블록에 포함되지 않은 값이 있다면, 해당 증명자는 블록에 투표하지 않습니다.

이 시스템은 뷰 병합을 기반으로 하며, 프란체스코가 설명한 대로 이 제안이 의존하는 동일 슬롯 증명 아키텍처에 이미 사용되고 있습니다. 여기에 추가된 복잡성은 시스템 계약에서 비콘 블록의 recipient_address 목록을 사용하기 위해 합의 및 실행 계층 간 통신을 포함합니다.

이더리움 증명자 시장이 PBS보다 간단한 이유

제안자-빌더 분리(PBS)는 이더리움 커뮤니티에서 수년간 논의되었지만, 만족스러운 시장 구현에 대한 대략적인 합의는 없습니다. 심지어 구현된 PBS(ePBS) 버전에서도 릴레이에 대한 우려가 있었습니다. 현재 ePBS 제안인 EIP-7732는 이러한 우려를 교묘하게 다루고 있지만, 빌더와 릴레이는 7732가 구현되더라도 릴레이가 계속 운영될 것으로 예상합니다.

그러나 다음과 같은 주요 이유로 이더리움 증명자 시장이 PBS만큼 복잡하지 않을 것으로 예상합니다:

증명은 중요 경로 밖에 있습니다. EIP-7732 또는 EIP-7886를 통한 지연 실행의 일종 때문에 증명은 블록이 커밋되기 전이 아니라 다음 슬롯에 제출될 수 있습니다. 이는 증명자 시장에 두 가지 중요한 장점을 제공합니다.

첫째, 증명에 대한 지불이 다음 슬롯에 발생할 수 있습니다. 블록이 커밋되기 전에 빌더나 프로토콜과 증명자 사이에 거래가 있을 필요가 없습니다. PBS에서는 제안자가 중요 경로에서 빌더와 거래를 해야 하므로 이더리움은 공정 교환 문제를 해결하는 신뢰할 수 있는 제3자가 될 수 없고 릴레이가 필요합니다.

둘째, 전파 속도가 증명이 제시간에 있는지 여부를 결정하는 중요한 요인이 아닙니다. MEV-Boost에서 릴레이는 타이밍 게임을 하기 위해 전파를 크게 최적화합니다. 증명자가 실시간으로 블록을 증명할 수 있다면, 이러한 작은 대기 시간 경쟁은 경쟁의 벡터가 될 만큼 의미 있지 않을 수 있습니다.

**현금 흐름이 반대입니다.** MEV-Boost에서는 빌더가 블록을 제안할 권리에 대해 제안자에게 지불합니다. 이더리움 증명자 시장에서는 잠재적으로 프로토콜이 트랜잭션 수수료를 사용하여 증명자에게 증명 생성에 대해 지불할 수 있습니다. 사용자 트랜잭션 수수료(빌더가 아님)가 증명자에게 지불한다면, 빌더가 아무것도 지불할 필요가 없기 때문에 시장이 단순해집니다. 빌더가 외부 보상을 제공하지 않으면 증명자도 이더리움 증명자 시장에 참여해야 합니다.

언번들링 없음. MEV-Boost의 블록은 제안자가 블록의 내용을 보기 전에 제안자가 서명해야 블록의 MEV를 훔치는 것을 방지할 수 있습니다. 증명자 시장에서는 언번들링이 문제되지 않습니다. 첫째, 빌더는 증명이 제공되기 전에 자신의 블록을 커밋하고 공개적으로 전파하여 MEV 도난 위험 없이 진행할 수 있습니다. 둘째, 증명자는 증명이 변경될 수 없고(증명은 변조 불가능) 지불은 증명자에 의해 집행되므로 자금을 받기 전에 공개적으로 증명을 보낼 수 있습니다. 언번들링 위험이 없으므로 블록과 증명 모두 릴레이 없이 공개적으로 전파될 수 있습니다.

이 제안의 단점

• 낭비성. 네트워크에서 엄격히 필요한 것보다 더 많은 증명이 전파될 수 있으며, 이는 증명 전파를 위한 대역폭 요구 사항을 증가시키거나 증명 전파에 할당된 필요 시간을 증가시켜 증명 시간을 감소시킬 수 있습니다.
• 잠재적 슬롯 누락. 상금이 너무 낮게 설정되면 증명자들이 증명할 동기를 거의 갖지 못해 슬롯이 누락될 수 있습니다. 따라서 상금을 충분히 높게 유지하는 것이 매우 중요합니다.

이 제안의 장점

• 증명자 생존성. 이 제안은 빌더와 관계없이 증명자가 증명을 생성할 인센티브를 만듭니다.
• 릴레이 없음. 이 제안은 신뢰할 수 있는 제3자 릴레이 없이 공정 교환 문제와 증명자-빌더 통신을 해결합니다.
• 비허가형. 모든 증명자가 증명에 대한 상금을 받을 수 있습니다.
• 0-스테이크-증명자 및 태만 없음. 시스템이 특정 증명자에게 증명을 제공하는 것에 의존하지 않기 때문에 증명자는 비활성에 대한 잠재적 페널티를 충당하기 위해 스테이크를 예치할 필요가 없습니다. 따라서 증명자가 증명을 제공하겠다고 약속하고 태만해질 위험이 없습니다.
• 무작위성 불필요. 상금은 무작위로 선택된 한 증명자가 아니라 모든 증명자에게 동등한 비율로 지급됩니다. 이는 증명자의 증명 결정에 영향을 미치지 않으면서 마리암이 여기서 주장하는 좋은 무작위 오라클의 필요성을 제거합니다.
• 이더리움 통제. 이더리움은 시장의 매개변수(예: 너무 적은 증명이 발생할 확률)를 제어할 수 있습니다. 외부 거버넌스에 대한 종속성이 없습니다.