작성: 0xJaehaerys

편역: 白话区块链

유동성 파편화 문제는 누구나 익히 들어봤을 것이다. 이더리움 생태계의 유동성은 L1과 수십 개의 L2에 흩어져 있다.

롤업에서는 다음 작업을 한 건의 거래로 처리할 수 없다. 메인넷 Aave에서 USDC를 빌리고, Uniswap에서 ETH로 교환한 뒤, 이를 증거금으로 무기한 선물 DEX에 예치하는 일이다. 브리지를 열고, 크로스체인 전송을 하고, 여기서 승인하고, 저기로 보내고, 다시 크로스체인하고, 마지막으로 예치해야 한다.

이더리움 경제 구역(EEZ)은 이 모든 과정을 한 건의 거래로 만든다. EEZ에 속한 롤업은 마치 같은 체인에 있는 것처럼 이더리움과 다른 EEZ 롤업의 모든 리소스를 사용할 수 있다(동기적 조합성).

EEZ란 무엇인가

EEZ는 이더리움 위의 계약과, 각 체인을 이 계약에 연결하는 규칙으로 구성된다. 새로운 체인이 아니며 새로운 스택도 아니다. 연결된 체인은 한 건의 거래에서 이더리움 또는 다른 연결된 체인의 리소스를 사용할 수 있다. 이 아이디어는 실행 샤딩(execution sharding, 오래된 이더리움 확장 계획)에서 출발했으며, 실시간 증명(real-time proving)이 이를 현실로 만들었다.

EEZ의 출발점은 이것이다. L1 주변의 체인 수는 줄지 않는다. 극한까지 밀어붙여도 L1은 세계 경제를 감당할 수 없다. 대역폭이 충분하지 않다. 또 모든 이가 L1에 머무는 것이 적합한 것은 아니다. L1에서는 아무도 당신의 실수를 바로잡아 주지 않지만, 은행이나 거래 플랫폼은 다른 규칙을 필요로 한다. 각 체인은 서로 달라질 것이다. EVM과 비EVM, 퍼블릭, 프라이빗, 허가형 체인을 아우르며, 우리의 과제는 이들이 하나의 전체처럼 협력하게 만드는 것이다.

구역 내의 각 체인은 여전히 자신이 선호하는 가상머신(VM)과 순서로 거래를 실행한다. 누구의 참여를 허용하고 어떤 증명을 신뢰할지도 스스로 결정한다. 구역 내 모든 체인이 공유하는 것은 이더리움 블록이다. 그 각각은 같은 블록에서 L1의 유동성, 계약, 키를 사용할 수 있다. 「경제 구역」이라는 이름이 여기서 나온다. 공유된 시장을 가지면서도 각 체인이 독자적 규칙을 가진 구역이라는 뜻이다.

EEZ에 참여하려면 체인은 최소 두 가지 조건을 충족해야 한다. 하나의 slot 안에서 자신의 상태를 증명하는 것, 그리고 이더리움이 재편성(reorg)될 때 함께 롤백하는 것이다. 두 번째 조건은 재편성이 발생한 뒤 어떤 체인에는 거래가 남고, 그 거래의 이더리움 쪽 절반은 사라지는 상황을 막기 위한 것이다. EEZ 계약은 체인 내부에서 무슨 일이 일어나는지 보지 못하며, 그 체인의 증명과 상태 루트(그 체인의 전체 상태를 약속하는 해시값)만 필요로 한다. 체인은 어떤 VM과 어떤 가입 규칙도 가질 수 있으며, 특정 증명기를 강제하지 않는다. 기존 L2도 모두 참여할 수 있다.

기술적으로 EEZ는 세 가지 핵심 구성 요소에 기반한다.

• 실시간 증명(Real-time proving). 체인이 하나의 이더리움 slot 안에서 자신의 새 상태를 증명한다.
• 컴포저(Composer). 블록 생성 전에 거래가 관련된 각 체인에서 그 거래를 미리 실행하는 운영자로, 크로스체인 호출에 대한 답을 준비한다.
• 프록시(Proxy). 한 체인에서 다른 체인의 계약을 대표하는 데 쓰이는 계약.

