저자: 감숙

현재 Layer2의 주요 수익원은 사용자가 Rollup에서 거래할 때 지불하는 Gas 비용입니다. Layer2가 Layer1에 데이터를 제출할 때 지불하는 Gas 비용을 차감하면 남는 것은 거의 순수익입니다. 아래 그림과 같이, 올해 8월 OP Mainnet의 수익은 약 85만 달러, Arbitrum의 수익은 약 100만 달러, zkSync Era는 약 380만 달러의 수익을 달성했습니다.

이렇게 막대한 수익을 달성할 수 있는 비결은 무엇일까요? 사실 이는 그들이 유일하게 운영하는 정렬기(Sequencer)와 큰 관련이 있습니다.

그렇다면 정렬기(Sequencer)란 무엇이며, Layer2에서 어떻게 작동할까요? 중앙화된 정렬기가 직면하는 문제는 무엇일까요? 또한 정렬기는 미래에 어떻게 발전할까요? 본문에서는 이러한 질문들을 깊이 탐구하겠습니다.

정렬기의 원리

Sequencer는 한국어로 정렬기 또는 정렬 장치로 번역되며, Layer2에서 매우 중요한 역할을 합니다. 그 주요 기능은 Layer2 사용자로부터 거래를 수신하고 이를 실행한 후, 거래를 정렬하고 압축하여 배치(Batch)로 Layer1에 제출하는 것입니다.

아마 이렇게 설명하면 다소 추상적일 수 있으므로, 구체적인 예를 들어 비유해 보겠습니다. 과거 사용자가 이더리움에서 거래를 할 때, 우리는 이를 마치 자신이 차를 몰고 도심(이더리움)으로 가는 것처럼 생각할 수 있습니다. 거래가 급증하는 시점에 교통체증이 발생하는 것은 자연스러운 일입니다. 이때 사용자는 기다리는 것 외에는 외부 도움(즉, 검증자)에게 돈을 더 지불하여 데려오도록 할 수밖에 없습니다. 그렇지 않으면 방법이 없습니다.

교통체증 문제를 해결하기 위한 현실적인 방법은 여러 가지가 있습니다. 예를 들어, 대중교통을 발전시키거나 도로를 확장하거나 새로운 도로를 추가하거나, 피크 타임에 차량 제한을 두는 등의 방법이 있습니다. Layer2는 이더리움의 대중교통 솔루션이며, 정렬기(Sequencer)는 버스 기사와 같습니다. 버스 기사는 여러분에게 직접 차를 몰고 들어갈 필요가 없다고 말합니다. 저에게 약간의 서비스 비용(자신이 차를 몰고 가는 비용보다 저렴하게)만 주시면 목적지까지 안전하게 모셔다 드리겠습니다. 이렇게 하면 돈도 절약되고 힘도 덜 들게 됩니다. 또한 버스 기사는 버스 내부의 공간을 최대한 활용하기 위해 가능한 한 많은 사람을 태우고 출발하며, 승객을 지휘하고 재배치하기도 합니다. 예를 들어, 두 명의 뚱뚱한 사람 사이에 한 명의 마른 사람을 끼워 넣어 차량 내 승객이 "꼼짝없이" 맞물리도록 합니다.

이 과정을 이해한 후, 이제 사람들이 관심을 가질 만한 몇 가지 질문에 답해 보겠습니다.

누가 정렬기를 운영할 수 있을까요?

몇 가지 일반적인 솔루션이 있습니다:

• 중앙화된 정렬기

이 솔루션은 Layer2 팀이 직접 또는 특정 조직을 지정하여 정렬기를 단독으로 운영하는 것입니다. 이 방식은 효율성이 매우 높고 비용이 낮기 때문에 Layer2 팀이 가장 선호하는 솔루션입니다.

물론 정렬기를 운영할 수 있는 다른 솔루션도 있으며, 필자는 "탈중앙화 정렬기" 섹션에서 자세히 설명하겠습니다.

