차세대 Ethereum L2 디코딩: 네이티브 롤업

지난 2년 동안 Ethereum은 "Rollup 중심" 로드맵에 전적으로 전념해 왔습니다. 이 전략에는 브리지 계약에 ETH를 잠그고, 체인 외부에서 거래를 실행하고, 사기 증명이나 영지식 증명(ZKP)과 같은 증명을 사용하여 2계층(L2) 상태를 확인하고 인출을 처리하는 것이 포함됩니다.

하지만 심각한 과제가 있습니다. 이더리움 자체는 기본적으로 EVM 실행을 검증하지 않아 롤업이 독립적으로 온체인에서 자체 증명 시스템을 구현하여 상태 전환을 검증해야 합니다.

이더리움은 하드 포크를 자주 겪으며, 이로 인해 EVM이 수정될 수 있습니다. 즉, 롤업 팀은 사용자 지정 구현을 유지 관리하고 업데이트할 책임이 있습니다. 일반적으로 이를 위해서는 보안 위원회를 구성하거나 토큰 기반 투표 거버넌스 시스템을 도입하여 브리지 계약 및 증명 메커니즘에 대한 업데이트를 관리해야 합니다.

이전 시리즈에서는 기반 롤업과 부스터 롤업을 살펴보았습니다. 이제 네이티브 롤업의 개념을 더 자세히 살펴보겠습니다.

Based, Booster, Native의 차이점은 무엇인가요?

기반 롤업, 부스터 롤업, 기본 롤업의 정의 사이에는 많은 혼란이 있을 수 있습니다. 이전 시리즈에서는 기반 롤업과 부스터 롤업을 소개했으므로 이 글을 읽기 전에 해당 롤업을 먼저 확인해보는 것이 좋습니다. 하지만 우리는 세 가지 유형을 빠르게 검토해 보겠습니다.

기반 롤업은 거래 순서를 위해 L1 검증자 세트를 사용하여 분산화를 촉진하지만, 비교적 긴 L1 블록 시간(예: 12초)으로 인해 처리량에 영향을 미칠 수 있습니다. 하지만 커뮤니티가 지속적으로 혁신함에 따라 사용자가 더 빠르게 거래를 확정할 수 있도록 사전 확인 기술을 사용하여 이러한 경험을 개선하기 위한 노력이 진행 중입니다.

Booster Rollup은 L2에서 L1 처리를 에뮬레이션하여 실행과 스토리지를 확장하므로 애플리케이션을 재배포하지 않고도 확장할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 확장성을 제공하지만 기존 롤업에 비해 복잡성이 증가하고 개발 및 유지 관리에 더 복잡한 엔지니어링 노력이 필요합니다.

네이티브 롤업은 애플리케이션 계층 상태 전환을 위한 검증 도구로 L1의 고유한 상태 전송 함수(STF)를 활용합니다. 하지만 Optimism, Arbitrum 및 기타 롤업은 EVM과 동등한 환경에서 작동하지만 종종 Ethereum에 직접 구현하기 복잡하거나 비실용적인 사용자 지정 수정 사항을 포함합니다.

네이티브 롤업은 한때 피아트 롤업으로 알려졌으며, 다양한 글에서 자세히 논의되었습니다. 또한, @apolynya는 "정식 롤업"이라는 용어를 잠깐 사용했습니다. 그러나 "fiat"라는 용어는 결국 "네이티브"로 대체되어 기존 EVM과 동등한 롤업이 잠재적으로 이 모델로 업그레이드될 수 있음을 나타냅니다. "네이티브"라는 용어는 @danrobinson과 Lido의 익명의 기여자가 만들어냈습니다.

네이티브 롤업은 어떻게 작동하나요?

네이티브 롤업 제안은 롤업 상태 전환에 대한 검증기 역할을 하도록 설계된 EXECUTE 사전 컴파일을 도입합니다. 이 사전 컴파일을 통해 롤업 팀은 검증자 계약에서 이를 사용하고 기반 증명 시스템을 제공하며 롤업이 Ethereum의 기본 검증을 상속하도록 할 수 있습니다.

네이티브 롤업은 어떻게 작동하나요?

이 새로운 프리컴파일은 "EVM 내의 EVM"이라는 개념과 다소 유사하므로 사회적 합의에 따라 이더리움의 하드 포크 프로세스를 통해 업데이트될 예정입니다. 이를 통해 EVM의 변경 사항이 사전 컴파일에 반영되고, 롤업이 Ethereum의 검증을 상속할 수 있으며, 보안 위원회나 다중 서명과 관련된 거버넌스 책임에서 롤업 팀이 해방되어 롤업이 사용자에게 본질적으로 더 안전해집니다.