실시간 증명이란

유효성 증명(validity proof)은 한 체인이 자신의 규칙을 따라 새 상태에 도달했음을 보여주는 데 쓰인다. 이더리움 위의 계약은 그 체인의 블록을 다시 실행하지 않고도 이를 검증할 수 있다. 실시간 증명은 증명이 하나의 이더리움 slot, 즉 12초 안에 준비된다는 뜻이다.

1년 전만 해도 실시간 증명은 큰 화제를 불러일으켰다. 당시 ZisK는 RTX 5090 그래픽카드 24장이 필요했지만, 오늘은 4장이면 충분하다(Ethproofs).

EEZ가 이것을 필요로 하는 이유는 이더리움이 롤업의 코드를 실행하지 않고, 증명이 첨부된 경우에만 롤업의 답변을 받아들이기 때문이다. 과거에는 증명 생성에 몇 분에서 몇 시간이 걸려 답변이 호출을 시작한 같은 블록 안에 도착할 수 없었다. 하나의 slot 안에서 끝나는 증명이 이 모든 것을 가능하게 한다.

EEZ 설계에서 롤업의 크로스체인 호출에 대한 답변은 블록 생성 전에 준비된다. 컴포저가 결과를 계산하고, 증명기가 그 결과를 증명하며, 빌더(builder)가 그 답변이 필요한 거래와 함께 증명을 이더리움 블록에 담는다. 이 모든 작업은 같은 12초 안에 완료되어야 한다.

동기 호출은 어떻게 작동하는가

이 과정을 이해하는 가장 간단한 방법은 이더리움에서 롤업으로 가는 단일 호출을 보는 것이다(두 롤업 사이의 호출 경로도 동일하다).

프록시(Proxy)

다른 체인에 대한 호출은 프록시를 통해 이루어진다. 롤업 위의 모든 계약은 이더리움에 미리 알 수 있는 프록시 주소를 가지며, 그 반대도 마찬가지다. 이 주소는 CREATE2를 통해 EEZ 계약 주소, 원본 계약 주소, 그리고 EEZ 레지스트리의 체인 ID를 기반으로 계산된다. 누구든 그 주소에 프록시를 배포할 수 있다. 호출하는 계약 입장에서 프록시는 다른 로컬 계약과 다를 바 없다. 크로스체인 호출은 메시지 전달 프로토콜 없이도 코드에서 일반 호출처럼 작성된다.

컴포저와 실행 테이블(Composer and the execution table)

컴포저는 거래가 관련된 각 체인에서 그 거래를 실행하고, 각 크로스체인 호출을 실행 테이블에 기록한다. 미리 계산된 답변들의 표다. 각 항목(실행 항목)에는 호출의 답변, 호출 전후의 롤업 상태 루트, 롤업이 이더리움으로 다시 호출할 목록, 그리고 이 호출들과 그 결과의 롤링 해시(rolling hash)가 담긴다. 하나의 증명이 표 전체를 커버한다.

컴포저는 빌더에게 번들(bundle)을 보내고, 빌더는 이 거래 묶음을 순서대로 전부 포함하거나 전혀 포함하지 않는다. 번들의 첫 거래는 postAndVerifyBatch 거래로, 롤업의 배치, 실행 테이블, 증명이 담긴다. 사용자의 거래가 그 뒤를 잇는다. 롤업의 크로스체인 부분은 동기화 블록(Sync block)에서 실행되며, 롤업은 이더리움 블록마다 동기화 블록을 하나 생성해 거기에 묶인다. 번들이 해당 블록을 놓치면 동기화 블록은 롤백된다.

배치 검증과 프록시의 답변

postAndVerifyBatch 거래는 배치의 증명을 검증한다. 어떤 증명 시스템(ZK, TEE, 멀티시그 또는 이들의 조합)을 신뢰할지, 배치마다 증명이 몇 개 필요한지는 롤업 소유자가 결정하며, EEZ는 이러한 시스템을 보증하지 않는다. 배치 안의 모든 증명은 검증을 통과해야 한다. 이후 EEZ 계약은 실행 테이블의 항목과 상태 루트 전환을 저장하고, 호출이 도착하면 프록시가 이 데이터를 확인하고 적용한다.

