롤업 생태계 개요: 옵티미스틱 롤업과 zk 롤업 외에 어떤 새로운 디자인이 있을까?

작성자：Alex Beckett

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2019년 초 개념이 탄생한 이후, Rollup은 눈에 띄는 발전을 이루었습니다. 현재 시장에는 두 개의 주요 경쟁자가 등장했으며, 이를 바탕으로 상상력이 풍부한 디자인 이론과 혼합 진화가 파생되었습니다. 본 문서는 2022년 중반까지 Rollup 생태계의 발전 현황을 정리합니다.

Optimistic Rollup

범용 Optimistic Rollup이 선발 주자로서 우위를 점하고 있어 대다수의 Rollup 애플리케이션을 차지하고 있으며, 그 중 Arbitrum과 Optimism은 'Rollup 기준'으로 평가받고 있습니다.

TVL 기준으로 현재 Rollup 애플리케이션 중 Arbitrum이 1위를 차지하며, 잠금 금액은 240억 달러에 달합니다. 이미 메인넷에서 1년 이상 운영되고 있지만, 시스템에는 여전히 테스트가 필요한 많은 부분이 남아 있습니다. 현재 Arbitrum을 개발하는 Offchain Labs는 유일한 중앙 정렬기를 운영하고 있으며, 상호작용형 사기 증명은 유연하지만, 중앙 정렬기는 사기 증명을 생성하기 위해 분쟁을 제출할 수 있는 유일한 화이트리스트 엔티티입니다. 사용자 관점에서 볼 때, 전체 시스템이 점진적으로 탈중앙화되는 추세는 예상되지만, 여전히 시스템에 대해 많은 신뢰를 부여해야 합니다.

프로토콜의 새로운 세대 업그레이드인 Nitro가 Devnet에上线되었으며, Nitro는 기존 아키텍처를 완전히 변화시켜 WASM-Geth 조합으로 맞춤형 Arbitrum 가상 머신을 대체합니다. Arbitrum의 상호작용형 사기 증명은 WASM에서 실행되며, 노드는 Geth와 동등한 코드베이스를 가지며, 일부 특정 Rollup 최적화가 추가됩니다. 요약하자면, Nitro는 성능을 향상시키면서 더 나은 EVM 호환성을 제공하는 중대한 최적화를 가져올 것입니다.

Optimism은 두 번째로 큰 Optimistic Rollup으로, 모든 Rollup 중 TVL 기준으로 3위를 차지하며 4.69억 달러의 잠금 자금을 보유하고 있습니다. Optimism PBC의 운영 상황은 Arbitrum과 유사하며, 단일 중앙화 정렬기를 사용하고 있습니다. 그러나 Optimism PBC는 정렬기의 이익을 사용하여 네트워크에 보상을 제공하는 방법을 찾아 생태계 발전을 장려하고 있습니다. 첫 번째 라운드에서 총 100만 달러의 자금이 58개의 공공 제품에 기부되었습니다. 중앙화된 설계가 블록체인이라는 '탈중앙화의 본질' 세계에서 긍정적인 영향을 미치기 어려운 상황이지만, Optimism의 시도는 이 문제를 최대한 완화한 것으로 보입니다.

현재 Optimism의 설계에는 사기 증명이 부족하지만, 점진적인 탈중앙화와 필요한 보안 업그레이드는 예상할 수 있습니다. 그러나 거의 모든 Rollup은 즉시 또는 지연된 업그레이드 가능성을 가지고 있으므로 Rollup의 보안성은 궁극적으로 다중 서명 설계의 업그레이드에 달려 있습니다. 곧 다가오는 Bedrock 업그레이드는 Optimism의 아키텍처를 Arbitrium과 유사한 구조로 전환할 것입니다. 현재의 Optimism 가상 머신은 MIPS-Geth 조합으로 대체되며, 노드는 일반 이더리움 Geth 노드와 동등합니다. 추가된 기능에는 상호작용형 사기 증명이 포함되며, 이는 기존 비상호작용형 사기 증명의 업그레이드입니다. Bedrock는 Optimism의 또 다른 이정표가 될 것이며, 시스템에 많은 기능과 개선을 추가할 것입니다.

