Layer2 네 가지 솔루션의 거래 비용 비교

저자：Xiang｜W3.Hitchhiker

수정：Marina、Evelyn｜W3.Hitchhiker

이더리움의 부상과 함께 우리는 탈중앙화 금융(DeFi)의 고속 발전과 현재 비대체 토큰(NFT)의 폭발적인 성장을 목격했습니다. 그러나 이더리움은 초당 20건이 채 되지 않는 거래(TPS)를 처리할 수 있으며, 이더리움 네트워크의 혼잡으로 인해 가스 요금이 크게 상승하고 있습니다. 이러한 네트워크의 보다 광범위한 효과적인 채택을 위해서는 더 높은 처리량과 더 저렴한 비용이 필요합니다. 그러나 ETH 2.0의 확장은 시간이 필요하며, 중단기적으로 Layer 2 솔루션이 주요 네트워크가 직면한 비효율성 문제를 해결할 수 있으며, 여전히 이더리움 블록체인의 무결성을 유지할 수 있습니다.

Layer 2가 주목받는 이유는 다음과 같습니다:

• Layer 2 네트워크는 더 빠르고 저렴하여 더 많은 사용자가 이더리움 생태계에 진입할 수 있게 합니다;

• Layer 2 네트워크에 조기에 참여하는 인센티브로 보상을 받을 수 있습니다;

• Layer 2 발전에 대한 기대 속에서 사용자는 자산을 2층 네트워크로 이전할 수 있으며, 에어드랍을 받을 확률이 높습니다;

따라서 Layer 2는 올해 가장 중요한 주목거리 중 하나입니다. 사용자에게는 편안한 경험 외에도 가장 중요한 것은 거래 비용입니다. 본문은 Layer 2의 다양한 솔루션의 거래 비용을 비교하여 독자들이 각 솔루션의 장단점을 보다 명확히 이해할 수 있도록 합니다.

1. Layer 2의 확장 기술

L2BEAT의 데이터에 따르면 현재 Layer 2에는 총 19개 프로젝트가 있으며, 총 TVL은 2021년 초의 4820만 달러에서 56억 3000만 달러로 증가했으며, 총 TVL 증가율은 11580%에 달합니다. Layer 2의 빠른 성장은 자본 유입과 배후 기술 솔루션 조정과 밀접한 관계가 있습니다.

현재 주요 기술 솔루션은 다음과 같습니다: Optimistic Rollup, ZK Rollup, Plasma, Validium.

2. 각 솔루션의 가스 비용

네 가지 솔루션의 각기 다른 비용

【 위의 계산 전제는 현재 ETH 가격이 2500달러, 블록 가스 한도가 30000000, 가스 비용이 30Gwei, 평균 13초의 블록 생성 시간을 기준으로 하며, 극한 TPS는 해당 실행 환경이 모든 이더리움 블록 공간을 차지했을 때(증명 검증에 500000 가스를 소모) 해당됩니다. 일반 TPS는 해당 실행 환경이 이더리움의 1/3 블록 공간을 차지했을 때를 의미합니다.】

▶️ 계산 방법

위 그림과 같이, 일반 이더리움 전송은 약 112바이트가 필요하며, ZK는 12바이트로 압축되고, OP 계열은 78.4바이트로 압축됩니다(고정되지 않으며, 30%의 공간이 압축되었다고 가정). 스왑 전송은 약 180바이트가 필요하며, ZK는 14바이트로 압축되고, OP 계열은 126바이트로 압축됩니다.

현재 이더리움 체인에서 가스 한도는 3000만이며, 거래 중 각 비영(0) 바이트의 calldata 데이터는 16가스가 필요하고, 0바이트는 4가스가 필요합니다. 만약 ZK가 이더리움의 모든 블록 공간을 차지한다면(증명 검증에 500k 가스를 소모), 0바이트의 수량은 무시합니다.

그러면 해당 배치에서 (2950만 / 16) = 1,843,750바이트의 데이터가 가능합니다. 위와 같이, 사용자의 ETH 전송 요약은 단지 12바이트만 필요하므로, 해당 배치에는 최대 153,645건의 거래가 포함될 수 있습니다. 13초의 평균 블록 생성 시간에서 이는 약 11,818 TPS로 변환됩니다(비교하자면, 이더리움 본체에서 직접 전송된 ETH 전송은 1300만 / 21000 / 13 ~= 101 TPS입니다).