다음으로 사용자의 거래가 실행된다. 거래가 프록시를 호출하면, 프록시는 EEZ 계약에서 그 호출의 항목을 찾고, 다음 조건이 충족될 때에만 그 항목에서 답변을 준다. 호출이 컴포저의 시뮬레이션과 정확히 일치할 것, 항목이 같은 블록의 배치와 함께 도착했을 것, 그리고 롤업이 이더리움으로 콜백하면서 생성한 롤링 해시가 일치할 것이다.

이더리움으로의 콜백

롤업이 이더리움으로 콜백하는 호출은 이더리움이 직접 실행하며, 롤업은 이 호출들의 답변을 컴포저의 시뮬레이션에서 가져온다. 호출은 중첩될 수 있다. 이런 방식으로 호출된 이더리움 계약은 프록시를 통해 다시 롤업 위의 계약을 호출할 수 있고, 그 중첩 호출의 답변은 이미 실행 테이블에 존재한다.

글 서두의 그 거래

이 거래는 방향이 반대다. 롤업에서 이더리움으로 간다. 블록 생성 전에 컴포저는 두 체인에서 이 거래를 실행하고, 당신의 지갑이 돌려받을 모든 내용을 실행 테이블에 기록한다. 빌더는 실행 테이블과 증명이 포함된 배치를 이더리움 블록에 넣고, EEZ 계약이 이를 검증한 뒤, 해당 거래가 롤업의 동기화 블록에서 실행된다. Aave와 Uniswap에 대한 호출은 컴포저가 같은 번들 안의 거래로 이더리움에서 실행하며, 당신은 컴포저에게 더 높은 팁(tip)을 지불하는 방식으로 이 L1 가스비를 부담한다.

1. 지갑이 롤업에서 Aave의 프록시를 호출해 USDC를 빌린다. Aave는 이더리움에 있는 당신의 지갑 프록시를 차입자로 간주한다(담보는 사전에 해당 주소에 예치되어 있어야 한다).
2. 지갑이 Uniswap의 프록시를 통해 USDC를 ETH로 교환하고, 실행 테이블에서 답변을 읽는다.
3. 브리지가 롤업에 이 ETH를 기록한다.
4. 지갑이 이 ETH를 증거금으로 거래 플랫폼에 예치한다.

컴포저가 시뮬레이션에서 실패하는 단계를 발견하면 그 번들은 전송하지 않는다. 이더리움에서의 실제 실행 결과가 시뮬레이션과 다르면 이더리움과 롤업의 모든 작업이 전부 롤백된다.

무엇이 달라지는가

앞의 거래는 가능성 중 하나만 보여준다. 호출은 모든 방향으로 가능하다. L1 → L2, L2 → L1, 또는 L2 → L2다.

어떤 롤업이든 이더리움의 유동성을 공유할 수 있다

EEZ의 새 체인은 토큰 인센티브로 유동성을 콜드 스타트할 필요 없이, L1에 이미 존재하는 유동성과 애플리케이션을 곧바로 사용할 수 있다. EEZ를 메인넷에서 테스트하는 롤업 RollupX에서 누군가 이더리움의 Uniswap 풀에서 CRV를 구매했다. 당시 롤업에는 CRV가 아예 존재하지 않았고, 브리지가 같은 교환 거래 안에서 래핑된 CRV를 직접 발행했다(tx).

모든 EEZ 체인이 이렇게 하면 거래량은 각 체인으로 파편화되지 않고 같은 L1 자금 풀로 모인다. 이더리움의 다른 프로토콜도 각 체인에 중복 배포할 필요가 없다. 이런 호출의 가스는 L1에서 지불되며, EEZ 체인의 활동이 많아질수록 이더리움 블록 공간에 대한 수요도 커진다는 뜻이다.

애플리케이션이 롤업을 출시하는 것은 거래 순서를 통제하고 MEV를 확보하기 위해서이며, 거래 플랫폼 역시 맞춤형 매칭 엔진을 원한다. 과거의 대가는 이더리움과의 조합성을 포기하는 것이었다. L1의 계약과 유동성은 롤업 입장에서 비동기적으로만 사용할 수 있었기 때문이다. EEZ에서는 거래 플랫폼이 자체 엔진으로 주문을 매칭하고, 주문장에서 체결되지 못한 부분은 동기화 블록 안에서 이더리움의 유동성 풀을 상대로 직접 실행할 수 있다.

