비트코인 DA 어댑터 솔루션 Chainway와 Kasar Labs 상세 설명: 비트코인은 ZK 롤업이 필요한가?

원문 제목：ZK ROLLUPS ARE COMING TO BITCOIN. HERE'S ALL YOU NEED TO KNOW

원문 저자：Namcios，Bitcoin Magazine

번역：심조 TechFlow

비트코인이 곧 제로 지식(ZK) 롤업을 맞이합니다. 최근 두 개의 서로 다른 프로젝트가 이 발전을 현실로 만들었으며, 이 진전은 비트코인이 더 큰 규모로 확장할 수 있도록 도와줄 뿐만 아니라 이를 사용하는 사용자에게 추가적인 프라이버시 보장을 제공합니다.

Chainway는 지난주 데이터 가용성(DA) 어댑터를 오픈 소스화한다고 발표했습니다. 이는 개발자가 비트코인의 보안성과 최종성을 활용하여 Sovereign 소프트웨어 개발 키트(SDK)를 사용하는 롤업을 개발할 수 있도록 하는 기술입니다. Sovereign는 개발자에게 다양한 유형의 롤업을 구축하기 위한 번들 서비스를 제공하며, Chainway의 발표는 비트코인에서 첫 번째 ZK 롤업을 실현하기 위한 것입니다.

Kasar Labs는 Taproot Wizards와 협력하여 비트코인에 적합한 DA 어댑터를 동시에 발표했습니다. 이 어댑터는 개발자가 Madara 스택을 비트코인에 삽입하여 StarkWare가 만든 Cairo 프로그래밍 언어를 기반으로 한 Starknet 롤업을 실행할 수 있도록 합니다.

ZK 롤업이란 무엇인가?

롤업은 비표준 비트코인 거래(예: 특정 사이드체인의 거래)를 배치 처리하여 기본 블록체인(예: 비트코인)의 블록에 게시합니다. 이는 이러한 거래를 검증하는 계산 비용을 크게 줄이며, 동시에 Layer-1 블록체인의 보안성의 혜택을 어느 정도 누릴 수 있습니다. 이런 의미에서 롤업 거래는 비트코인에 존재합니다. 이후 사용자는 해당 사이드체인을 실행하는 노드를 운영하게 되며, 이 노드는 비트코인에 게시된 데이터를 해석하고 계좌 잔액을 설정하는 방법을 알고 있습니다. 그러나 이는 모든 사람이 해당 다른 프로토콜의 전체 노드를 운영해야 함을 의미하며, 이는 확장성이 없습니다. 여기서 ZK의 역할이 중요합니다.

ZK 롤업은 제로 지식 증명을 활용합니다. 이는 프라이버시를 해치지 않으면서 계산의 완전성을 보장하는 암호학적 증명입니다. 이는 증명자가 수학적 확실성을 가지고 검증자에게 계산 진술의 정확성을 증명할 수 있게 하며, 이를 위해 증명을 계산하는 데 사용된 구체적인 정보 세부사항을 누설하지 않습니다. 롤업의 맥락에서 이는 매우 중요합니다. 왜냐하면 관찰자가 최종 증명만 알면 이러한 진술이나 거래를 검증할 수 있기 때문입니다. ZK 증명을 사용하면 롤업을 사용하는 사람들이 비트코인에서 수학적 확실성을 가지고 최신 상태의 증명을 얻을 수 있으며, 완전한 프라이버시를 유지할 수 있습니다.

ZK 롤업의 이점에는 사용자가 온라인에서 지불을 받을 필요가 없고, 가능한 경우 체인상의 지불 데이터를 수집할 수 있으며, 유동성을 관리할 필요가 없고, 비트코인 기본 계층의 낮은 수수료에 의존하지 않는 점이 포함됩니다. 또한 ZK 롤업을 사용하면 개발자는 비트코인 위에 필요한 프로그래밍 환경(예: 튜링 완전 스마트 계약)을 추가할 수 있습니다.

