IOBC Capital：Layer3가 이더리움의 새로운 방향이 될까요?
Layer 3란 무엇인가요? Layer 3는 이더리움의 새로운 방향이 될까요?来源：IOBC Captial
Vitalik은 최근 한 기사에서 Layer 3의 개념에 대해 논의했습니다. 그렇다면 Layer 3란 무엇일까요?
먼저 Layer 1과 Layer 2를 간단히 되짚어 보겠습니다.
초기 공공 블록체인, 특히 이더리움은 네트워크 성능에 의해 생태계 발전이 제한되었습니다. 초당 처리할 수 있는 거래 수(TPS)가 비교적 적고, 네트워크가 자주 혼잡해지며, 거래 GAS 비용이 비쌉니다. 이러한 이유로 고성능 애플리케이션이 그 위에서 발전할 수 없습니다. 네트워크의 확장성을 높이기 위해 다양한 확장 솔루션이 제안되었습니다.
확장 경로는 주로 두 가지입니다:
첫 번째는 기존 블록체인 자체, 즉 Layer 1에서 확장하여 블록체인이 더 높은 거래 용량과 처리 속도를 갖도록 하는 것입니다.
이 솔루션의 주요 문제는: 더 큰 블록을 통해 확장할 경우 블록이 검증하기 더 어려워지고, 네트워크가 더욱 중앙화될 수 있다는 점입니다.
두 번째는 블록체인 위에 한 층을 추가하는 것으로, 일반적으로 Layer 2 확장이라고 불립니다. 이 방식은 모든 활동(예: 계산, 저장, 합의)을 원래 체인에 직접 넣는 것이 아니라, 모듈화된 실행 레이어를 통해 일련의 거래를 처리합니다. 체인상의 스마트 계약은 두 가지 작업만 수행합니다: 입금 및 출금 처리와 모든 체인 외부에서 발생한 행동이 규칙에 부합하는지 검증하는 것입니다.
Layer 2 확장에 대해 논의하는 과정에서 점차 새로운 개념인 Layer 3가 등장했습니다.
Layer 3는 다음과 같은 아이디어에 기반합니다:
Layer 1 위에 Layer 2 프로토콜을 추가하여 거래를 처리하고 보안성과 확장성을 높일 수 있다면, Layer 2 위에 추가적인 Layer 3 프로토콜을 추가하여 보안성과 확장성을 계속해서 증가시킬 수 있을까요?
이 아이디어는 좋아 보이지만, 실제 실행에서는 여러 가지 문제에 직면하여 이러한 확장 솔루션을 간단히 쌓아 올릴 수 없습니다.
1. 더 많은 층을 쌓아 지속적으로 확장하는 것이 가능한가?
Rollup은 확장 기술로, 블록체인 운영 시의 두 가지 주요 병목 현상인 계산과 데이터 문제를 해결하기 위해 설계되었습니다.
여기서 계산 병목 현상은 사기 증명 또는 SNARK로 해결할 수 있습니다, 이는 소수의 사람들이 블록을 처리하고, 나머지 사람들은 이러한 처리 결과의 정확성을 검증하기 위해 매우 적은 계산량만 필요로 합니다.
이러한 솔루션, 특히 SNARK는 거의 무제한으로 확장할 수 있으며, SNARK 위에 다시 SNARK를 적용하여 많은 계산량을 하나의 증명으로 축소할 수 있습니다.
하지만 데이터는 다릅니다. Rollup은 거래가 체인에 올라가기 위해 필요한 데이터 양을 줄이기 위해 일련의 기술을 사용합니다. 간단한 화폐 이체의 크기는 100바이트에서 16바이트로 압축되며, 개인 정보를 보호하는 ZK-SNARK 거래는 600바이트에서 80바이트로 압축될 수 있습니다.
그러나 Rollup은 여전히 체인 상 데이터의 가용성을 유지해야 합니다. 즉, 체인 상 데이터는 사용자에게 접근 가능하고 검증 가능해야 하며, 이를 통해 사용자는 Rollup의 상태를 독립적으로 계산하고 검증할 수 있으며, 기존 검증자가 오프라인일 때 검증자로 참여할 수 있습니다.
데이터는 한 번만 압축할 수 있으며, 동일한 압축 논리를 사용하여 이미 압축된 데이터를 다시 압축할 수는 없습니다.
