신규 Metis 분석: Gas 최소 Layer2의 탈중앙화 진행 중 | CatcherVC Research

문 / SA, CatcherVC

본문의 핵심: · Optimism과 Arbitrum 등 OP Rollup의 근본 문제는 Sequencer 노드의 중앙화에 있으며, 이는 신뢰할 수 있는 해결책이 필요하다.

· Metis는 Sequencer의 탈중앙화를 선도적으로 구현하려고 시도하며, 프로젝트 측은 피어 노드(Peer Node) 네트워크를 개방하여 Sequencer 노드를 운영할 권한을 커뮤니티 구성원이나 다른 기관에 양도했다.

· Metis는 저장 계층 구조를 변경하여 이더리움에서 데이터를 게시하는 형태를 변화시켰다. Memolabs를 통합함으로써 저장 비용을 대폭 절감하여 주류 Layer2 중 가장 낮은 가스 비용을 자랑하게 되었다.

· 새로운 메커니즘을 도입하여 Metis는 Memolabs 통합 후에도 여전히 신뢰할 수 있는 보안성과 데이터 가용성을 유지하고 있다. 팀은 잠재적인 상황을 판단하고 효과적인 조치를 마련했다.

· Metis는 노드 운영자가 DAC(기관급 DAO) 형태로 등록하여 지속적인 토큰 수익을 얻을 수 있도록 지원하며, 간편한 원스톱 DAO 탑재 서비스를 제공하여 DAO 운영의 난이도를 낮추고, 커뮤니티 생태계 거버넌스(CEG)를 개방하여 Layer2 네트워크 유지 권한을 커뮤니티 구성원에게 더욱 양도하고 있다.

전통적인 OP Rollup의 문제

지난 1년 동안 Web3, 메타버스, NFT 등의 개념이 대중의 시야에 들어오면서, Crypto 산업은 본격적으로 고속 성장기에 접어들었다. 각종 자본과 대량의 사용자들의 추종 속에 이더리움은 선발 우위를 바탕으로 전체 Web3 서사의 핵심이 되었다. 그 시스템 아키텍처는 긴 진화를 거쳐 탈중앙화와 보안성을 충분히 실현하여 명실상부한 "스타 블록체인"이 되었다. 동시에 낮은 효율성은 이 공체인의 발전을 심각하게 제한하고 있다. 초당 수천 건의 거래를 처리하는 VISA와 비교할 때, TPS가 20도 안 되는 이더리움은 마치 구 시대의 골동품처럼 보이며, Vitalik이 말한 "세계급 탈중앙화 애플리케이션 플랫폼"의 거대한 비전과는 거리가 멀다.

Web3 시장의 막대한 수요를 충족하기 위해 사이드체인, 새로운 공체인, Rollup 등 다양한 솔루션이 역사 무대에 등장했으며, BSC, Polygon, Solana, Arbitrum, Optimism 등의 스타 프로젝트는 유동성을 나누는 동시에 그 고유의 결함이 더욱 명확해지고 있다. TPS가 블록 생성 속도의 제약을 받기 때문에, 각종 Layer2 또는 새로운 공체인은 거의 노드 수를 줄이거나 "합의"와 블록 생성 과정을 분리하여 블록 생성 시간을 직접 줄였지만, 이는 탈중앙화와 시스템 보안성을 심각하게 약화시켰다.

Optimism을 예로 들면, Layer2에서 초 단위로 블록을 생성하는 단일 채굴 노드인 Sequencer라는 것을 채택하고 있으며, 새로운 블록은 즉시 다른 노드에 검증을 맡기지 않고 로컬에서 즉시 확정되어 많은 시간을 절약한다. 동시에, 단 하나의 블록 생성 노드만 있기 때문에 "장부 권한"의 분배는 확정적이며, POW 과정(장부 권한을 무작위로 분배하는 단계)을 직접 폐지할 수 있다.

（Optimism의 핵심 아키텍처）

블록 생성 프로세스를 줄임으로써, Layer2의 지역 블록은 생성에서 확정까지 1초 이하로 줄어들 수 있으며, 사용자가 거래 요청을 시작한 후 가장 빠르면 2~3초 안에 결과를 받을 수 있어, 위챗 페이와 견줄 만하다.

하지만 이 시점에서 Layer2의 새로운 블록은 검증 노드의 감사를 받지 않아 불법적인 가능성이 존재한다. 이에 Sequencer는 정기적으로 Layer1에 로컬 블록 복사본을 게시해야 하며, 여기에는 거래 데이터와 상태 루트(Layer2의 계좌 정보와 관련된)가 포함된다. Layer2의 Verifier 검증 노드는 Sequencer가 게시한 내용을 자동으로 읽고 감사를 수행하여 Sequencer가 조작할 가능성이 있는지 판단한다.