• 완전 무허가 정렬기

이는 누구나 거래를 정렬하고 Layer1에 제출할 수 있음을 의미합니다. 그러나 이 솔루션은 간단하고 공정해 보이지만 명백한 단점도 있습니다. 결국 정렬기는 Layer1의 채굴자나 검증자와 동일하지 않으며, 최종 보안성을 높이지 않습니다. 단지 메인 체인에 배치(Batch)를 제출할 뿐입니다. 여러 참여자가 동시에 배치(Batch)를 제출하더라도 최종적으로 하나만 수록되므로, 다른 정렬기의 계산 자원과 Gas가 대량으로 낭비됩니다.

정렬기는 어떤 기준으로 정렬하나요?

일반적으로 두 가지 정렬 방식이 있습니다. 하나는 선착순 서비스로, 버스에 먼저 탄 사람이 먼저 자리를 차지할 수 있는 것과 비슷하며, 먼저 발송된 거래가 먼저 정렬됩니다. 두 번째 방식은 Gas 비용에 따라 정렬하는 것입니다. 만약 어떤 사용자가 자신의 거래가 급하다면, 정렬기에게 더 많은 돈을 줄 수 있습니다. 이 경우 정렬기는 먼저 도착한 거래와 상관없이 그의 거래를 우선적으로 패키징합니다.

주류 Layer2는 주로 첫 번째 방식을 채택하지만, 첫 번째 방식이든 두 번째 방식이든 본질적으로는 상식에 부합할 뿐입니다. 사실 Layer2는 정렬 방식에 대한 강제 규정이 없습니다. 정렬기는 심지어 마음대로 정렬할 수 있습니다. 마치 버스 기사가 특정 승객의 탑승을 거부하거나 자신의 친척과 친구를 위해 자리를 미리 차지할 수 있는 것과 같습니다. 이는 비상식적일 수 있습니다.

정렬기가 악용할 수 있을까요? 그리고 어떻게 방지할 수 있을까요?

이론적으로 정렬기는 악용할 수 있습니다.

정렬기의 권한은 매우 큽니다. 그는 고의로 특정 사용자의 거래를 철회하고 이미 성공했다고 거짓 보고할 수 있으며, 여러 거래 중에 악의적인 거래(예: 사용자의 Layer2 자산을 자신의 주소로 전송)를 섞어 자신이 이익을 얻도록 할 수 있습니다.

그러나 정렬기의 악용 가능성을 방지하기 위해, 다양한 Layer2는 서로 다른 제약 방식을 가지고 있습니다. Optimistic Rollup은 사기 증명 방식을 채택하여, 우선 정렬기가 정직하다고 낙관적으로 가정합니다. 논란 기간(일반적으로 일주일) 내에 검증자가 정렬기가 Layer1에 제출한 데이터가 잘못되었다고 증명하지 않으면, 제출된 데이터는 영원히 변경할 수 없습니다. ZK Rollup은 유효성 증명을 채택하여, 정렬기가 발표한 배치(Batch)는 즉시 검증됩니다. 검증이 통과되면 거래는 Layer1에서 최종 확인을 받으며, 논란 기간이 없습니다.
Starknet 정렬기 운영도

현황: 중앙화된 정렬기가 초래하는 문제

현재 주류 Layer2인 OP Mainnet, Arbitrum One, Starknet 및 zkSync Era는 중앙화된 정렬기 솔루션을 채택하고 있으며, 공식 또는 부속 조직이 정렬기를 운영하고 있습니다. 예를 들어, Optimism 재단이 OP Mainnet의 정렬기를 운영하고, Offchain Labs가 Arbitrum One의 정렬기를 운영합니다.

중앙화된 정렬기는 Layer2 프로젝트에 많은 이점을 제공합니다. 예를 들어 관리가 용이하고 효율성을 높이며 일정 수익을 올릴 수 있습니다. 그들은 거의 모두 사용자 이익을 유지하고 악용하지 않겠다고 약속하지만(현재 단계에서는 엄격히 선착순 정렬 기준을 따릅니다), 중앙화된 정렬기는 여전히 많은 사용자들의 우려를 불러일으킵니다.