따라서, Rollup 위의 Rollup(다층 쌓기) 솔루션은 실제로 확장성 측면에서 더 많은 이점을 가져오지 않습니다.
그러나 Layer 3 모델은 다른 용도로 사용될 수 있습니다.
2. 일반적인 확장에 적합하지 않다면 Layer 3를 무엇에 사용하는 것이 합리적일까요? Polynya는 기사 "분형 확장"에서 실행 가능한 Web3 네트워크가 어떤 모습인지 소개했습니다. 기사에서는 모든 내용을 하나의 서버에 넣고 병렬화하는 것보다, 병렬 개념을 다음 층으로 가져와 새로운 Layer 3를 추가하여 병렬 처리를 수행하는 것이 훨씬 더 효과적이라고 언급했습니다. 분형 방식으로 병렬 및 특정 확장을 수행하는 것이 바로 우리가 Layer 3가 필요한 이유입니다. 모든 계산 집약적인 애플리케이션은 애플리케이션에 맞춤화된 rollups가 필요합니다. 이렇게 하면 다음과 같은 몇 가지 이점이 있습니다:
- 제로 가상 머신 오버헤드의 애플리케이션 최적화
- MEV 없음, 또는 MEV 제한, 즉 간단한 솔루션을 통해 유해한 MEV를 완화할 수 있습니다.
- 특정 목적에 맞춘 하드웨어 선택(범용 체인은 항상 특정 애플리케이션에 적합하지 않은 병목 현상이 존재합니다).
- 거래 품질의 불가능한 삼각형 해결 -- 적은 거래 비용을 지불하면서도 타겟형 DDoS 방어 솔루션을 통해 스팸을 피할 수 있습니다.
Starkware는 그들의 Layer 3 솔루션도 제안했습니다. 그들이 채택한 재귀적 개념은 더 많은 계층에서 분형 계층 솔루션을 구현하는 데 사용될 수 있습니다. 그들의 솔루션에서 이러한 생태계의 예시를 보여주었습니다.
그들의 Layer 3에는 다음이 포함됩니다:
- Validium 데이터 가용성을 갖춘 StarkNet, 주로 가격에 민감한 애플리케이션을 위해 사용됩니다.
- 애플리케이션 처리 성능이 더 좋은 StarkNet 시스템, 예를 들어 특별히 설계된 저장 구조를 적용한 경우입니다.
- dYdX, Sorare, Immutable 및 DeversiFi와 같은 시스템을 위한 StarkEx 시스템, 이 시스템은 Validium 또는 Rollup 데이터 가용성을 갖추고 있어 StarkNet에 확장성 이점을 제공합니다.
- 개인 정보 보호 StarkNet 인스턴스(이 예시에서는 L4로도 사용됨)는 개인 정보 보호 거래를 구현할 수 있으며, 이를 공공 StarkNet에 포함하지 않습니다.
Starkware는 기사에서 Layer 3에 대한 세 가지 비전을 언급했으며, Vitalik은 그의 기사에서 이 세 가지 모델을 인정했습니다:
- 맞춤형 기능. 즉 Layer 2는 확장을 위해, Layer 3는 특정 기능을 위해 사용됩니다. 이 비전에서는 "확장성의 제곱"을 제공하려고 하지 않으며, 스택 내에 애플리케이션 확장을 돕기 위한 전용 층이 있으며, 다른 층은 다양한 사용 사례에 맞춤형 기능을 제공합니다.
- 맞춤형 확장성. 즉 Layer 2는 일반 확장을 위해, Layer 3는 맞춤형 확장을 위해 사용됩니다. 맞춤형 확장은 다양한 형태를 가질 수 있습니다: EVM을 사용하지 않는 특별한 애플리케이션, 특정 애플리케이션을 위한 데이터 압축을 위한 데이터 형식 최적화 Rollup 등입니다.
- 맞춤형 보안. 즉 Layer 2는 신뢰 없는 확장(rollups)을 위해, Layer 3는 약한 신뢰 확장(validiums)을 위해 사용됩니다. Validium은 SNARKs를 사용하여 계산을 검증하는 시스템이지만, 데이터 가용성을 체인 외부의 신뢰할 수 있는 제3자 또는 위원회에 두었습니다. Vitalik은 Validium이 심각하게 과소평가되고 있다고 생각합니다: 대부분의 "기업 블록체인" 애플리케이션에 대해, Validium 증명자를 운영하고 정기적으로 해시를 체인에 제출하는 중앙화된 서버가 필요를 충족할 수 있습니다. Validium의 보안성이 rollup보다 낮지만(중앙화되어 있기 때문에), 비용은 훨씬 저렴합니다.