본질적으로 Optimism은 이더리움을 데이터 공개 및 분쟁 처리를 위한 "법원"으로 삼고 있으며, 핵심은 Sequencer가 Layer1에 데이터를 얼마나 자주 게시하는가에 있다. 만약 Sequencer가 로컬 데이터를 제출하는 데 오랜 시간이 걸린다면, 이는 Verifier의 감사 진행을 지연시키고, 노드 간 합의에 도달하는 데 오랜 시간이 걸리게 되어 Layer2의 신뢰성을 심각하게 약화시킬 것이다.

Optimism 공식 브라우저에 따르면, Sequencer가 이더리움에 상태 정보를 게시하는 시간 간격은 30분 이상으로 느릴 수 있으며, 이는 Sequencer가 블록을 생성한 후 Verifier가 감사하기 위해 반 시간 동안 기다려야 함을 의미한다. 반면에 이더리움의 새로운 블록은 13초 만에 전 네트워크 노드의 감사를 받을 수 있다. 분명히 Optimism의 Sequencer와 Verifier 노드 간 정보 비대칭이 심각하며, 합의 메커니즘의 신뢰성은 이더리움보다 훨씬 낮다.

【독자는 CatcherVC의 이전 기사 《Optimism 심층 해석: 기본 아키텍처, 가스 메커니즘 및 도전》를 참고할 수 있다.】

이에 OP Rollup 계열의 Arbitrum은 상태 정보를 제출하는 간격을 2~5분으로 단축시켜 Verifier 노드가 상태 감사를 신속하게 수행할 수 있도록 하여 정보 격차를 크게 줄였다.

하지만 Arbitrum은 Optimism과 동일한 결함을 가지고 있다: 블록 생성을 담당하는 Sequencer 노드는 공식적으로 운영되며, "장부 권한"을 외부에 양도하지 않는다. 그 이유는 Sequencer의 실권이 너무 커서 모든 사용자의 자산 안전과 관련이 있으며, 메커니즘 설계가 아직 완전하지 않은 상황에서 "프로그램 정의"를 보장할 수 없기 때문이다. 안전성을 위해 Arbitrum과 Optimism의 블록 생성 노드는 모두 공식적으로 신용을 보증받아 현재 시스템 메커니즘의 불완전함을 보완하고 있다.

이러한 조치의 결과는 분명하다: Arbitrum과 Optimism은 본질적으로 중앙화된 운영자가 되었다. 비록 양측 모두 사용자가 Verifier 검증 노드를 자유롭게 운영할 수 있도록 허용하고 Sequencer에 이의를 제기할 수 있지만, 공식은 여전히 Sequencer의 임면에 대한 절대적인 발언권을 가지고 있다. 이렇게 되면 Verifier가 현재 Sequencer의 악행을 지적하여 하차를 강요하더라도, 새로운 Sequencer는 여전히 공식에 의해 지정될 것이다.

본질적으로 Layer2의 블록 생성 권한은 Arbitrum과 Optimism 공식 손에 집중되어 있으며, 그 기반은 "신용"이 아니라 "프로그램 정의"에 있다. 동시에 공식이 Sequencer 노드를 운영하는 것은 또 다른 큰 문제를 초래한다: 블록 생성 노드 수가 적고 물리적 위치가 집중되어 있어 DDOS 공격에 쉽게 노출되거나 다른 유형의 단일 실패가 발생할 수 있다.

Arbitrum을 예로 들면, Sequencer 노드가 두 번 다운되면서 광범위한 주목을 받았다. 2021년 9월 14일, Arbitrum과 Solana는 DDOS 공격을 받아 다운되었으며, 블록 생성 노드가 극히 짧은 시간 내에 받은 거래 요청이 너무 많아 결국 붕괴되었다; 2022년 1월 10일, Arbitrum의 Sequencer 노드가 다시 다운되었으며, 공식은 해당 노드에 하드웨어 결함이 발생했다고 밝혔고, 예비 노드 장비가 제때 교체되지 않아 결국 "단일 실패"로 인해 전체 Arbitrum 네트워크가 중단되었다.

상상할 수 있듯이, Arbitrum과 Optimism과 같은 중앙화 시스템의 결함은 자원이 과도하게 집중되어 있다는 점이다. 소수 또는 단일 노드가 블록 생성을 담당하게 되면, 이는 큰 접근 트래픽을 감당해야 하며 단일 실패를 유발하기 쉽다. 동시에 공식이 블록 생성 권한을 독점함으로써 "사기 증명"과 "도전 메커니즘"은 무의미해져 노드의 악행 문제를 근본적으로 억제할 수 없다.