또한, Optimism은 비엘리트 거버넌스 실험을 통해 도약을 이루었습니다. 의사 결정은 토큰 거버넌스와 사용자 거버넌스의 두 부분으로 나뉘어 있습니다. 여기서 토큰 거버넌스는 토큰을 투표 증명으로 사용하고, 사용자 거버넌스는 1인 1표 제도를 따릅니다. 이러한 시스템에서 가장 어려운 점은 투표 신원 배분으로, 허위 공격을 최소화해야 합니다. 만약 한 사용자가 하나 이상의 투표자 신원을 얻을 수 있다면, 그는 '정부'에 대해 일반 사용자보다 더 많은 영향을 미칠 수 있습니다. 낙관론자들은 그들이 양도할 수 없는 NFT를 사용하여 시민 신원을 나타낼 것이라고 주장하지만, 개인이 더 많은 투표권을 얻기 위해 개인 키를 교환하는 위협은 여전히 존재합니다.

Fuel은 OptimismRollup 분야의 또 다른 주목할 만한 경쟁자로, Arbitrum 및 Optimism과는 전혀 다른 접근 방식을 취하고 있습니다. Fuel Labs는 Rust 기반 프로그래밍 언어를 사용하여 Fuel V2를 위한 맞춤형 가상 머신을 구축하고 있습니다. EVM과 호환되는 Rollup은 이더리움 개발 생태계의 Rollup에 특히 유용하지만, 맞춤형 VM은 많은 기존 표준을 준수할 필요가 없기 때문에 성능 극대화가 더 용이합니다.

필자가 Fuel V2에서 가장 좋아하는 부분은 병렬 거래 처리 능력입니다. 데이터 양이 상당한 수준에 도달하면 병렬 처리를 구현한 Rollup은 병렬 처리를 구현하지 않은 Rollup보다 더 유리해질 것입니다. 주목할 점은 Fuel V1 메인넷 이더리움에서 첫 번째 Optimistic Rollup이며, 여전히 무권한 정렬기와 사기 증명을 가진 유일한 Rollup입니다.

Fuel에게 Optimistic Rollup은 zk-Rollups보다 훨씬 우수합니다. 첫째, Optimistic Rollup은 완전하고 제한 없는 조합성을 갖추고 있습니다: zk-Rollups는 zk 회로를 통해 스마트 계약을 조합하는 데 선천적인 열세가 있습니다. 유일하게 보편적인 조합성을 가진 zk-Rollup은 StarkNet이지만, 현재 허가된 스마트 계약 배포와 브릿지가 지원할 수 있는 TVL 수량에 한계가 있습니다. 다른 모든 zk-Rollups는 특정 애플리케이션이거나 단지 토큰 전송만 수행합니다.

또 다른 점은 EVM 호환성입니다: zk 회로는 EVM 내의 표준 특정 유형의 암호학과 고유한 호환성 문제를 가지고 있어 zkEVM은 매우 도전적인 과제가 됩니다. Optimistic Rollups는 메인넷에서 일정 기간 EVM 호환성을 운영해왔으며, 업그레이드 후에는 추가적인 동등성을 실현할 것으로 기대됩니다.

zk-Rollup

최근 이더리움 커뮤니티는 zk-Rollups가 확장 가능한 Rollups의 궁극적인 상태라는 데 합의에 도달했습니다. 따라서 Optimistic Rollup과 비교할 때, 더 많은 zk-Rollup이 활발히 개발되고 있으며, 그 중 많은 수가 향후 2년 내에 출시될 예정입니다.

