가장 활발한 블록체인 플랫폼 중 하나인 이더리움은 DeFi(탈중앙화 금융)부터 NFT(대체불가 토큰)까지 수많은 탈중앙화 애플리케이션을 호스팅하며 생태계가 매우 활발합니다. 그러나 이더리움 블록체인의 거래량이 급증하는 반면, 거래 수수료의 급격한 증가, 거래 시간 증가, 네트워크 혼잡으로 인한 실패율 증가 등 몇 가지 근본적인 문제점이 발생하여 참여자들의 참여도가 크게 저하됩니다.

메인 체인의 분산화 특성에 영향을 미치지 않으면서 위의 문제를 해결하기 위해 커뮤니티는 주로 L2 확장 솔루션을 채택하고 있습니다. L2의 핵심 원리는 계산 및 거래를 메인 네트워크(즉, L1)에서 2계층 네트워크로 이전하여 실행하고, 최종 거래 결과만 메인 네트워크에 제출하는 것입니다. 이를 통해 메인 네트워크의 보안을 유지하면서 거래 자체의 효율성과 비용을 높일 수 있습니다.

잘 알려진 L2 솔루션으로는 롤업, 사이드 체인 등이 있습니다.

롤업은 낙관적 롤업과 제로 지식 롤업(ZK-롤업)으로 더 세분화됩니다.

OP-롤업

먼저 모든 거래 계산과 상태 업데이트를 L2 네트워크에 전송하는 낙관적 롤업(Optimistic Rollup)을 살펴보겠습니다. 이 방식은 거래 속도를 높이고 수수료를 절감할 수 있으며, 원본 거래 데이터를 일괄 압축하여 메인 네트워크에 게시합니다. 이는 거래의 유효성을 확인하는 데 사용됩니다. 데이터를 제출할 때 L2 노드는 기본적으로 해당 거래가 유효하고 악의적인 거래가 포함되지 않았다고 가정합니다. 이는 현실 세계의 법칙을 적용합니다. 즉, 아무도 유죄를 입증할 수 없다면 무죄로 간주되어야 합니다. 이 모델은 불필요한 검증 과정을 대폭 줄여 거래 확인 속도를 크게 높이고 거래 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

노드가 거래를 제출한 후, 검증자가 거래에 문제가 있음을 발견하면 7일 이내에 사기 증명을 제출할 수 있습니다. 이 증명은 L1 스마트 계약을 통해 검증됩니다. 제출자는 문제가 있는 거래를 명확하게 지적해야 하므로, 검증자는 지정된 거래만 검증하면 되므로 거래에 문제가 있는지 신속하게 증명할 수 있습니다. 문제가 있는 거래가 실제로 포함되어 있는 경우, 해당 거래가 포함된 배치와 이후의 모든 배치는 롤백되어야 하며, L2 체인 전체는 악성 거래가 실행되기 전 상태로 롤백됩니다. 악성 노드는 처벌(담보 예치금 몰수)을 받고, 검증자는 보상을 받게 됩니다.

7일 이내에 어떤 노드도 사기 증거를 제출하지 않으면 모든 거래는 블록체인 네트워크를 통해 합법적인 것으로 확인됩니다.

현재 "사기 방지"는 매우 실용적인 설계입니다. 신화 속 다모클레스의 검과 같습니다. 실제 처벌을 내리는 것보다 그 존재 자체가 더 유용합니다. 검을 든 사람은 해충을 효과적으로 퇴치할 수 있으며, 이는 검 자체의 전투 효과보다 훨씬 강력합니다. 현재 상황을 고려하면, 거의 모든 노드가 사기 방지를 제출한 적이 없으며, 노드가 악행을 저지르고 있다는 것을 실제로 증명한 경우는 더욱 드뭅니다. 여기에는 여러 가지 이유가 있습니다. Op-Rollup을 구현한 다양한 프로젝트가 완전히 테스트되었고, 엄격한 페널티로 인해 악행에 대한 높은 비용이 발생했으며, 노드의 악행으로 인한 경제적 손실과 신용 손실이 악행이 가져다주는 미미한 이익보다 훨씬 크기 때문입니다.