자신의 고유 결함에 대해 Arbitrum과 Optimism 공식은 점진적으로 개선할 것이라고 밝혔으며, 향후 탈중앙화를 추진할 계획이다. 그러나 현재 두 곳 모두 신뢰할 수 있는 해결책을 제시하지 않았으며, 탈중앙화의 구체적인 구현까지는 여전히 멀었다.

탈중앙화 원칙을 준수하기 위해, OP Rollup 솔루션인 Metis는 최근 시스템 아키텍처 개혁을 공식적으로 시작하여 Layer2의 아키텍처와 경제적 탈중앙화를 선도적으로 구현하려고 시도하고 있다.

· 피어 노드(Peer Node) 네트워크를 개방함으로써 Metis는 Sequencer 블록 생성 노드를 운영할 권한을 커뮤니티 구성원이나 다른 기관에 양도하고, Sequencer와 다른 피어 노드 간의 정보를 신속하게 동기화하여 악행을 방지한다;

· Metis는 노드 운영자가 DAC(기관급 DAO) 형태로 등록하여 지속적인 토큰 수익을 얻을 수 있도록 지원한다.

· Metis는 공식적으로 커뮤니티 생태계 거버넌스(CEG)를 개방하여 Layer2 네트워크 생태 유지 권한을 커뮤니티 구성원에게 더욱 양도하고 있다.

위의 방법을 통해 Metis는 Layer2의 탈중앙화를 선도적으로 구현할 계획이다.

그 외에도 Metis는 이더리움에서 데이터를 백업하는 형태를 변경했다. 피어 노드 네트워크가 즉시 Sequencer의 지역 블록을 검증할 수 있는 조건 하에, Metis는 거래 지시를 체인 외부의 탈중앙화 플랫폼인 Memolabs에 백업하고, Layer1에서 Memolabs의 저장 위치에 대한 거래 데이터를 제공하며, 각 거래에 해당하는 상태 루트(StateRoot)는 여전히 Layer1에 게시된다.

"도전" 및 "사기 증명" 시나리오가 발생할 수 있는 가능성에 대비하여, Metis는 다른 기능을 추가하여 이러한 시나리오가 발생할 경우 도전자가 Layer1에서 각 거래 지시의 원본 데이터를 복원할 수 있도록 하여 "사기 증명"을 방해 없이 완료할 수 있게 하여, 기존 버전과 구 버전의 메커니즘을 동등하게 만든다.

（Metis 새 버전의 핵심 아키텍처）

피어 노드와 Memolabs 저장 계층을 통합함으로써, Metis는 원래 이더리움이 담당하던 저장 작업을 피어 노드, 이더리움, Memolabs 세 측이 동시에 담당하도록 전환하고, 신뢰성을 보장하기 위해 새로운 메커니즘을 도입했다. 두 개의 다른 주체가 저장 작업을 분담함으로써, Metis는 이더리움에 게시되는 데이터 용량을 적절히 줄일 수 있어 가스 소모를 줄이고 Layer2 수수료를 대폭 낮출 수 있다.

이하의 글에서는 저자가 Metis의 피어 노드 네트워크 구현, Memolabs 저장 통합 등의 중요한 조치를 해석할 것이다.

피어 노드: 블록 생성자------Sequencer의 순환 구현

전통적인 OP Rollup 솔루션인 Optimism과 Arbitrum에서는 블록 생성 노드가 유일하게 확정적이다: 오직 하나의 Sequencer만이 거래를 실행하고 블록을 패키징한다. 이렇게 함으로써 블록 생성 노드의 무작위성이 직접 제거되며, 각 블록 생성 주기가 시작될 때 시스템은 더 이상 블록 생성자를 선발하는 데 시간을 낭비할 필요가 없다. 반면에 이더리움의 각 새로운 블록이 생성되기 전에는 POW 또는 POS 과정(합병 후)을 통해 무작위로 블록 생성 노드를 선택해야 하므로 시간이 심각하게 지연된다.

그러나 블록 생성 노드의 무작위성은 단일 악행의 확률을 크게 줄일 수 있다. 장부 노드가 자주 순환되기 때문에 악의적인 노드가 합법적인 장부를 장악할 가능성은 극히 낮아진다. 악의적인 노드가 특정 새로운 블록의 장부 권한을 얻더라도, 그가 게시한 블록이 불법적이라면 여전히 다른 정직한 노드에 의해 거부될 것이다. 마지막으로, 정직한 노드 간에 새로운 블록 생성자를 다시 선출하여 합법적인 블록을 재발행하고 악의적인 노드를 직접 무력화할 수 있다.