StarkNet은 현재 메인넷에서 유일한 범용, 조합 가능한 zk-Rollup입니다. 그러나 이 시스템은 여전히 초기 알파 단계에 있으며, 여러 가지 제한이 있습니다. StarkNet과 이더리움 간의 브릿지는 제한이 있으며, 한계는 앞으로 점차 증가할 것입니다. StarkNet에서의 스마트 계약 배포는 화이트리스트 모드입니다. 이는 스마트 계약 오류 발생 위험을 줄이기 위한 것으로, 개발자가 배포하고자 하는 모든 계약을 감사할 충분한 감사자가 없을 가능성이 높기 때문입니다. ------StarkWare가 일시적으로 이 역할을 맡는 것은 합리적입니다. 감사 가능성은 새로운 맞춤형 언어의 일반적인 단점 중 하나이며, zk 시스템의 복잡성은 이를 더욱 복잡하게 만듭니다.

zkSync는 또 다른 주요 'zk-Rollup' 경쟁자로, 최근의 테스트넷 출시는 zkEVM의 실시간 테스트넷에서 첫 번째 인스턴스의 출시를 의미합니다. 그러나 zkPorter의 추가로 zkSync 2.0은 더 이상 단순한 업그레이드 버전이 아닙니다. 이는 사용자가 zkPorter와 이더리움 간에 거래 데이터를 게시할 수 있는 선택권을 제공합니다. 이더리움이 danksharding을 통해 데이터 처리량을 증가시키고 있지만, volition은 사용자에게 더 나은 선택을 제공하는 훌륭한 중간 지대입니다.

대부분의 zk-Rollups가 확장성을 우선시하는 반면, 프라이버시는 zk-Rollups가 실현할 수 있는 또 다른 중요한 측면입니다. Aztec는 현재 그들의 프라이버시 토큰 전송 zk-Rollup(zk.money)을 통해 프라이버시 분야에서 선두를 달리고 있으며, 필자가 아는 유일한 프라이버시 중심의 이더리움 Rollup입니다. Aztec는 곧 그들의 다음 반복인 Aztec connect를 출시할 예정이며, 이를 통해 사용자는 이더리움 DeFi에 프라이버시 접근을 할 수 있습니다. 이는 Tornado.cash와 같은 애플리케이션을 사용하는 것과 비교할 때 큰 발전이며, Tornado.cash의 프라이버시는 혼합을 통해서만 실현되며, 거래를 직접 '숨길' 수는 없습니다.

zk-Rollups는 이미 매우 복잡하며, 프라이버시 문제는 이를 더욱 복잡하게 만듭니다. zk-Rollups는 프라이버시 조합 가능한 스마트 계약 상태에 도달하지 못할 가능성이 있습니다. 그렇기 때문에 프라이버시는 특정 애플리케이션 체인을 통해 나타날 수 있으며, 이는 zk-Rollups 또는 zk-Rollup 위의 Validium을 통해 이루어질 수 있습니다.

다양한 zk-Rollups도 점차 두각을 나타내고 있으며, Scroll과 Polygon의 다양한 프로젝트가 포함됩니다. zk-Rollups 간의 큰 차이점은 맞춤형 가상 머신 또는 zkEVM 실행 환경을 사용하는 것입니다. 그 장점과 단점은 Optimistic Rollup과 유사합니다. 그러나 zk-Rollups는 zkEVM을 구현하는 데 더 많은 내재적 복잡성을 가지고 있습니다. 그렇기 때문에 StarkNet과 Cairo와 같은 맞춤형 가상 머신과 언어의 경로를 채택하는 것이 매우 강력한 사례로 제시됩니다.

Sovereign Rollup

Rollup 범주에서 마지막 두 가지는 현재 이론적으로만 존재합니다. Sovereign Rollup은 일반적인 Rollup과의 차이점이 분기 선택 규칙을 가지고 있어 기본 레이어와 독립적으로 분기할 수 있습니다. 반면, 일반 Rollup은 Rollup의 정확성을 보장하기 위해 결제 레이어에 분기 선택 권한을 위임합니다.