ZK 증명은 두 가지 주요 수학적 기술인 SNARK와 STARK를 사용합니다. 전자는 간결한 비대화형 지식 증명으로, 후자보다 먼저 개발되었으며 Zcash와 같은 암호화폐에서 사용되어 사용자에게 높은 수준의 프라이버시를 제공합니다. 확장 가능한 투명한 지식 증명은 나중에 개발되어 기대되는 프라이버시 위에 더 나은 보안성과 확장성을 제공하도록 설계되었습니다. 이는 SNARK가 신뢰할 수 있는 설정에 의존하여 증명을 생성하는 반면, STARK는 완전히 신뢰할 필요가 없도록 설계되었기 때문입니다. 마지막으로, SNARK는 양자 컴퓨터의 영향을 받기 쉬운 반면, STARK는 양자 안전입니다.

비트코인은 거의 결함이 발생하지 않은 역사와 깊은 재구성에 대한 저항 능력 덕분에 롤업 거래에 가장 적합한 암호화폐입니다. 롤업 거래는 사용자에게 필요한 핵심 데이터에 접근하기 위해 메인 체인에 의존하기 때문입니다. 메인 체인은 또한 롤업이 활성 상태를 유지하고 사용할 수 있도록 보장합니다.

비트코인에서 ZK 롤업을 올바르게 구현하고 사용자가 롤업 간에 비트코인을 신뢰할 수 있게 브리징하려면 비트코인에 소프트 포크가 필요합니다. 이 소프트 포크는 가장 오래된 암호화폐에 새로운 연산 코드를 추가하여 비트코인 자체가 ZK 증명을 인식하고 검증할 수 있도록 합니다. 만약 이런 일이 발생하면 사용자는 비트코인 노드만 운영하면 특정 롤업이 게시한 증명을 신뢰할 수 있게 검증하고, 자신의 계좌와 잔액을 확인하며, 롤업에서 자금을 인출할 수 있습니다.

앞서 언급한 두 프로젝트는 비트코인에서 합의 변화가 발생할 것이라고 가정하지 않습니다. 대신, 이들은 Ordinals 프로토콜을 활용하여 새로운 연산 코드에 대한 필요성을 피합니다. 더 구체적으로, 이들은 Ordinals가 도입한 명문 봉투의 개념을 활용하여 개발자와 사용자가 특정 플래그와 몇 가지 연산 코드를 사용하여 모든 유형의 데이터를 캡슐화할 수 있도록 합니다. Ordinal 명문에서 이 플래그는 "ord"입니다.

봉투의 시작 부분에 있는 플래그와 연산 코드는 두 가지 역할을 합니다. 첫째, 이는 비트코인 노드에게 비트코인 네트워크와 관련이 없는 정보 봉투를 건너뛸 수 있음을 알립니다. 둘째, 이는 해당 봉투를 아는 사용자와 애플리케이션에게 반대의 역할을 하여 그 안에 그들이 관심 있는 내용이 포함되어 있음을 알립니다. ZK 롤업의 경우, 사용자는 비트코인 블록을 스캔하여 이러한 봉투를 찾아 롤업의 최신 상태를 이해하고 ZK 증명을 통해 수학적으로 검증할 수 있습니다.

이제 ZK 증명에 대한 이해를 바탕으로, 앞서 언급한 두 프로젝트로 돌아가 그들의 설계에서 독특한 측면을 탐구해 보겠습니다.

SOVEREIGN

Sovereign SDK 자체는 세 가지 주요 목표를 가지고 있습니다. 첫째, 롤업과 DA 계층 간의 통신을 위한 표준 인터페이스를 제공하여 롤업이 새로운 DA 계층에 더 쉽게 배포될 수 있도록 하고, 새로운 체인이 기존 롤업을 지원할 수 있도록 합니다. 둘째, 암호화 컴파일러와 통합되어 코드의 비즈니스 로직을 암호화 검증 가능한 형태로 변환합니다. 마지막으로, 토큰, 비대칭 토큰 및 크로스 체인 브릿지와 같은 일반적인 블록체인 원시 요소의 기본 구현을 제공합니다.