이러한 상황에서 이론적으로 네트워크 내 2/3의 노드가 정직자라면 악의적인 노드를 효과적으로 제약할 수 있으며, 이것이 유명한 PBFT 메커니즘(실용적인 비잔틴 내결함성)이다; 현재 비트코인과 이더리움의 노드 내결함률은 심지어 1/2에 이를 수 있다. 그러나 이러한 내결함 알고리즘의 유효성은 노드 수가 충분히 많아야 한다는 전제 하에 성립된다. 노드 수가 많을수록 악의적인 노드가 많은 노드를 끌어모으기 어렵고, 공모를 형성하기 어려울 때 PBFT가 작동한다. 블록 생성에 참여하는 노드 수가 적을 경우 PBFT는 더 이상 적용되지 않으며, 이때 단일 악행의 가능성이 극히 높아진다.

현재의 OP Rollup, Optimism과 Arbitrum을 포함하여, 거의 모든 경우 블록 생성 노드 Sequencer가 악행을 저지를 것이라고 가정하고 있다. 만약 Sequencer가 악행을 저지르면 Verifier 노드가 그에 대해 "탄핵"할 수 있도록 허용되며, 이 과정은 "도전"이라고 불린다. 그러나 문제는 Verifier 노드와 Sequencer 간에 즉시 데이터 동기화가 이루어지지 않으며, 이 사이에 일정한 지연이 발생한다.

앞서 언급했듯이, Optimism 노드의 데이터 동기화 지연은 30분을 초과할 수 있으며, Sequencer가 새로운 블록을 생성한 후 반 시간 동안 Verifier가 감사를 받지 못하게 된다. 이는 잠재적인 보안 위험을 초래한다. 반면 Arbitrum은 지연을 몇 분으로 줄였지만, 공식 이외의 기관에 Sequencer 운영 권한을 개방하지 않아 경제적 탈중앙화에 불리하며, 프로젝트 측의 "신용"에 의존하고 있어 블록체인의 "프로그램 정의" 원칙을 심각하게 위반하고 있다.

또한 Optimism과 Arbitrum은 모두 토큰을 발행하지 않아 검증 노드 운영자를 강력하게 유인할 수 없으며, 이는 노드 수의 확장을 저해하여 Layer2가 공체인보다는 동맹 체인처럼 보이게 만든다.

이러한 문제를 피하기 위해 Metis는 Optimism의 기존 아키텍처를 대폭 개선했으며, 그 중 가장 중요한 조치는 피어 노드(Peer Node)를 개방하는 것이다.

· 전통적인 공체인인 비트코인과 이더리움 등은 피어 노드로 구성된 P2P 네트워크로, 이들 노드는 자주 정보를 동기화하여 상태 일치를 보장한다; 동시에 각 피어 노드는 자발적으로 채굴자가 되어 블록 생성에 참여할 수 있다. 새로운 블록이 생성된 후, 이는 다른 피어 노드에 전파되어 감사를 받는다.

· Metis는 Sequencer Pool이라는 피어 노드 네트워크를 구축하여 커뮤니티 구성원이 피어 노드를 운영할 수 있도록 하며, 이들 노드는 순환 방식으로 Sequencer 역할을 수행하여 "풍수 순환"을 구현하고 OP Rollup의 Sequencer 노드 중앙화 문제를 해결한다;

（피어 노드 네트워크）

· 현재 Sequencer가 블록을 생성한 후, 새로운 블록을 다른 피어 노드에 동기화하여 감사를 받게 하여 단일 악행을 방지한다. 일정 시간이 지나면 Sequencer가 한 번 변동되며, 이를 통해 장부 권한의 분산화를 실현한다.

· 일반 공체인의 각 블록 생성 주기에는 무작위로 블록 생성자를 선택하는 과정이 있어 상당한 시간을 낭비하게 된다. 현재 Sequencer Pool 내 피어 노드는 대형 공체인만큼 많지 않으며, 블록 생성자의 순환 주기도 상대적으로 길다. 각 주기 내에서 Sequencer는 여전히 단일하다. 향후 Metis는 순환 주기를 점진적으로 단축하고 새로운 타임스탬프 생성 메커니즘을 도입할 예정이다.

· Metis는 커뮤니티 구성원이 피어 노드를 운영하도록 지원하며, 이에 대해 토큰 인센티브를 제공한다. 피어 노드 운영자는 일반적으로 DAC(기관급 DAO) 명의로 등록하며, 하드웨어 장비는 최소 8코어 CPU, 32GB 메모리를 갖추고, 일정량의 Metis 토큰을 스테이킹해야 한다.