Sovereign Rollup은 Celestia와 같은 DA 레이어에서 가장 두드러지며, 여기서 Rollup 거래의 정확성은 DA 레이어에 의해 보장되지 않습니다. 그렇기 때문에 Celestia와 같은 Rollup 거래는 기본적으로 Sovereign 거래로 간주되며, 그들은 자신의 거래 정확성을 보장하기 위해 사기/유효성 증명과 분기 선택을 통해야 합니다. 이는 합의로 오해해서는 안 되며, Celestia가 제공하는 합의는 거래 정렬에 관한 프로토콜입니다.

낙관적인 Sovereign Rollup에서는 거래가 올바른 것으로 간주되므로 Rollup 노드는 Celestia에서 블록 데이터를 다운로드하기만 하면 됩니다. zk-Sovereign Rollup은 유효성 증명을 통해 정확성을 보장하며, 이러한 증명은 p2p 네트워크를 통해 Rollup 노드 간에 배포됩니다.

Sovereign Rollup의 중요성은 그들의 분기 능력에 있으며, 이는 Rollup이 기본 레이어와 진정으로 독립적으로 존재할 수 있게 합니다.

결제 Rollup

결제 레이어는 결제를 위해 특별히 구축된 Sovereign Rollup 체입니다. 중요한 점은 결제 레이어가 Rollup과 양방향 신뢰 최소화 브릿지를 갖춘 블록체인이라는 것입니다. 이 브릿지는 토큰이 Rollup 레이어와 결제 레이어 간에 양방향으로 전송될 수 있게 합니다. 신뢰 최소화는 브릿지의 속성 중 하나로, 통신은 검증된 데이터 가용성과 사기/유효성 증명의 정직한 소수자 가정에만 의존합니다.

모든 결제 레이어와 마찬가지로 결제 Rollup의 목적은 'Rollup'에 증명을 검증하고, 분쟁을 해결하며, 토큰을 브릿지하는 환경을 제공하는 것입니다. 기술적으로 결제 위의 'Rollup'은 혼합형으로, 결제 Rollup이 위치한 데이터 가용성 레이어를 통해 오프체인 DA를 사용하므로, 이는 검증 레이어 또는 낙관적인 검증 레이어로 간주됩니다.

혼합형

Validium

Validium은 혼합형 zk-Rollup으로, 거래 데이터가 오프체인에 게시됩니다. 이는 유효성 증명을 검증하는 결제 레이어 외에도 외부 환경에 의존함을 의미합니다. StarkEx는 이미 운영 중인 유일한 검증체의 사례입니다. StarkEx는 특정 애플리케이션의 검증기로, 현재 Immutable X, Sorare 및 DeversiFi의 세 가지 애플리케이션을 지원합니다. StarkEx는 현재 TVL 기준으로 두 번째로 큰 Rollup 애플리케이션인 DyDx에서 사용되는 zk-Rollup 모드도 지원합니다.

StarkEx는 데이터 가용성 위원회(DAC)를 사용하며, 이 위원회는 StarkEx의 검증체에 데이터 가용성을 제공하는 신뢰할 수 있는 여러 당사자로 구성됩니다. 데이터 가용성을 허가된 위원회에 위임하는 것은 보안성을 낮추지만, StarkEx의 검증자는 zk-Rollups보다 더 저렴한 거래를 제공할 수 있게 합니다. 비용 절감이 가능한 이유는 이더리움에 데이터를 게시하는 것이 매우 비쌉니다. 이는 Rollup 거래 비용의 주요 가변 비용이기도 합니다.

DAC가 포함된 Validium의 일부 보안 문제는 외부 데이터 가용성 레이어를 사용하여 줄일 수 있습니다. 보안성의 주요 증가는 블록체인이 제공하는 암호 경제적 보안에서 오며, 노드는 부정직한 활동으로 인해 감옥에 가거나 처형될 수 있습니다. 이러한 구현의 유효성은 'Rollup'의 비용 - 보안 균형에 대한 흥미로운 실험입니다.