위에서 알 수 있듯이 ZK Rollup의 ETH 전송 확장성은 100배 이상 증가했으며, ZK의 최대 장점은 ETH 전송이 아니라 ERC20 계약 토큰의 전송에서, Uniswap 거래를 고려할 때, 메인넷에서 소모되는 가스 한도가 더 많아질수록 ZK Rollup의 비용 효율성도 높아집니다. ZK Rollup은 메인넷의 Uniswap 거래에 비해 400배 이상의 확장성을 제공합니다.

동일한 방식으로 Optimistic 계열의 확장성과 극한 TPS도 계산할 수 있습니다.

주의: EIP-4488, EIP-4844는 Rollup의 비용을 크게 낮출 것입니다.

1. ZK Rollup의 거래 비용

zkSync에서 각 거래의 비용은 두 가지 구성 요소로 이루어져 있습니다:

• 오프체인 부분(저장 + 증명자 비용): 상태 저장 및 SNARK(제로 지식 증명) 생성 비용.

  (이 부분은 하드웨어 자원의 사용에 의존하므로 변하지 않습니다. 우리의 기준 추정은 각 전송당 약 0.001달러입니다.)

• 온체인 부분(가스 비용): 각 zkSync 블록에 대해 검증자는 이더리움 가스를 지불하여 SNARK를 검증해야 하며, 추가로 각 거래당 약 0.4k 가스를 지불하여 상태 ∆를 게시해야 합니다.

  (온체인 부분은 변수이며, 현재 이더리움 네트워크의 가스 가격에 따라 달라집니다. 그러나 이 부분은 일반 ETH/ERC20 전송의 비용보다 몇 배 저렴합니다.)

(1) 거래 비용 바닥가

ZK Rollup의 거래 바닥가는 ETH 메인넷 가스 비용에 의존합니다.

온체인 가스 비용 = 각 wei의 가격 * 거래 크기 * 가스 비용 * 토큰의 위험 계수

ZK Rollup은 사용량이 많을수록 비용이 낮아지는 OP, AR과 유사한 메커니즘이 있습니까? 사용자의 상태 수가 업데이트되면 사용자가 많을수록 ZK가 Layer 1에 지불하는 가스 비용은 상대적으로 줄어들지만, 사용자에게 분산되지는 않습니다.

• 오프체인 부분: SNARK(제로 지식 증명) 생성 비용. 이 부분은 하드웨어 자원의 사용에 의존하므로 변하지 않습니다. 우리의 추정은 각 전송당 약 0.001달러입니다.

  실제 크기 = (zkpcostchunk * opchunks) * tokenusd_risk;
  일반 거래의 오프체인 가스 비용 = 0.001 * 2 * 1 = 0.002u
  거래 수신자가 새 주소일 때의 오프체인 가스 비용 = 0.001 * 6 * 1 = 0.006u
  스왑의 오프체인 가스 비용 = 0.001 * 5 * 1 = 0.005u

▶️ 검증 프로세스는 아래 코드 블록을 참조하십시오:

• 온체인 부분(가스 비용): 각 zkSync 블록에 대해 검증자는 이더리움 가스를 지불하여 SNARK를 검증해야 하며, 추가로 각 거래당 약 0.4k 가스를 지불하여 상태를 게시해야 합니다. 온체인 부분은 변수이며, 현재 이더리움 네트워크의 가스 가격에 따라 달라집니다. 그러나 이 부분은 일반 ETH/ERC20 전송의 비용보다 몇 배 저렴합니다.

  실제 크기 = 각 wei의 가격 * 거래 크기 * 가스 비용 * 현재 가스 가격 * 토큰의 위험 계수
  = weipriceusd * gastxamount * scalegasprice * tokenusdrisk

  ETH 가격이 2500달러이고, 현재 가스 가격이 30Gwei라고 가정합니다.

  일반 거래의 온체인 가스 비용 = 2500/10^18 * (0 + 300 + 2002)(30 * 10^9) * 1.31 = 0.068u
  거래 수신자가 새 주소일 때의 온체인 가스 비용 = 2500/10^18 * (0 + 940 + 2006)(30 * 10^9) * 1.31 = 0.20865u

  ETH 가격이 2500달러이고, 현재 가스 가격이 30Gwei라고 가정합니다.