3. Layer 3의 비용
Rollup과 validium은 확인 시간과 고정 비용 간의 균형을 맞춰야 합니다. 그러나 Layer 3는 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.
Rollup의 각 거래 비용은 매우 낮습니다: 애플리케이션에 따라 대략 16-60바이트의 데이터입니다.
하지만 Rollup은 고정 비용이 매우 높습니다. 이는 매번 거래 배치를 Layer 1 체인에 제출할 때 발생합니다: optimistic rollup의 경우 배치당 21000 Layer 1 gas가 필요하고, ZK rollup의 경우 400,000 gas를 초과하며, 양자 안전 STARK는 백만 이상의 gas가 필요합니다.
물론, rollup은 1000만 gas 가치의 거래가 있을 때까지 기다렸다가 전체 배치를 제출할 수 있지만, 이는 매우 긴 배치 간격을 초래하여 사용자가 높은 보안 확인을 받기 위해 더 오랜 시간을 기다리도록 강요합니다.
따라서, 그들은 서로 다른 솔루션 간의 균형을 맞춰야 합니다: 긴 배치 간격과 최적 비용, 또는 짧은 배치 간격과 증가하는 비용.
Vitalik은 그의 기사에서 배치 비용이 600000 gas인 ZK rollup과 각 거래 비용이 368 gas인 완전히 최적화된 ERC20 전송(23바이트)의 경우를 보여주었습니다. 이 rollup이 초기 채택 단계에 있고 TPS가 5라고 가정할 때, 각 거래와 배치 간격의 gas를 계산할 수 있습니다:
많은 맞춤형 Validium과 애플리케이션 맞춤형 환경이 있는 경우, 그들은 5tps를 사용할 필요가 없을 수도 있습니다. 사실, Layer 3는 이 문제를 해결할 수 있습니다. ZK rollup의 ZK rollup은 약 8,000 gas의 Layer 1 비용(500바이트는 증명에 사용됨)만 필요합니다. 이는 위 표를 다음과 같이 변경합니다:
4. Layer 3의 장점은 무엇인가?
Layer 3의 장점은 다음과 같습니다:
더 나은 확장성: 재귀 증명의 배수 효과를 활용하여 얻은 것입니다.
Layer 3 애플리케이션 설계자는 더 나은 제어권을 얻습니다.
개인 정보 보호: 예를 들어, 제로 지식 증명이 공개 Layer 2에서의 개인 정보 보호 거래에 적용됩니다.
더 저렴하고/더 간단한 Layer 2-Layer 3 상호 운용성:
현재 Layer 1과 Layer 2 간의 출입금 프로세스는 매우 비쌉니다. 반면, Layer 2의 비용 효율성 덕분에 이러한 프로세스는 Layer 3에 적용될 때 매우 매력적이고 구현하기 쉽습니다. Layer 2와 Layer 3 간의 자산 이동 지연은 동일한 Layer 2에 배포된 애플리케이션 간의 지연보다 길 수 있지만, 비용과 처리량은 비례합니다.
더 저렴하고/더 간단한 Layer 3-Layer 3 상호 운용성: 독립적인 Layer 3는 Layer 1이 아닌 Layer 2를 통해 상호 운용됩니다. Layer 2는 분명히 Layer 1보다 저렴합니다. Layer 3가 없는 경우, 이러한 모든 것은 Layer 2에서 실행되며, 따라서 상당히 비싼 Layer 1을 통해 상호 운용해야 합니다.
Layer 3는 Layer 2의 "카나리아" 네트워크 역할을 합니다: 새로운 혁신은 Layer 3에서 테스트한 후 Layer 2 또는 Layer 3에서 대중에게 제공될 수 있습니다(Polkadot에서 Kusama가 수행하는 역할과 유사합니다).