이미지 출처：Celestia

Optimistic Validium

Validium과 마찬가지로, Optimistic Validium도 거래 데이터가 오프체인에 게시되는 혼합형 Optimistic Rollup입니다. 이 특정 혼합체가 무엇으로 불려야 하는지에 대한 일반적인 합의는 이루어지지 않았습니다.

Metis는 현재 유일한 Optimistic Validium 사례입니다. Optimistic Validium의 보안성은 해당 Validium보다 약간 낮다는 점에 유의해야 합니다. 데이터 가용성은 사기 증명을 생성하고 분쟁을 성공적으로 해결하는 데 필수적이기 때문입니다. 만약 분쟁이 발생하고 관련 상태 전환 데이터가 사용할 수 없다면, 사기 증명은 사기를 입증할 수 없습니다. 그렇기 때문에 오프체인 데이터 가용성 제공자가 데이터를 제공하지 못할 경우, 자금이 Optimistic Validium에서 도난당할 수 있습니다.

Volition

zk-Rollup과 Validium의 결합을 통해 또 다른 혼합형 Rollup인 Volition이 있습니다. Volition은 사용자가 온체인 또는 오프체인 데이터 가용성을 선택할 수 있게 합니다. 이러한 선택은 개별 거래 수준에서 이루어지며, 오프체인 데이터는 더 저렴한 비용과 더 낮은 보안성을 제공하고, 온체인 데이터는 더 높은 비용과 더 높은 보안성을 초래합니다. 이는 사용자가 개별 시스템에서 선택의 자유를 가지게 하며, 사용자에게 적합한 비용 - 보안 선호를 찾는 것이 아니라 명확하게 제공됩니다.

현재 zkSync 2.0은 유일하게 공개적으로 개발 중인 Volition입니다. zkSync 2.0에서 온체인 데이터는 이더리움이 제공하며, 오프체인 데이터는 그들의 전용 PoS 체인인 zkPorter가 제공합니다. 그러나 현재 세부 정보 공개가 부족하여 StarkWare가 StarkEx 또는 StarkNet에 사용자 맞춤형 옵션을 제공할 것인지에 대한 추측만 가능합니다.

Adamantium

Adamantium은 모든 사용자가 네트워크에 자신의 데이터를 직접 제공해야 하는 Validium입니다. 개인의 거래 데이터는 개인이 저장하며(오프체인), 각 블록의 데이터 가용성을 증명하기 위해 온라인 상태를 유지해야 합니다. 사용자가 온라인 상태가 아니거나 증명을 하지 못할 경우, 그들의 자금은 자동으로 온체인 결제 레이어로 철회됩니다. StarkWare가 Adamantium의 설계를 제안했지만, 현재 이 분야에서 더 많은 진전을 이룬 팀은 없습니다. 만약 이러한 가정이 순조롭게 진행된다면, 자신의 보안에 대해 더 많은 개인 통제를 원하는 사용자나 실체에게 매우 매력적일 수 있습니다.

Enshrined Rollup

Enshrined Rollup은 기존 블록체인의 일부로 구성된 Rollup입니다. 간단히 말해, 이는 실행 샤딩입니다. 이더리움 2.0 제안 및 기타 유사한 샤딩 블록체인에서 볼 수 있는 Enshrined Rollup과 실행 샤딩 간의 차이점은 실행 샤딩이 단일 샤드로 제안된다는 것입니다. 전 세계 검증자 그룹은 위원회로 나뉘어 특정 샤드에 할당됩니다. 실행 샤딩은 독립적인 블록체인으로, 자체 실행, 합의 및 데이터 가용성을 가지지만, '신호 체인'에 체크포인트를 반환하여 선택한 체인으로 돌아갑니다. 이론적으로, 이더리움의 Rollup은 실행만 수행하고 데이터 가용성과 사기/유효성 증명을 검증하기 위해 신호 체인을 사용할 것입니다.