앞서 언급한 바와 같이, Chainway의 DA 어댑터는 Sovereign SDK로 구축된 애플리케이션이 비트코인에 더 쉽게 연결될 수 있도록 설계되었습니다. 다시 말해, 이 어댑터는 Sovereign 롤업이 비트코인을 DA 계층으로 활용할 수 있게 하며, 이는 이전에는 불가능했습니다. 데이터 가용성은 롤업에 매우 중요합니다. 왜냐하면 이는 메인 체인 외부에서 수행된 계산이 신뢰할 수 있게 검증될 수 있도록 하며, 사용자가 자신의 잔액을 검증하거나 수정하고 롤업에서 자금을 인출할 수 있는 요구 사항이기 때문입니다.

Sovereign 롤업 거래가 비트코인 블록에 포함되기 위해 사용자는 자신의 거래를 소위 정렬자에게 전달합니다. 정렬자는 Chainway의 DA 어댑터 설계에서 재단 자체가 운영하며, 사이드체인과 비트코인 간의 연결을 구축하는 책임을 집니다. 이를 통해 사용자가 전달한 모든 거래가 ZK 증명의 형태로 비트코인에 게시되도록 보장합니다.

이것은 다소 중앙 집중화된 것처럼 들리지만, 사실 그렇습니다. 그러나 유효성 증명 기술인 ZK-STARKs의 존재 덕분에 정렬자는 실제로 악의적으로 행동할 수 없습니다. 이는 증명이 거래의 합법성을 비공식적으로 확인하기 때문에 누구나 이를 검증할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 정렬자는 사용자 자금을 유용할 수 없으며, 무단 거래를 수행할 수 없습니다. 그러나 이론적으로 그들은 사용자의 거래를 비트코인 블록에 포함시키지 않고 해당 데이터를 보유함으로써 사용자의 거래를 검열할 수 있습니다. 만약 이런 일이 발생하면 사용자는 자신의 거래 데이터를 비트코인에 게시하기로 선택할 수 있으며, 이를 통해 해당 정보를 비트코인에 기록할 수 있습니다.

Chainway는 앞으로 소규모 정렬자 그룹을 통해 분산형 정렬을 구현할 계획이며, 참여는 허가 없이 이루어지며 스테이킹을 기반으로 할 것입니다.

STARKNET

Sovereign와 유사하게, Starknet도 롤업 구축을 허용하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그러나 Starknet은 Cairo, CairoVM 및 Madara와 같은 명확한 구성 요소를 포함하는 보다 관점이 뚜렷한 생태계입니다. 개발자는 이러한 구성 요소를 활용하여 구축할 수 있습니다.

Starknet은 현재 이더리움에서 실행되는 ZK 롤업으로, 이는 롤업이 비탈릭 부테린이 만든 블록체인을 DA 계층으로 의존한다는 것을 의미합니다. 이는 STARK 증명을 활용하여 사용자에게 필요한 프라이버시 및 보안 가정을 제공하며, 증명을 게시하고 새로운 상태를 Layer-1에 전달하기 전에 거래를 배치 처리하여 확장성을 높이고 거래 비용을 낮춥니다. Cairo는 증명 가능한 프로그램을 작성하는 데 사용되는 튜링 완전 프로그래밍 언어로, 한 쪽이 다른 쪽에게 특정 계산이 올바르게 수행되었음을 증명할 수 있으며, 그 쪽이 동일한 프로그램을 다시 실행할 필요가 없습니다. 이는 일반 계산을 위한 STARK 증명을 생성하는 첫 번째 생산급 플랫폼입니다.

Cairo 가상 머신은 컴파일러가 생성한 바이트코드를 수신하고 이를 컴퓨터에서 실행합니다. 실행의 출력은 프로그램의 추적이며, 이는 STARK 증명 생성기로 전송되어 Cairo 코드에서 표현된 진술의 유효성을 증명하는 데 사용될 수 있습니다.

Madara는 Starknet 스택의 정렬자로, 개발자가 Starknet 기반 ZK 롤업을 지원하도록 돕습니다.