EXECUTE 사전 컴파일은 EVM 상태 전환에 대한 검증기 역할을 하며, 롤업이 애플리케이션 계층에서 Ethereum의 기본 기반 기능을 활용할 수 있도록 합니다. pre_state_root, post_state_root, trace, gas_used와 같은 입력을 사용하여 전환을 검증하고 EIP-1559와 유사한 가스 가격 책정 메커니즘을 활용합니다. 롤업의 확장성 요구 사항에 따라 검증자는 재실행이나 SNARK 증명을 통해 롤업 상태 전환의 정확성을 강제할 수 있습니다. 또한, MEV 기반 지분 증명 경쟁과 같은 중앙집중화 위험을 완화하기 위해 슬롯별 지연 기능이 통합되었습니다.

이러한 사전 컴파일은 증명 시스템에서 "신뢰할 수 없는 롤업"을 지원하여 롤업 개발을 간소화합니다. 주문 및 증명 시스템이 모두 이더리움에 의해 관리되는 기반 롤업 디자인과 결합하면 이 구조는 완전한 무신뢰성을 달성할 수 있으며, 이를 종종 "초음파 롤업"이라고 합니다. 이를 통해 구성 가능성이 높아지고 실시간 결제가 가능해져 보다 구성 가능하고 안전한 롤업 설계가 가능해집니다.

제안된 사전 컴파일은 EVM과 유사하게 동작하여 롤업 트랜잭션을 다시 실행하여 정확성을 검증합니다. 이는 롤업의 핵심적인 이점에 어긋납니다. 롤업은 오프체인에서 실행되고 유효성 증명만 이더리움에 제출합니다. 그 대신 사전 컴파일은 기본적으로 이더리움이 이미 하고 있는 작업을 그대로 반영하며 L1의 컴퓨팅 부담을 덜어주는 측면에서 어떠한 가치도 더하지 않습니다.

ZK 검증자 대신 EVM 유사 검증자를 선택하는 것은 ZK 기술이 아직 미숙하기 때문입니다. 널리 사용되는 zkVM은 취약성이 드러났으며, ZKP의 급속한 발전으로 인해 체인상에서 특정 zk 검증기를 하드코딩하는 것은 위험하고 유연하지 못하게 되었습니다. 그 대신 이더리움은 다양성과 중립성을 우선시하여 단일 검증자에 얽매이지 않고 다양한 zk 클라이언트를 실험할 수 있도록 합니다.

하지만 이는 사전 컴파일이 Ethereum의 확장성에 기여하지 못한다는 것을 의미하지는 않습니다. 이더리움은 ZK 증명 검증자를 오프체인으로 유지하여 보안을 보장하는 한편, 이 사전 컴파일을 활용하여 롤업에서 제출된 ZK 증명을 검증합니다. 이를 통해 이더리움 검증자는 모든 롤업 거래를 처음부터 끝까지 완전히 시뮬레이션하지 않아도 됩니다. 그 대신, 오프체인 zk-proofs를 활용함으로써 네트워크는 실행 측면에서 확장성을 달성하는 동시에 보안을 보장합니다.

네이티브 롤업의 주요 장점은 무엇입니까?

네이티브 롤업을 사용하면 많은 복잡한 작업을 사전 컴파일로 처리할 수 있어 사기 방지나 SNARK 검사 등이 더 간편해집니다. 즉, 작성하고 유지 관리해야 할 코드가 줄어들고 증명 네트워크나 안전 위원회와 같은 추가적인 시스템이 필요 없게 됩니다.

온체인 SNARK 검증은 비용이 많이 들기 때문에 많은 zk-rollup은 비용 절감을 위해 거래를 드물게 처리합니다. EXECUTE 사전 컴파일은 SNARK 재귀를 사용하여 여러 증명을 함께 패키징함으로써 이러한 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 접근 방식을 사용하면 롤업을 통해 거래를 보다 효율적으로 검증할 수 있어 오프체인 검증의 비용 효율성이 높아집니다.

기존 롤업에서 오류 없는 운영을 보장하는 것은 어려운 일이며, 종종 광범위한 검사가 필요합니다. 많은 팀은 악의적인 블록이 생성되는 것을 방지하기 위해 중앙 집중화된 주문을 도입하여 이러한 위험을 완화합니다. 그러나 미리 컴파일된 네이티브 실행을 통해 더 안전하고 허가가 필요 없는 정렬 메커니즘을 구현할 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 롤업은 L1의 보안뿐만 아니라 자산의 대체성도 상속받을 수 있으며, 거래는 Ethereum의 신뢰할 수 있는 환경에서 직접 검증됩니다.