본질적으로, 원래 Metis 네트워크 내 하위 네트워크였던 Sequencer Pool은 "위원회"가 되었으며, 이 위원회는 피어 노드로 구성되어 Sequencer 역할을 수행하거나 감독하는 기능을 한다. 그리고 형식적으로 POS 공체인의 그림자가 보인다.

Metis가 시행하고 있는 계획에 따르면, Sequencer Pool은 10여 개의 피어 노드 규모로 운영을 시작했으며, 이러한 네트워크 규모에서 피어 노드 간의 통신 시간 복잡도는 매우 낮아 즉시 새로운 블록에 대한 합의에 도달할 수 있다. 동시에 서로 다른 피어 노드는 네트워크 부하를 분담하여 외부의 접근 요청을 충족시킬 수 있으며, 사용자는 단일 노드가 제공하는 데이터에 의존할 필요가 없다.

（Metis 백서의 아키텍처 구상）

현재 Metis는 피어 노드 네트워크와 Verifier 노드로부터 두 가지 보안 보장을 받고 있다. 이 중 피어 노드는 Sequencer가 Layer2 로컬에서 데이터를 실시간으로 검증할 수 있으며, Verifier는 주로 Sequencer가 Layer1에 제출한 데이터를 검증하는 역할을 한다.

향후 Metis는 Sequencer Pool 내 피어 노드 수를 대규모로 확장하여 더 높은 보안성을 갖추고, Verifier 검증 노드도 Sequencer Pool 명단에 포함시켜 모든 피어 노드가 Sequencer와 Verifier 역할을 동시에 수행할 수 있도록 할 계획이다. 또한 Metis는 새로운 알고리즘 및 타임스탬프 생성 메커니즘을 도입하여 여전히 높은 효율성을 유지하면서 "몇 개의 블록마다 Sequencer를 교체"하여 탈중앙화를 보장할 예정이다.

새로운 저장 구조------"필요 없다면 실체를 늘리지 마라"

대부분의 공체인이나 Layer2에서 사용자 정보를 기록하는 데이터베이스는 트리 구조를 채택하며, 이를 상태 트리라고 한다. 트리의 루트 해시 값은 상태 루트(StateRoot)라고 불린다. 한 거래 지시가 실행되면 특정 계좌의 상태가 반드시 변화하게 되며, 이때 상태 트리의 루트 해시 값도 함께 변경된다. 즉, 각 거래의 실행은 새로운 상태 루트(StateRoot)를 생성하며, 시간적 관점에서 두자는 일대일 대응 관계를 가진다.

시간 순서에 따라 각 거래의 【지시 내용】과 해당하는 【상태 루트】를 나열하면 정확한 장부를 얻을 수 있다. 전통적인 OP Rollup 솔루션인 Optimism 등에서는 Sequencer가 이더리움에 저장하는 것이 바로 이러한 내용이다.

Verifier 검증자는 이러한 내용을 읽고 정확성을 검사한다. 일반적으로 Verifier 노드는 시간 순서에 따라 거래 지시를 차례로 실행하여 자신의 계산을 통해 일련의 상태 루트(StateRoot)를 얻고, 이후 Verifier는 자신이 계산한 StateRoot와 Sequencer가 제출한 StateRoot를 비교하기만 하면 된다. 이는 마치 선생님이 표준 답안을 미리 알지 못한 채 즉흥적으로 마음으로 학생의 수학 숙제를 채점하는 것과 같다.

만약 Verifier가 Sequencer가 제출한 특정 거래 지시 또는 해당 상태 루트에 문제가 있다고 판단하면 "도전"을 시작하여 "사기 증명"을 제공한다.

Optimism 및 구 버전의 Metis에서는 Sequencer가 거래 지시와 해당 상태 루트를 모두 이더리움에 게시하여 사실상 이더리움을 저장 계층으로 삼고 있으며, 이더리움 네트워크를 통해 "도전" 과정을 처리하고 있다. 이렇게 하면 데이터 가용성을 보장할 수 있지만 가스 소모가 매우 높다.

위의 그림은 Optimism이 이더리움에 게시한 거래 배치의 예로, 이 배치에는 총 204개의 거래 지시가 포함되어 있으며, 소모된 가스 비용은 211달러를 초과하여 단일 거래 지시의 저장 비용이 1달러를 초과한다; 이 배치에 해당하는 상태 루트를 저장하는 데 필요한 가스를 고려하면, Optimism에서 단일 거래의 저장 비용은 1.5달러에 이를 수 있으며, 대부분의 사용자에게 이러한 수준의 비용은 여전히 너무 높다.