  일반 거래의 온체인 가스 비용 = 2500/10^18 * (0 + 300 + 200 * 2) * (30 * 10^9) * 1.3 * 1 = 0.068u
  거래 수신자가 새 주소일 때의 온체인 가스 비용 = 2500/10^18 * (0 + 940 + 200 * 6) * (30 * 10^9) * 1.3 * 1 = 0.20865u

  ▶️

  스왑의 gastxamount = 온체인 검증 비용 + 제출 비용 + Chunk * Swap Chunk 매개변수(0 + 710 + 200 * 5)
  스왑의 온체인 비용 = 2500/(10^18) * (0 + 710 + 200 * 5) * (30 * 10^9) * 1.3 * 1 = 0.1667u

▶️ 검증 프로세스는 다음과 같습니다:

총 비용 = 온체인 + 오프체인

일반 거래의 총 비용 = 0.002 + 0.068 = 0.07 u

거래 수신자가 새 주소일 때의 총 비용 = 0.005 + 0.20865 = 0.21365 u

스왑의 총 비용 = 0.005 + 0.1667 = 0.1672 u

(2) 바닥가에 영향을 미치는 요소

Rollup의 거래 바닥가는 ETH 메인넷 calldata의 비용에 의존합니다.

ETH의 가스 관련 초안 단계의 EIP는 주로 EIP4488이며, 이 솔루션은 calldata 비영(0) 바이트 데이터를 16가스에서 3가스로 줄여 Layer 2 TPS에 큰 영향을 미치며, Layer 2의 Rollup에 유리하여 Rollup 메인넷의 거래 비용을 크게 낮출 수 있습니다. 비영(0) 바이트 데이터도 약간 줄일 수 있습니다(AB, OP, ZK 등은 현재의 1/5 수수료로 감소할 것으로 예상됩니다).

(3) 비용 지불 방식

zkSync의 전송은 자연스럽게 "무가스 거래"를 지원합니다: 사용자는 전송된 토큰으로 거래 비용을 지불합니다. 따라서 예를 들어 DAI 스테이블 코인을 거래하고 싶다면 ETH나 다른 토큰을 보유할 필요가 없습니다. DAI의 소량으로 비용을 지불하면 됩니다.

2. zkPorter의 거래 비용

현재 github에는 zkPorter 관련 코드가 없으며, zkPorter는 온체인 데이터 가용성이 필요하지 않기 때문에 비용이 크게 줄어들 것으로 예상됩니다.

주로 오프체인 비용으로, 거래는 1~3센트의 고정 비용으로 제어할 수 있습니다. 공식 문서에서 인용되었습니다.

zkSync 2.0에서 L2 상태는 온체인 데이터 가용성이 있는 ZK Rollup과 오프체인 데이터 가용성이 있는 zkPorter의 두 가지 측면으로 나뉩니다.

이 두 부분은 조합 가능하고 상호 운용 가능합니다: ZK Rollup 쪽의 계약과 계정은 zkPorter 쪽의 계정과 원활하게 상호작용할 수 있습니다.

사용자의 관점에서 유일한 명확한 차이는 zkPorter 계정의 비용이 100배 줄어든다는 것입니다.

상황을 상상해 보십시오: Uniswap이 ZK Rollup 쪽에 스마트 계약을 배포하고, zkPorter 계정은 0.03달러 이하의 비용으로 스왑을 수행할 수 있습니다. zkPorter 계정은 Uniswap 계약에서 수천 번의 스왑을 수행할 수 있지만, 이더리움에 한 번의 업데이트만 게시하면 됩니다.

zkPorter 계정의 데이터 가용성은 zkSync 토큰 보유자(감시자)에 의해 보호됩니다. 그들은 블록에 서명하여 zkPorter 쪽의 상태를 추적하여 zkPorter 계정의 데이터 가용성을 확인합니다.

감시자는 zkSync 토큰을 사용하여 지분 증명(PoS)에 참여하므로, 데이터 가용성 오류가 발생하면 그들은 삭감됩니다. 이는 데이터 가용성에 대한 암호 경제적 보장을 제공합니다. zkSync의 PoS는 사이드체인 등 다른 시스템의 PoS보다 훨씬 안전합니다. 이는 zkSync 감시자가 본질적으로 자금을 도난당할 수 없기 때문입니다. 그들은 자신의 지분을 동결할 수 있을 뿐입니다. 각 사용자는 자신의 안전 기준을 자유롭게 선택할 수 있습니다. 모든 온체인 가용 데이터를 원하는 사용자는 Rollup에 완전히 남아 ZK Rollup 계정을 사용할 수 있습니다.

zkSync 2.0 메인넷 출시 시간

공식 문서 2022년 1월 31일의 기사 내용에 따르면, 6개월 이내에 zkPorter는 zkSync 2.0과 함께 메인넷에 출시될 것입니다.