EVM과 호환되는 롤업은 많지만 EVM과 동등한 롤업은 거의 없습니다. 주요 블록체인의 변경 사항과 동기화를 유지하려면 종종 팀이나 투표 시스템이 롤업을 업데이트해야 하며, 이는 위험할 수 있습니다. 네이티브 롤업은 추가 규칙이나 투표자가 필요 없이 모든 것을 동기화하여 기본 블록체인과 자동으로 업데이트할 수 있습니다.

zk-rollup의 경우, 100ms와 같은 매우 짧은 지연 시간 증명 시간을 달성하는 것은 매우 어려운 엔지니어링 작업입니다. 이와 대조적으로 기본 롤업은 더 "편안한" 증명 일정을 허용하여 전체 슬롯까지 확장할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 즉시 증명을 생성해야 하는 압박감을 줄여 잠재적으로 신뢰성을 향상시키고 L1과의 통합을 강화합니다.

모든 롤업이 네이티브인가요?

OP Stack과 Arbitrum Orbit Stack 등 모든 현재 롤업 스택은 "네이티브 롤업"으로 변환되어 Ethereum의 보안 기능을 직접 상속받을 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 업그레이드를 통해 보안이 강화되어 사용자가 더 편리해지고, 보안 위원회가 더 이상 필요 없어져 롤업 팀이 더 편안해질 것입니다. 동시에 롤업 팀은 효율적인 공유 분류 계층을 제공하고 분류 수수료를 획득하여 MEV를 극대화함으로써 경쟁을 계속할 수 있습니다.

하지만 모든 롤업이 네이티브 형태로 전환되는 것은 아닙니다. 고유한 거래 유형, 다양한 가스 회계 방법, 기본 L1 블록체인에서 찾을 수 없는 사전 컴파일을 포함하여 일부 L2 기능은 네이티브 롤업과 본질적으로 호환되지 않습니다. 오늘날의 L2 생태계의 주요 장점은 각각 공통 보안 기반을 공유하는 L2 롤업 간 VM의 다양성입니다.예를 들어,

@EclipseFND는 SVM 롤업입니다
@movementlabsxyzMoveVM 롤업
@Starknet은 CairoVM 롤업입니다

@doganeth_en이 지적했듯이 향후 롤업은 엔터프라이즈 롤업, 성능 지향 롤업, "정렬된" 네이티브 롤업의 세 가지 범주로 구분됩니다.

기업은 롤업을 관리, 주문, 소유하는 데 집중하게 되며, 이는 거래 순서, 실행, 애플리케이션에 대한 웹2 수준의 제어를 원하는 기업에 적합합니다.

성능 중심 롤업은 결제에 Ethereum을 사용하지만 최적의 성능을 위해 @megaeth_labs가 데이터 가용성을 위해 @eigen_da를 사용하는 것과 같이 대체 데이터 가용성에 의존합니다. 이러한 롤업은 분산화가 덜 되어 있지만 특정 이더리움 기능을 희생하고 ETH의 유용성을 높입니다.

네이티브 롤업은 이더리움 기반 시설과 완벽하게 통합되며 이더리움 수준의 분산화, 직접 상태 액세스를 통한 공유 실행, 더 저렴한 오프체인 ZK 증명 검증을 제공합니다. 이러한 롤업은 이더리움의 네트워크 효과에 기여하고 수익을 공유할 수 있지만 지속 가능성은 자연스러운 경제적 인센티브에 달려 있습니다.

결론적으로

네이티브 롤업은 이더리움 롤업 중심 로드맵에서 큰 진전을 나타내며, 이더리움 기반 시설에 더 부합하는 접근 방식을 제공합니다. EXECUTE 사전 컴파일을 도입함으로써 네이티브 롤업은 거버넌스를 간소화하고 다중 서명, 보안 위원회 또는 토큰 기반 투표 시스템의 필요성을 제거합니다. 이러한 접근 방식은 보안을 강화할 뿐만 아니라 롤업을 보다 효율적으로 확장하고 오프체인 zk 증명을 활용하여 신뢰 최소화 및 확장성을 보장합니다.

이 제안은 유망해 보이지만, 과제도 없는 것은 아니다. 기존 롤업의 대부분은 EVM과 동일하다고 표시되지만, 일반적으로 EVM을 약간 수정합니다. 따라서 기본 롤업 모델로 전환하면 사용자 정의 EVM 구현을 사용하는 롤업에 추가적인 개발 부담이 발생할 수 있습니다.

그럼에도 불구하고, 네이티브 롤업은 롤업 설계와 함께 이더리움의 보안과 유연성을 결합하는 매력적인 경로를 제공합니다. L1과의 정렬을 용이하게 함으로써 혁신을 촉진하고 단편화를 줄이며, 미래에 Ethereum의 생태계를 더욱 연결되고 회복력 있게 만듭니다.