기반 롤업 - 현재 롤업 네트워크의 직렬화 문제에 대한 솔루션 | by 100y_

작성자: 100y . 편집: Cointime.com QDD

요점

l 현재 롤업 네트워크는 직렬화 중앙화의 위험이 있어 이를 해결하기 위한 다양한 직렬화 계층 프로젝트가 등장했다.

l Ethereum Foundation의 연구원인 Justin Drake는 Rollup의 직렬화 문제를 해결하기 위해 Based Rollups라는 아이디어를 제안했습니다. 이 설정에서 Ethereum 네트워크의 Seekers, Builders 및 Proposers는 모두 Rollup 네트워크의 직렬화에 참여합니다.

l 기반 롤업은 고도로 분산되어 있고 이더리움의 활력으로부터 직접적인 혜택을 받지만 경제적 인센티브가 부족하고 잠재적인 확장성 제한이 있을 수 있습니다.

1. 소개

의심할 여지 없이 2022-2023년 기간은 다양한 롤업 네트워크가 계속 확산되는 이더리움의 두 번째 계층의 부상을 표시할 것입니다. 낙관적 롤업 분야에서 Arbitrum과 Optimism은 총 가치 잠금(TVL) 리더보드에서 상위 10위 자리를 굳건히 차지했습니다. 한편, zk Rollup 공간에서는 특히 Polygon의 zkEVM 도입과 zkSync Era 메인넷 출시와 함께 Layer 2의 두 번째 물결이 다가오고 있습니다.

1.1 롤업의 다양한 위험

(2023년 4월 15일 기준 데이터 | 출처: l2beat)

그러나 다양한 이더리움 2계층 네트워크의 급속한 성장으로 인해 모든 네트워크가 적절한 롤업 기준을 충족하는 것은 아닙니다. 위 표는 기존 Rollup 네트워크의 위험성을 분석한 것으로, 데이터 소스는 l2beat 입니다. 각 프로젝트는 Rollup 네트워크에서 취한 접근 방식을 설명합니다. 노란색은 위험이 적고 빨간색은 위험이 더 큽니다.

1. 상태 검증: Rollup 네트워크는 오프체인에서 계산을 수행하기 때문에 이더리움에 계산 결과의 유효성을 증명해야 합니다. 이 범주는 유효성 검사가 구현되는 방식에 따라 분류됩니다. zk Rollup의 경우 영지식 증명(zk-SNARKs, zk-STARKs)을 통해 수행할 수 있습니다. 낙관적 롤업의 경우 적어도 하나의 정직한 엔터티가 사기 증명을 담당해야 하지만 많은 네트워크가 아직 사기 증명 시스템을 구축하지 않았으며 설령 설령 있다고 해도 화이트리스트에 있는 엔터티만 사기 증명을 제출하도록 허용하는 것은 요원한 일입니다.

2. 데이터 가용성: 거래 데이터가 계산에 사용되는 저장 위치에 따라 분류됩니다. 이더리움의 온체인 스토리지가 가장 안전합니다. 외부(DAC) 사례에서 트랜잭션 데이터는 "데이터 가용성 위원회"라는 엔티티 그룹에 의해 오프체인에서 관리되는 반면 낙관적(MEMO) 사례에서는 트랜잭션 데이터가 분산된 스토리지 네트워크에서 관리됩니다. Metis Andromeda가 취한 접근법.

3. 업그레이드 가능성: 롤업 네트워크는 업그레이드 가능 여부에 따라 분류되는 이더리움 네트워크 상의 스마트 계약을 가지고 있습니다. 업그레이드 불가능은 코드가 변경 불가능하다는 것을 의미하며 가장 안전한 방법이며 일반적으로 업그레이드 결정 후 며칠 지연되거나 최악의 경우 중앙 집중식 엔터티가 롤업 계약 승인 없이 업그레이드할 수 있습니다. 이 경우 엔터티가 원하면 모든 자금을 훔칠 수 있습니다(그럴 가능성은 매우 낮지만).

4. 시퀀서 실패: 시퀀서는 롤업 네트워크에서 사용자의 트랜잭션 순서를 결정할 책임이 있으며, 이 범주는 모든 시퀀서가 오프라인 상태이거나 검열 중인 경우 수행해야 하는 작업을 설명합니다. L1과 거래한다는 것은 사용자가 이더리움을 통해 트랜잭션을 제출하여 롤업 네트워크에 추가할 수 있다는 것을 의미하고, L1으로 강제 종료한다는 것은 사용자가 시퀀서가 인출 트랜잭션을 삽입하도록 강제할 수 있음을 의미합니다. 최악의 시나리오에는 시퀀서가 오프라인이 되거나 검열을 받는 경우 사용자가 스테이크에 의지할 수 없는 메커니즘이 없습니다.