6. Layer 3의 구현 방식 Starkware는 그들의 솔루션에서 Layer 3의 구체적인 구현 방식을 소개했습니다.
전형적인 Layer 2 구조는 다음과 같은 구성 요소를 포함합니다:
Layer 1의 Layer 2 상태 루트를 추적하는 스마트 계약(예: 이더리움의 StarkNet 스마트 계약)
상태 전환 증명의 유효성을 증명하는 Verifier 스마트 계약
Layer 1에서 Layer 2의 입출금을 관리하는 입출금 브리지 계약
Layer 2에서 Layer 1의 토큰 거래 상대방의 토큰 계약(예: ERC20, ERC721)
분형 Layer 3 구조는 다음과 같습니다. Layer 2에 상태 추적 및 Verifier 스마트 계약을 배치하기만 하면, Layer 3는 유효성 증명을 사용하여 Layer 2에서 안전하게 실행할 수 있습니다. Layer 2도 Layer 1에 제출된 유효성 증명을 사용할 경우, 이는 매우 우아한 재귀 구조가 되며, Layer 3 증명의 압축 이점은 Layer 2 증명의 압축 이점을 배가시킬 수 있습니다.
7. Layer 3 -- Dapp 개발자의 선택
dApp 개발자에게는 인프라에서 다음과 같은 선택이 가능합니다:
1. Rollup(ZK Rollups 또는 Optimistic Rollups)를 직접 개발하기: 이점은 이더리움의 생태계(사용자)와 보안을 상속받을 수 있지만, dApp 팀에게 Rollup 개발 비용은 분명히 너무 높습니다. 2. Cosmos, Polkadot 또는 Avalanche를 선택하기: 개발 비용이 더 낮습니다(예: dydx는 Cosmos를 선택했습니다), 그러나 이더리움의 생태계(사용자)와 보안을 잃게 됩니다. 3. Layer 1 블록체인을 직접 개발하기: 이는 개발 비용과 난이도가 매우 높지만, 최고의 제어권을 가질 수 있습니다. 세 가지 경우를 비교해 보겠습니다: 난이도/비용: Alt-layer 1 > Rollup > Cosmos 보안성: Rollup > Cosmos > Alt-layer 1 생태계/사용자: Rollup > Cosmos > Alt-layer 1 제어권: Alt-layer 1 > Cosmos > Rollup dApp 개발자로서 이더리움의 보안성과 트래픽을 상속받고 싶다면, 새로운 체인을 다시 개발할 수 없으므로 Rollup을 선택해야 합니다. 그러나 Layer 2 Rollup을 직접 개발하는 것은 매우 비쌉니다. 따라서 적절한 해결책은 Layer 3 SDK를 활용하여 애플리케이션 전용 Rollup(application-specific rollup)을 개발하는 것입니다. 즉, Layer 3입니다.
8. 결론
Layer 2는 각 거래의 gas 비용을 낮추고 체인의 확장성을 높일 수 있습니다. 동시에 Layer 2는 탈중앙화, 범용 논리 및 조합성의 이점을 유지합니다. 재귀 구조 설계를 통해 Layer 3도 Layer 2의 이러한 장점을 상속받을 수 있습니다.
현재 일반적인 견해는: 일부 애플리케이션은 특정 맞춤형 서비스가 필요하며, 이러한 서비스는 Layer 3가 제공할 것입니다.
Layer 3는 이더리움 또는 블록체인에 새로운 공간을 열 수 있으며, Rollup과 유사합니다. 그러나 현재 해결해야 할 많은 기술적 세부 사항이 있으며, 시간이 필요합니다.
2020년 이후 애플리케이션 레이어의 혁신은 거의 나타나지 않았습니다. 과거 블록체인 애플리케이션이 폭발하지 않은 이유에 대한 대부분의 주장은 기존 공공 블록체인의 성능이 높은 계산량과 높은 동시성을 지원할 수 없다는 것이었습니다. 이러한 사고는 단일 블록체인 시대에 머물러 있습니다. 그러나 Layer 3 솔루션의 성숙과 함께 새로운 애플리케이션이 등장할 것으로 예상되며, 이러한 애플리케이션은 분형 확장 상황에서만 실제로 구현될 수 있습니다. 체인 상 게임이나 대량의 계산에 의존하는 유사한 프로젝트는 자신의 Layer 3를 배포하는 첫 번째 프로젝트가 될 수 있습니다.