L1에서의 키 관리

키와 권한은 L1에 남겨둘 수 있다. 롤업 위의 계약이 같은 거래에서 이더리움의 상태를 읽을 수 있기 때문이다. 멀티시그 지갑 Safe는 이미 RollupX에서 이런 방식으로 작동하고 있다. 롤업 위의 Safe는 소유자 목록을 저장하지 않고, 매 거래마다 이더리움 위의 Safe에서 그 목록을 읽어온다. L1에서 소유자를 한 번 변경하거나 키를 한 번 폐기하면, 다음 거래부터 L1에서 소유자를 읽는 모든 체인에서 효력이 발생한다. 대가는 해당 Safe의 모든 거래가 크로스체인 호출을 발생시키고 다음 동기화 블록을 기다려야 한다는 점이다. 이더리움 위의 Safe와 롤업 위의 Safe는 하나의 금고를 공동 관리할 수 있다. 같은 예산을 공유하며, 양쪽 모두 서명 하나로 지불을 완료할 수 있다.

허가형 체인과 프라이빗 체인

EEZ의 체인이 반드시 퍼블릭 체인일 필요는 없다. Aztec 같은 프라이버시 체인이나 정부가 운영하는 허가형 체인도 EEZ에 참여해 L1 유동성을 사용할 수 있다. 현재 운영 중인 가장 가까운 사례는 RollupX의 프라이버시 풀 Bermuda Bay다. 트레이더의 신원은 숨기면서, 교환 작업은 같은 거래에서 L1의 Uniswap V3에서 실행된다(tx).

코프로세서로서의 롤업

롤업은 이더리움의 코프로세서 역할을 할 수 있다. L1에 계산 비용이 너무 큰 작업은 롤업에서 실행되고, 이더리움 위의 계약은 같은 블록 안에서 그 결과에 따라 행동한다. 이더리움에서 양자 내성 Falcon 서명 하나를 검증하려면 550만 Gas가 든다. EEZ 데모에서는 이 서명을 롤업에서 검증했고, 그 결과가 프리컴파일 계약이나 하드포크 없이 곧바로 L1 Safe의 지불을 승인했다. 새로운 암호학과 새로운 가상머신이 경제 구역 내의 체인에 존재하기만 하면, 이더리움은 그것을 직접 사용할 수 있다.

한계

EEZ의 체인은 빠른 블록 생성, 이더리움과의 동기 호출, 탈중앙화 시퀀서를 동시에 가질 수 없다. 셋 중 둘만 선택할 수 있다(Gnosis 포럼). 예를 들어 200밀리초 블록 생성 속도를 가진 빠른 체인이 이더리움과 동기 호출을 하려면 중앙화된 시퀀서가 필요하다. 60개 블록 중 1개만 동기화 블록이므로, 그 체인의 애플리케이션은 12초에 한 번만 이더리움에 닿을 수 있다. 그래도 그 체인은 정상적으로 사용할 수 있으며, 다만 크로스체인 부분이 L1의 속도로 작동하고 L1의 블록 공간에 의존한다.

모든 크로스체인 호출은 컴포저를 거친다. 컴포저는 블록 생성 전에 암호화되지 않은 거래를 봐야 하므로, 컴포저와 빌더가 그 안의 MEV를 우선적으로 얻는다.

현재 이더리움 블록의 7%는 외부 빌더를 거치지 않고 검증자가 직접 만든다. 이런 slot에서는 동기 호출이 일어나지 않는다.

출시 첫 달에 모든 EEZ 배치는 외부 MEV-Boost 빌더의 블록에 들어갔다. 그중 56%의 배치가 Titan이 만든 블록에 포함됐다(Titan의 평소 블록 점유율은 48%). 흥미롭게도 Titan은 이제 크로스체인 MEV도 포착한다.

EEZ 덕분에 롤업은 「독립 체인을 운영하는 것」과 「이더리움에 남는 것」 중 하나를 고를 필요가 없다. 거래 순서와 규칙에 대한 통제권을 유지하면서도, 같은 블록 안에서 이더리움의 유동성과 애플리케이션을 매끄럽게 사용할 수 있다.