이 문제를 해결하기 위해 Metis는 최근 중요한 조정을 했다. Metis는 이더리움에서 거래 지시를 직접 저장하는 단계를 폐지하고, 거래 배치를 Memolabs에 전송하여, 이 플랫폼은 Filecoin과 유사하지만 저장 비용이 더 낮고 데이터 검색 속도가 더 빠르다. Memolabs 저장 계층을 통합함으로써, Sequencer는 먼저 대량의 거래 지시를 Memolabs에 저장한 후, 이더리움에서 해당 거래 배치에 대한 저장 인덱스를 게시하며, Verifier 노드는 이 인덱스 값을 통해 Memolabs에서 원본 거래 데이터를 읽을 수 있다.

（구 버전과 신 버전 Metis가 Layer1에 게시한 거래 배치 관련 데이터 양, 신 버전이 훨씬 줄어든 것을 볼 수 있다）

동시에 상태 루트(StateRoot)는 거래 데이터보다 더 중요하므로 여전히 이더리움에 저장된다.

요컨대, 이는 오컴의 면도날 원칙에 부합한다: "필요 없다면 실체를 늘리지 마라." Metis의 철학은 이더리움에 저장할 필요가 없는 내용을 다른 방법으로 동등하게 대체할 수 있다는 것이다. 이를 통해 저장 비용을 절감하고 사용자가 부담해야 할 비용 압박을 줄일 수 있다.

이러한 저장 구조를 통해 Metis는 저장 비용을 대폭 절감하여 Layer2의 단일 거래 수수료를 몇 센트로 낮출 수 있다. 현재 Metis는 주류 Layer2 중 가장 낮은 가스 비용을 자랑하고 있다.

하지만 Metis의 이러한 조치는 다른 문제를 초래할 수 있다: 저장 구조의 변경이 보안성이나 데이터 가용성에 영향을 미칠 것인가? 이에 대해 우리는 여러 가지 가능한 결과를 분석할 것이다.

Metis와 OP Rollup의 보안성 및 데이터 가용성 문제는 두 가지 측면이 있다. 첫 번째는:

· Sequencer가 Layer2에서 거래를 실행할 때 즉시 로컬에서 확정되며, 일시적으로 "최종성"을 갖는다. 구체적인 상황은 사용자가 Metis 네트워크에서 거래 요청을 시작한 후 몇 초 안에 결과를 받는 것이다. 여기서 문제는 Sequencer가 일방적으로 부여한 일시적인 "최종성"이 신뢰할 수 있는가?

Metis의 Sequencer는 블록을 생성한 후 즉시 Sequencer Pool의 피어 노드에 정보를 동기화하며, 노드들은 즉시 블록 내용을 감사할 수 있다. 만약 Sequencer가 위반된 블록을 제출한 것을 발견하면, 그를 Sequencer Pool에서 제외할 수 있다. 따라서 이곳의 보안성은 일반 공체인과 동등하다. 또한 외부는 여러 피어 노드 간에서 정보 출처를 선택할 수 있어 특정 노드에 의존할 필요가 없으며, 데이터 가용성에도 문제가 없다.

두 번째 문제는:
· Metis가 거래 데이터를 Memolabs에 전송한 후, 검증 과정과 도전 메커니즘에 영향을 미칠 것인가? 새로 Metis 네트워크에 가입한 노드가 역사적 데이터를 동기화할 때 불편함을 겪을 것인가?

여기에는 여러 가지 가능한 상황이 있으며, 분류하여 논의할 수 있다. Metis는 여전히 상태 루트를 이더리움에 게시하므로 StateRoot의 가용성은 영향을 받지 않는다. 거래 데이터의 가용성은 Verifier 노드 또는 새로 Metis 네트워크에 가입한 노드 두 가지 집단에 대해 다룬다.

후자의 경우, 새 노드는 다른 Verifier 또는 피어 노드를 통해 역사적 데이터를 동기화하면 되며, Memolabs의 거래 데이터 및 이더리움의 상태 루트 기록을 읽을 수 있다. 현재 Metis에는 80개 이상의 개인 운영 Verifier 노드가 있으며, 이미 강력한 데이터 가용성을 갖추고 있다. Verifier의 수가 여전히 증가하고 있는 점을 고려할 때, 새 노드가 역사적 데이터를 동기화할 때 큰 문제에 직면하지 않을 것이다.

기존 Verifier 노드의 경우, 직면하는 문제는: 거래 데이터를 원활하게 얻고 해당 상태 루트를 검사할 수 있는가? 만약 Sequencer가 제출한 내용에 오류가 있다면, 이더리움에서 "도전"을 원활하게 진행할 수 있는가?