최근까지 이러한 모든 소프트웨어 스택은 이더리움에서만 사용할 수 있었습니다. 이제 Kasar Labs와 Taproot Wizards는 비트코인에 DA 어댑터를 출시하여 개발자가 오픈 소스 버전의 Starknet으로 구축한 롤업을 원래의 가장 안전한 암호화폐 네트워크에 연결할 수 있도록 합니다.

비트코인은 ZK 롤업이 필요한가?

본질적으로 비트코인은 필요하지 않습니다. 현재 상태에서 매우 잘 작동하고 있으며, 비트코인이 중대한 변화를 필요로 한다고 생각할 이유는 많지 않습니다. 반면에 확장성은 실제로 필요한 문제이며, 라이트닝 네트워크와 같은 기술은 비트코인 경제 거래에 참여할 수 없는 사용자에게 더 많은 참여를 허용하는 데 매우 유용하다는 것이 입증되었습니다.

ZK 롤업은 비트코인을 다른 관점에서 바라보는 방법을 제공합니다. 앞서 언급한 두 프로젝트는 비트코인 자체에 실제 변화를 요구하지 않지만, 이 기술의 모든 기능을 실현하기 위해서는 새로운 연산 코드를 도입하여 합의 변화를 이루어야 합니다. 현재로서는 이 제로 지식 기반 롤업 기술 연구가 비트코인의 잠재력 경계를 확장하려고 시도하고 있으며, 이는 비트코인 사용자 기반을 확대하는 데 좋은 일입니다. 라이트닝 네트워크와 마찬가지로 말이죠.

라이트닝 네트워크와 유사하게, 롤업은 여러 거래를 통합한 다음 단일 정보 소스를 비트코인에 게시하여 기능을 실현합니다. 물론 ZK 롤업은 라이트닝 네트워크와 매우 다른 접근 방식을 취하고 있으며, 이는 올바른 접근입니다. 이 기술은 검증된 저렴한 지불의 두 번째 계층과 경쟁하려고 하지 않으며, 비트코인 사용자는 이미 이러한 방식을 선호하고 있습니다. 대신, 롤업은 다른 문제에 집중하고 다른 솔루션을 제공하려고 합니다.

비트코인에서 더 많은 작업을 수행하고자 하는 사람들에게, 궁극적으로 프라이버시가 보장되고 복잡한 계산이 가능하며 수학적 증명에 의존하는 확장 기술은 매력적으로 들립니다. 그럼에도 불구하고, 롤업 내외에서 비트코인을 신뢰할 수 없이 브리징하는 것은 해당 연산 코드에 달려 있습니다. 그러나 그럼에도 불구하고 이 아이디어는 존재합니다.

현재 ZK 롤업이 비트코인에서 어떤 주목을 받을지는 불확실합니다. 비트코인은 이미 사이드체인인 Liquid을 가지고 있으며, Liquid은 비트코인에서 수년간 활성화되어 있지만 거래량은 여전히 적습니다. Liquid의 경우 연합 모델의 존재가 불리한 요소라고 할 수 있으며, ZK 롤업은 이러한 상황에서 더 유리할 수 있습니다. 아마도 롤업은 Liquid과 같은 운명을 겪을 수 있으며, 낮은 거래량과 낮은 관심을 받을 수 있습니다. 비트코인 사용자가 계속해서 단순히 "HODL 비트코인 및 보유"를 선택하기 때문입니다. 또는 비트코인의 발전과 사용의 새로운 장을 열 수 있습니다.

결과가 성공이든 실패이든, 이러한 고품질 연구의 발전을 탐구하는 것은 자연스럽고 필요한 노력입니다. 결과가 어떻든 간에 새로운 것을 배울 수 있습니다. 어쨌든 한 가지는 확실합니다. 비트코인은 계속해서 해시를 계산하고 블록을 생성하여 모든 사용자에게 하드 머니의 통화 확실성을 제공하며, 이러한 모든 일에 대해 걱정할 필요가 없습니다.