3. Arbitrum 가스 메커니즘

Arbgas 비용은 사용자가 Arbitrum과 상호작용하는 방식에 따라 다르지만, 아래 표는 일반적인 참고용으로 사용할 수 있습니다:

▶️ 일부 코드:

4. Optimism 가스 메커니즘

Optimism 거래의 두 가지 비용 출처: L2 실행 비용과 L1 데이터/보안 비용.

(1) L2 실행 비용

이더리움에서와 마찬가지로, Optimism에서의 거래는 사용한 계산량과 저장량에 대해 가스를 지불해야 합니다. 각 L2 거래는 거래에 사용된 가스 양에 거래에 첨부된 가스 가격을 곱한 만큼의 실행 비용을 지불합니다. 이는 이더리움의 요금 방식과 같습니다.

이는 (간단한) 공식입니다:

l2executionfee = transactiongasprice * l2gasused

사용된 L2 가스 양은 보내려는 특정 거래에 따라 달라지며, Optimism에서 사용되는 가스 양은 일반적으로 이더리움에서의 대략적인 양과 유사합니다.

(2) L1 데이터 비용

Optimism은 이더리움과 다릅니다. Optimism의 모든 거래는 이더리움에 게시됩니다. 이 단계는 Optimism의 보안 속성에 매우 중요합니다. 이는 Optimism 노드를 동기화하는 데 필요한 모든 데이터가 항상 이더리움에서 공개적으로 사용 가능하다는 것을 의미합니다. 이것이 Optimism을 L2로 만드는 이유입니다.

Optimism의 사용자는 이더리움에 거래를 제출하는 비용을 지불해야 합니다. 이를 L1 데이터 비용이라고 하며, 이는 Optimism(및 다른 L2)과 이더리움 간의 주요 차이점입니다. 이더리움의 가스 비용이 매우 비쌉니다. 따라서 L1 데이터 비용은 일반적으로 Optimism에서 거래의 총 비용을 차지합니다. 이 비용은 네 가지 요소에 따라 달라집니다:

• 이더리움의 현재 가스 가격.

• 거래를 이더리움에 게시하는 데 드는 가스 비용. 거래 길이의 크기(바이트 단위)에 비례합니다.

• 가스 기준의 고정 비용. 현재 2100으로 설정되어 있습니다.

• 고정 숫자로 지불되는 L1 비용의 동적 간접 비용. 현재 1.24로 설정되어 있습니다.

공식:

L1datafee = L1gasprice * (txdatagas + fixedoverhead) * dynamicoverhead

3. 요약

점점 더 많은 애플리케이션이 블록체인에 접속함에 따라 사용자의 채택과 거래량은 기하급수적으로 증가할 것입니다. DeFi, NFT에서 DAO에 이르기까지, 이들은 궁극적으로 이더리움에서 더 많은 처리량을 소비하고 더 많은 거래 비용을 발생시켜 사용 경험을 저하시켜 블록체인이 더 많은 인구로 확장할 기회를 방해할 것입니다.

L2는 현재 이더리움 확장의 최선의 솔루션으로, 높은 처리량과 저렴한 비용을 제공하면서 L1의 보안을 잘 활용할 수 있습니다. 그러나 Layer 2의 확장 솔루션은 지속적으로 업데이트되고 조정되고 있으며, 각 솔루션은 고유한 장단점을 가지고 있습니다. 전반적으로 ZK Rollup의 거래 비용은 더 낮고, 극한/부분 TPS는 더 빠르며, 최대 확장성도 크게 향상되었고 보안성도 보장됩니다. ZK Porter는 그 다음이며, 다른 솔루션의 거래 비용도 감소했지만 ZK Rollup에 비해 다소 열세입니다.

앞으로 우리는 많은 프로젝트가 L2로 이전하거나 생성되어 사용자 경험을 개선하는 것을 보게 될 것입니다. 2022년 가장 인기 있는 트렌드 중 하나로서 L2는 방대한 충성도 높은 사용자 기반을 계속 구축할 것이며, 이는 이더리움의 가장 중요한 발전 중 하나가 될 것입니다.