5. 검증인 실패: 검증인은 롤업 네트워크에 상태를 제출할 책임이 있으며, zkRollup의 경우 이더리움 네트워크에 ZKP(Zero-Knowledge Proof)도 제출합니다. 오프라인 상태가 됩니다. 제안 블록은 일정 기간이 지나면 누구나 검증자가 될 수 있는 반면, 탈출구(Escape Doors, MP)는 사용자가 Merkle 증명을 제출하여 자산을 안전하게 인출할 수 있도록 하여 두 가지 방법 모두 매우 안전합니다. Escape Doors(ZK)는 사용자가 ZKP를 제출하도록 요구하는데 이는 개인에게 다소 어려운 작업이며 ZK(Proposal Block)는 노드가 ZKP를 생성하는 것 외에도 ZKP를 실행하도록 요구합니다. 다시 말하지만 최악의 시나리오는 메커니즘이 없는 것입니다. 즉, 유효성 검사기가 작동을 중지하면 모든 사용자의 자산이 동결됩니다.

1.2 시퀀서의 중요성

지금까지 다양한 위험을 다루었지만 시퀀서 및 유효성 검사기 실패는 더 커지는 많은 롤업에서 뜨거운 주제가 됩니다. Optimistic Network는 TVL 리더보드에서 6번째로 큰 네트워크로 성장했지만 화이트리스트 검증인이 오프라인 상태가 되면 사용자 자금이 동결될 수 있으며 최근 출시된 zkSync Era의 경우 시퀀서를 처리할 수 없고 유효성 검사기가 오프라인 상태입니다.

이러한 우려의 이유는 대부분의 기존 롤업 네트워크가 중앙 집중식 시퀀서를 사용하기 때문입니다. 주요 롤업 네트워크가 시퀀서를 작동하는 방법을 살펴보겠습니다.

l 낙관주의: 직렬 변환기와 유효성 검사기 모두 재단에서 중앙에서 실행합니다(직렬 변환기 주소: 0x68...2985 , 유효성 검사기 주소: 0x47...3A33 ). 중앙 집중식 시리얼라이저가 오프라인이 되거나 검열을 받더라도 사용자는 여전히 L1을 통해 L2 네트워크로 트랜잭션을 강제로 보낼 수 있습니다. 위에서 언급한 "L1을 사용한 트랜잭션"이 가능하기 때문입니다. 그러나 유효성 검사기가 오프라인인 경우 사용자는 L2에서 L1로 인출할 수 없습니다. Optimism은 이 문제를 해결하기 위해 경제 게임 이론과 거버넌스 메커니즘을 도입하여 향후 시퀀서를 탈중앙화할 계획입니다.

l Arbitrum: 직렬 변환기는 재단(직렬 변환기 주소: 0xC1...47cc)에 의해 중앙에서 실행되며 유효성 검사기는 13개의 화이트리스트 엔티티 입니다. 중앙 집중식 시리얼라이저가 오프라인이 되거나 검열을 받더라도 위에서 언급한 "L1을 사용한 트랜잭션"이 가능하기 때문에 사용자는 여전히 L1을 통해 L2 네트워크에서 트랜잭션을 강제할 수 있습니다. Arbitrum도 Optimism과 달리 사기 방지 시스템이 있지만 화이트리스트에 있는 검증인만 사용할 수 있고 모든 검증인이 7일 이상 오프라인 상태이면 누구나 검증인이 되어 출금할 수 있습니다. Arbitrum은 향후 직렬 변환기를 분산화할 계획입니다 .

l zkSync Era: 시퀀서 및 검증자 역할을 하는 중앙 집중식 운영자(운영자 주소: 0x11...2211 )가 있습니다. 이 프로젝트는 현재 초기 단계이므로 운영자의 문제에 대한 해결책은 아직 없습니다. zkSync Era는 검증자 및 가디언이라는 일련의 역할을 생성하여 향후 운영자를 분산시킬 계획입니다.

l Polygon zkEVM: 시퀀서는 재단(시리얼라이저 주소: 0x14...2800 )에 의해 중앙 집중식으로 운영되며, ZKP를 제출하는 검증자(Polygon zkEVM에서 애그리게이터라고 함)도 중앙 집중식(애그리게이터 주소: 0xdA.. .86eA ). 시퀀서가 실패하면 사용자의 자금은 동결되지만 애그리게이터가 실패하면 누구나 ZKP를 제출하여 L2에서 L1로 인출할 수 있습니다. Polygon zkEVM은 향후 PoE라는 합의 알고리즘을 통해 시퀀서와 애그리게이터를 분산화할 것입니다.