실제로 노드 부정 행위보다 소프트웨어 버그로 인한 네트워크 변동 및 중단이 더 자주 발생합니다. Op-Rollup의 단점은 주로 7일간의 챌린지 기간으로 인한 자본 흐름 문제와 중앙화 위험입니다.

ZK-롤업

자연스럽게 낙관적인 Op-Rollup과 달리, ZK-Rollup은 체인에 데이터를 제출할 때 압축 데이터 자체 외에도 유효성 증명을 요구합니다. 즉, ZK-Rollup은 오프체인 트랜잭션을 수행하고 이를 패키징하여 메인넷에 제출하지만, 정식으로 제출하기 전에 오프체인에서 유효성 증명을 계산해야 합니다.

ZK 개념은 블록체인 탄생 이전에도 존재했지만, 현실 세계의 복잡성으로 인해 적용 범위가 매우 제한적입니다. 적용 시 특정 두 당사자의 프라이버시 문제와 같은 매우 좁은 범위로 제한되어야 하며, 일반적으로 중앙화된 검증자가 존재하여 검증 자체가 일정 수준의 신뢰에 기반해야 합니다. ZK 기술을 적용하는 블록체인의 장점은 복잡성을 자연스럽게 스마트 계약으로 수렴할 수 있다는 것입니다. 실제로 ZK는 블록체인의 데이터와 계산만 검증하면 되며, 스마트 계약이 할 수 없는 것은 검증할 수 없습니다. 따라서 기존 ZK와 달리 사람들은 분산형 스마트 계약만 믿으면 되고, 이러한 신뢰는 특정 중앙 기관이나 개인에 의존할 필요가 없습니다.

이는 Op-Rollup과 비교했을 때 ZK-Rollup의 복잡성과도 관련이 있습니다. ZK-Rollup은 트랜잭션 실행 시 데이터와 실제 트랜잭션 실행 로직을 기반으로 복잡한 논리 회로도를 작성해야 합니다. 그런 다음, 이 회로도를 기반으로 전용 증명기를 사용하여 암호화 계산을 통해 빠르게 검증할 수 있는 결과를 생성합니다(이 과정에는 시간이 다소 소요됩니다). 수학 연산은 강력한 컴퓨터에 의존하기 때문에 이러한 작업을 수행하기 위해 일반적으로 전용 컴파일러와 검증기가 사용됩니다.

2계층 비용

음, 또 다른 질문이 있습니다. L2 네트워크의 목적 중 하나는 L1 네트워크에서 사용자들이 상호 작용하는 데 드는 비용을 줄이는 것입니다. 그렇다면 L2 네트워크 자체의 비용은 얼마일까요?

첫째, Op-Rollup에는 두 가지 주요 비용이 발생합니다. 하나는 압축된 거래 데이터를 L1에 제출할 때 지불해야 하는 거래 수수료이고, 다른 하나는 L2 노드의 운영 비용(하드웨어 및 수익 포함)입니다. 궁극적으로 이러한 비용은 사용자에게 전가됩니다.

좋은 소식은 이더리움의 현재 EIP-4844 솔루션이 L2 네트워크와 메인 네트워크의 상호 작용 비용을 크게 줄였다는 것입니다.

또한, 노드를 유지하려면 다른 용도로 사용할 수 없는 많은 자금을 묶어두어야 하므로 투자자는 기회를 놓치고 간접적 손실을 입을 수 있습니다.

ZK-Rollup의 비용은 주로 연산 비용에서 발생합니다. 영지식 증명을 생성하려면 많은 컴퓨팅 리소스와 특수 하드웨어가 필요합니다. 또한 Op-Rollup과 마찬가지로 체인에 데이터를 제출하는 데 드는 거래 수수료도 부담해야 합니다.

게다가 특수 하드웨어는 일반 사용자에게는 너무 비싸서 네트워크가 더욱 중앙집중화되는 결과를 초래합니다.

요약하다

낙관적 롤업과 ZK-롤업은 모두 이더리움 생태계가 확장성 문제를 해결하기 위해 제시하는 핵심 솔루션입니다. 현재 두 솔루션은 계속 발전하고 있습니다. 이더리움 EIP-4844와 같은 업그레이드를 통해 L2 데이터 게시 비용이 크게 절감되어 두 솔루션의 잠재력이 더욱 극대화될 것입니다.

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