이 문제에 대해 다음과 같은 시나리오를 각각 분석할 수 있다:

1. 만약 Sequencer가 이더리움에서 Memolabs 인덱스를 제공하여 Verifier가 거래 데이터를 원활하게 읽을 수 있고, 검토 결과 이러한 거래 지시가 정확하다면(디지털 서명 등이 올바르다면), 남은 검토 포인트는 Layer1에 저장된 상태 루트이다.
· 만약 감사 결과 각 거래가 해당 상태 루트와 일치한다면, 이 경우 Verifier는 데이터 동기화를 원활하게 완료하며 "도전"을 제기할 필요가 없다. 이 경우 문제는 없다.

· 만약 Verifier가 특정 거래 지시와 상태 루트가 일치하지 않는 것을 발견하면, 이 경우 상태 루트는 반드시 잘못된 것이다. Verifier는 Sequencer에게 잘못된 상태 루트에 해당하는 거래 데이터를 Layer1에 공개하도록 요구할 수 있다.
만약 Sequencer가 동의하면, "도전" 과정이 원활하게 진행되며 Sequencer는 처벌을 받게 된다;
만약 Sequencer가 동의하지 않으면, Verifier는 Memolabs에서 읽은 거래 데이터를 이더리움에 기록하여 "도전"을 완료할 수 있으며, Sequencer 역시 처벌을 받게 된다;

분명히 위의 시나리오에서 데이터 가용성과 "도전" 메커니즘은 영향을 받지 않는다.

2. 만약 Sequencer가 Memolabs에 위조된 거래 지시(디지털 서명이 유효하지 않음)를 저장한 경우, Verifier는 "도전"을 시작해야 한다; 또한 Verifier는 상태 루트의 정확성을 검증하기 위해 올바른 Layer2 원주 거래 지시를 확보해야 한다.

· 이 경우 Verifier는 Sequencer에게 이더리움에서 관련 거래 배치를 게시하도록 요구할 수 있으며, 이는 Sequencer에게 많은 가스 비용을 소모하게 하여 사실상 처벌을 가하는 것이다;
· 만약 Sequencer가 거부하면, Verifier는 Memolabs에서 읽은 잘못된 데이터를 Layer1에 공개하여 "도전"을 시작할 수 있으며, Sequencer는 더 엄격한 처벌을 받게 된다.

정상적인 경우, Sequencer가 Verifier의 도전에 성공적으로 대응하면, 그가 입는 손실은 Layer1에 거래 배치를 게시할 때 소모되는 가스 비용보다 훨씬 클 것이다. 따라서 Verifier가 Sequencer에게 Layer1에 거래 데이터를 게시하도록 요구할 경우, 그는 반드시 올바른 거래 데이터를 공개할 것이다.

이 경우 Sequencer는 Verifier가 필요로 하는 단일 거래 배치를 게시해야 하며, 이는 수백 또는 수천 개의 거래 데이터를 포함하게 되며, Layer1에 게시할 때 소모되는 가스 비용은 매우 높아져 수천 달러에 이를 수 있으며, 이는 사실상 처벌을 가하는 것이다.

위의 논의로부터 데이터 가용성과 "도전" 과정은 영향을 받지 않는다는 것을 알 수 있다.

3. 만약 Sequencer가 Layer1에 허위 Memolabs 저장 인덱스를 게시하여 Verifier가 거래 배치에 포함된 데이터를 원활하게 읽을 수 없다면, 이 경우 Verifier는 앞서 설명한 대로 Sequencer에게 Layer1에서 거래 배치를 공개하도록 요구할 수 있다. 만약 Sequencer가 거부하면, Verifier는 피어 노드에서 해당 데이터를 확보하여 후속 검증 작업을 계속 진행하거나 도전을 시작할 수 있다.

거듭해서 위조된 거래 데이터를 게시하거나 잘못된 Memolabs 저장 인덱스를 게시하거나 Verifier의 요구에 협조를 거부하는 Sequencer에 대해, Metis의 커뮤니티 구성원은 DAO 거버넌스 투표를 통해 악행을 저지른 Sequencer 운영자를 표시하고, 그의 권한을 해제할 수 있으며, 이는 정치적 "탄핵"과 유사하다.