시리얼라이저와 유효성 검사기의 중앙 집중화로 인해 최근 롤업 네트워크를 분산화하는 것을 목표로 하는 많은 프로젝트가 등장했습니다. 여기에는 Astria, Espresso, Radius, OP Stack, Suave 등이 포함됩니다. 그들은 롤업 네트워크를 위한 자체 시퀀서 네트워크를 제공하므로 롤업 네트워크의 노드는 계산을 수행하고 거래 주문을 롤업 네트워크로 넘기기만 하면 됩니다. 이와 대조적으로 Ethereum Foundation의 연구원인 Justin Drake는 기반 롤업이라는 다른 접근 방식을 제안했습니다 .

2. 기반 롤업

"토큰 없는 탈중앙화는 기반이 됨으로써 가능합니다." - Justin Drake

이것은 Ethereum Foundation 연구원 Justin Drake가 기반 롤업에 대한 소개 의 마지막 단어였습니다. 이것은 Coinbase가 시작한 롤업 네트워크가 기반 롤업의 형태를 사용하여 토큰 없는 탈중앙화를 달성할 수 있다는 것을 의미합니까? (Based Rollups와 Coinbase의 Base는 유사한 이름 외에는 관련이 없습니다.)

2.1 개요

기반 롤업(또는 L1 직렬화된 롤업)은 롤업 네트워크의 직렬화 프로세스가 기반이 되는 L1(대부분의 경우 이더리움 네트워크)에서 발생함을 의미합니다. 좀 더 구체적으로 이더리움의 경우 네트워크 상의 검색자, 빌더, 제안자 모두가 롤업 네트워크의 직렬화에 참여한다는 뜻이다.

2.2 블록 건설 참여자

(MEV-부스트 | 출처: Flashbots)

현재 이더리움 네트워크의 대부분의 블록은 MEV-Boost라는 미들웨어를 통해 생성되며, 향후 이 프로세스는 제안자-빌더 분리(PBS) 방식을 사용하여 이더리움 프로토콜에 구축될 것입니다. 이 프로세스에서 Seeker는 먼저 메모리 풀을 수신하고 MEV 기회를 식별하고 번들로 묶어 Builder에 제출합니다. 빌더는 Mempool의 트랜잭션과 Seeker가 받은 번들을 가져오고 자체 알고리즘을 사용하여 MEV 수익을 극대화하는 완전한 블록을 만든 다음 제안자에게 전송하고 Ethereum 네트워크에 추가합니다.

이 과정에서 Seeker와 Builder는 번들 및 거래 옵션에 대해 가능한 한 많은 MEV 수익에 입찰하므로 MEV 수익은 Seeker-Builder-Proposer에서 흐릅니다.

2.3 기반 롤업의 장점

기반 롤업은 자체적으로 직렬화를 처리하는 기존 롤업 네트워크에 비해 많은 이점이 있습니다. 첫째, 그들은 트랜잭션을 직렬화하기 위해 이더리움에 의존하므로 이더리움의 활성으로부터 이익을 얻습니다. 위에서 다양한 롤업의 위험을 살펴보았을 때 시퀀서 또는 유효성 검사기에 문제가 있는 경우 많은 일이 잘못될 수 있지만 기반 롤업에서는 이더리움 네트워크가 실패하지 않는 한 이러한 위험이 존재하지 않습니다.

두 번째 장점은 탈중앙화입니다. 기반 롤업은 여전히 이더리움 네트워크에서 블록을 생성하는 다양한 참여자 세트를 활용할 수 있으며 누구나 기반 롤업의 멤풀에서 MEV 기회를 볼 때 직렬화에 자유롭게 참여할 수 있습니다.

세 번째 장점은 이더리움과의 경제적 제휴입니다. 기반 롤업에서 MEV 기회가 식별되면 이더리움 네트워크의 검색자와 빌더는 이를 직렬화하기 위해 해당 입찰을 제출하므로 기반 롤업의 MEV 수익 가치는 자연스럽게 이더리움 L1으로 유입됩니다.

네 번째 장점은 단순성입니다. 기반 롤업 형태의 롤업 네트워크도 중앙 집중식 시퀀서보다 간단합니다. 기반 롤업은 시퀀서의 서명을 확인하거나 탈출구(검증자가 오프라인일 때 사용자가 안전하게 자금을 인출할 수 있는 시스템)를 구축하거나 나중에 새로운 분산형 시퀀서 알고리즘을 도입할 필요가 없습니다.