이렇게 정교하게 설계된 메커니즘을 통해 Metis는 Verifier 노드의 권리를 보장할 수 있다. 그러나 Verifier의 권한 남용을 방지하고 악의적으로 Sequencer에게 Layer1에 거래 데이터를 기록하도록 요구하여 가스 소모를 통해 정직한 Sequencer 운영자를 공격하는 것을 방지하기 위해, Metis는 다음과 같은 요구 사항을 설정했다:
· Verifier가 Sequencer에게 Layer1에 거래 데이터를 기록하도록 요구할 경우, 사전에 일정량의 자금을 스테이킹하여 화이트리스트 자격을 얻어야 하며, Sequencer에게 유사한 명령을 발행할 때마다 수수료를 소모해야 한다; 이 수수료는 신중하게 측정되어 Verifier가 Sequencer에게 무리한 요구를 자주 하지 않도록 방지한다.
· 모든 노드는 "도전"과 "사기 증명"을 시작할 수 있으며, 이론적으로 이러한 노드 간에 상호 협력하여 데이터 가용성과 보안성을 보장할 수 있다.

요약 정리
앞서 제시된 핵심 논점을 바탕으로 최근 Metis 공식 동향을 결합하여 다음과 같은 결론을 도출할 수 있다:

· Optimism과 Arbitrum 등 OP Rollup의 근본 문제는 Sequencer 노드의 중앙화에 있으며, 이는 신뢰할 수 있는 해결책이 필요하다; Metis는 Sequencer의 탈중앙화를 선도적으로 구현하려고 시도하고 있다.

· Metis는 피어 노드(Peer Node) 네트워크를 개방하여 Sequencer 블록 생성 노드를 운영할 권한을 커뮤니티 구성원이나 다른 기관에 양도하고, 순환제를 구현하며, Sequencer와 다른 피어 노드 간의 신속한 정보 동기화를 촉진하여 악행을 방지하고 있다;

· Metis는 저장 계층 구조를 변경하여 이더리움에서 데이터를 백업하는 형태를 변화시켰다. Memolabs를 통합함으로써 Metis는 저장 비용을 대폭 절감하여 주류 Layer2 중 가장 낮은 가스 비용을 자랑하게 되었다.

· 정교한 메커니즘 설계를 통해 Metis는 Memolabs 통합 후에도 여전히 강력한 보안성과 데이터 가용성을 유지하고 있다. Metis 팀은 잠재적인 상황을 판단하고 이에 대한 조치를 마련했다;

· Sequencer의 권한을 더욱 줄이기 위해 Metis는 향후 제안자(Proposers) 역할을 추가할 계획이며, Sequencer가 거래 데이터를 게시한 후 Proposers가 이더리움에 각 거래에 해당하는 상태 루트를 제출하여 더 강력한 분권 제어를 형성할 수 있도록 할 것이다.

· Metis는 노드 운영자가 DAC(기관급 DAO) 형태로 등록하도록 지원하며, 지속적인 토큰 수익을 제공한다. 이 점에서 이미 토큰을 발행한 Metis는 토큰을 발행하지 않은 Optimism 및 Arbitrum보다 더 큰 장점을 가지고 있다;

· Metis는 간편한 원스톱 DAO 탑재 서비스를 제공하여 DAO 및 DAC 조직의 운영 난이도를 낮추고, 커뮤니티 생태계 거버넌스(CEG)를 개방하여 Layer2 네트워크 생태 유지 권한을 커뮤니티 구성원에게 더욱 양도하고 있다. 현재 Metis 생태계에는 500개의 DAC 조직과 거의 5000명의 구성원이 있다.

· Metis는 Memolabs 탈중앙화 저장 계층을 통합한 후, 생태 내 DAO 조직이 공개할 필요가 없는 데이터를 Memolabs에 전송할 수 있으며, 해당 저장 인덱스는 화이트리스트 사용자만 접근할 수 있어 DAO가 자체 프라이버시를 유지할 수 있도록 한다.

· Metis는 향후 여러 서브넷의 분할 구조를 지원하여 서로 다른 DAO 조직이 상태를 독립적으로 운영하는 MVM 가상 머신을 실행할 수 있도록 하여 ETH2.0과 유사한 다중 체인 분할 메커니즘을 구현할 예정이다.

· 최근 Metis는 NFT 크로스 체인 브릿지 기능을 개시하였으며, 초저가 가스 비용과 결합하여 NFT 사용자에게 최상의 플랫폼을 구축하기 위해 노력하고 있다;

· 향후 시스템 내결함성이 충분히 강력한 조건 하에 Metis는 도전 기간을 적절히 단축하여 가장 편리한 크로스 체인 Layer2가 될 것이다.

참고 문헌
The Tech Journey: Lower Gas Costs \& Storage Layer on Metis

Optimism 심층 해석: 기본 아키텍처, 가스 메커니즘 및 도전