다섯 번째 장점은 토큰이 필요하지 않다는 것입니다. 전통적인 롤업 네트워크는 분산화를 달성하기 위해 후속 직렬화에 토큰이 있어야 합니다. 그러나 기반 롤업의 직렬화는 이더리움 네트워크에서 이루어지기 때문에 토큰이 필요하지 않습니다.

2.4 기반 롤업의 단점

기반 롤업에는 몇 가지 단점도 있습니다. 첫째, Rollup 네트워크 자체의 MEV 수익은 L2에 가치를 축적하지 않고 이더리움 L1으로 흘러갑니다. 그러나 MEV 수익 외에도 트랜잭션 제출에 대한 기본 수수료가 L2 측에서 발생할 수 있습니다.

둘째, 직렬화 제한이 있습니다. 기반 롤업은 트랜잭션을 주문하기 위한 직렬화 프로세스를 위해 이더리움 네트워크에 전적으로 의존하기 때문에 자체 직렬화 프로세스를 도입하기 어렵습니다. 또한 직렬화를 이더리움에 의존하는 단점은 이더리움의 finality를 따른다는 점에서 사용자 경험에 비우호적일 수 있으나 현재 많은 연구자들이 EigenLayer, containment list, builder bond 등을 통해 finality를 미리 구현하는 방법을 연구하고 있다. .

3. 예시

기반 롤업이 적용될지 여부는 아직 확실하지 않지만 Taiko라는 잘 알려진 레이어 2 zkEVM 프로젝트에 대한 연구 기사가 ethresearch에 게시되었습니다.

(출처: 타이코)

L2가 기반 롤업을 사용하는 경우 MEV의 흐름은 다음과 같습니다.

l L2 Seeker는 L2 트랜잭션을 묶어서 L2 블록 빌더에게 보냅니다.

l L2 블록 빌더는 L2 블록을 생성한 다음 L1 검색기로 전송하여 L1 번들의 일부로 사용할 수 있습니다.

l L2 Seeker는 L2 트랜잭션을 묶어서 L2 블록 빌더에게 보냅니다.

l L2 블록 빌더는 L2 블록을 생성한 다음 L1 검색기로 전송하여 L1 번들의 일부로 사용할 수 있습니다.

l L2 블록은 L1으로 전송될 때 개인 순차 스트림을 통해 전송되어야 합니다. 그렇지 않으면 MEV가 도난당할 수 있습니다.

결론적으로 L1 검색자가 L2와 L1의 메모리 풀을 동시에 모니터링하면 Based Rollup을 통해 이더리움과 L2 간의 크로스체인 MEV를 추출할 수 있고 L2의 MEV 값은 이더리움에 축적될 수 있다.

4. 요약

다양한 롤업 네트워크의 발달로 중앙 집중식 시퀀서에 대한 우려가 커지고 있습니다. 이 문제를 해결하기 위한 많은 직렬화 계층 프로젝트가 있었지만 Justin Drake의 기반 롤업은 새로운 사고 방식을 제공합니다.

위에서 단점을 언급했지만 제 생각에는 기반 롤업의 가장 큰 약점은 수익성과 느린 완결성입니다. 이더리움 네트워크 블록 생산자가 기반 롤업의 직렬화에 참여하는 유일한 인센티브는 잠재적으로 적당한 MEV 수익입니다. 또한 직렬화가 이더리움 네트워크에서 발생하기 때문에 이더리움 활성의 이점을 누리기보다는 완결성이 느려집니다. 현재 중앙화 문제가 있는 시리얼라이저 부분도 이더리움으로 처리한다면 실제 롤업에 가깝다고 볼 수 있지만, 기반 롤업이 널리 적용되기 전에 인센티브 메커니즘과 무결성을 사전에 보장하는 방법에 대한 추가 연구가 필요하다.

미국 최대 암호화폐 거래소인 코인베이스(Coinbase)는 1) 토큰리스(tokenless) 및 2) 탈중앙화(decentralized)라는 두 가지 설계 목표로 자체 롤업 네트워크 베이스를 출시했습니다. Base는 Optimism의 OP 스택을 활용하여 이를 달성하지만 비슷한 이름의 기반 롤업 접근 방식을 사용하면 두 가지 목표를 쉽게 달성할 수 있습니다. 블록체인 네트워크를 구축하는 비즈니스이고 높은 확장성과 탈중앙화를 찾고 있지만 토큰을 발행할 수 없다면 기반 롤업이 좋은 선택이 될 수 있습니다.