검열 저항성이 약함

정렬기가 단일 중앙화된 실체에 의해 운영되므로, 그 검열 저항성은 Layer1의 수천 개의 검증자나 채굴자와 비교할 수 없습니다. 팀은 법규 요구에 따라 일부 거래를 제외하거나 특정 이유로 거래를 블랙리스트에 올릴 수 있습니다. 현재 대부분의 Layer2는 사용자가 정렬기를 우회하여 직접 Layer1에 거래를 제출할 수 있는 메커니즘을 설계했지만, 사용자는 여전히 추가 비용을 지불해야 합니다.
사용자가 직접 거래를 제출하는 솔루션(출처: L2BEAT)

활성화가 약함

약한 활성화는 단일 실패 지점으로 이해할 수 있습니다. 수천 개의 거래 요청이 1초에 발생하는 것과 비교할 때, 중앙화된 정렬기는 하드웨어 등의 이유로 동시에 그렇게 많은 요청을 처리할 수 없습니다. 정렬기가 과부하에 걸리고 다른 예비 정렬기가 없을 경우, 전체 시스템이 다운될 수 있습니다. 예를 들어 Arbitrum이 에어드랍을 진행할 때 한동안 다운된 적이 있습니다.

부적절한 MEV 수익 획득

MEV는 최대 추출 가능 가치(Maximal Extractable Value)의 약자로, 채굴자/검증자가 거래를 조작(추가, 삭제, 재정렬)하여 얻을 수 있는 추가 수익을 의미합니다. 일반적으로 그들은 Gas 비용에 따라 높은 순서로 거래를 정렬하여 블록에 포함되는 순서를 결정하지만, 큰 수익이 발생할 경우 채굴자는 블록에 거래를 추가하거나 삭제하거나 거래 순서를 변경하여 블록 보상 외의 수익을 얻을 수 있습니다. 쉽게 말해 "선수이자 심판" 역할을 하는 것입니다.

Layer2에서도 정렬기는 Layer1의 채굴자/검증자와 유사하게 거래 순서를 조작할 권한을 가지고 있습니다. 정렬기는 Layer2 팀에 의해 운영되지만, 본질적으로 우리는 여전히 그들을 완전히 신뢰할 수 없습니다. 특히 OP Mainnet은 여전히 개인 메모리 풀(사용자의 거래를 임시로 저장하고 정렬기가 처리하기를 기다리는 장소)을 사용하고 있어, 이는 블랙박스 작업을 수행하는 것과 같습니다. 비록 그들이 이렇게 하는 이유가 다른 사람들이 거래를 모니터링하여 부당한 MEV 수익을 얻지 못하도록 방지하기 위한 것이라고 주장하더라도 말입니다.

미래

주류 Layer2(OP Mainnet, Arbitrum One, Starknet, zkSync Era)는 중앙화된 정렬기가 초래하는 문제를 인식하지 못한 것은 아닙니다. 그래서 그들은 모두 자신의 탈중앙화 정렬기 솔루션을 제안했습니다.

하지만 현재로서는 공식 문서나 백서에만 나타나며, 자신의 권한과 수익을 분산시키기보다는 현재는 자신의 핵심 경쟁력(네트워크 성능, 생태계 구축)을 만드는 데 더 집중하고 있는 것 같습니다.

탈중앙화 정렬기

이제 필자는 몇 가지 탈중앙화 정렬기 솔루션을 간단히 소개하겠습니다:

• 지리적 탈중앙화

이는 간단하고 직관적인 방법으로, 여러 정렬기를 전 세계의 다양한 지리적 위치에 배치하고, 평판이 좋은 이해관계 있는 회사/조직이 운영합니다. 그들은 순환 방식으로 일정 기간 동안 거래 정렬을 담당할 사람을 결정할 수 있습니다. 여전히 문제가 있지만, 단일 중앙화된 정렬기보다는 이 솔루션이 더 나은 검열 저항성과 활성화를 제공합니다.

• 정렬기 경매

Rollup은 스마트 계약을 통해 정렬기 경매를 직접 진행할 수 있습니다. 누구나 정렬기 운영권에 입찰할 수 있습니다. 이러한 경매는 각 블록에 대해 진행되며, 특정 시간대에 대해서도 진행될 수 있습니다. 물론 최종 승자는 여전히 일정 금액의 보증금을 스테이킹해야 하며, 그들이 악용할 경우 처벌을 받을 수 있습니다. 또한 경매에서 얻은 자금은 Rollup에서 효과적으로 분배할 수 있습니다.

• 리더 선출

이 솔루션은 누구나 토큰(ETH 또는 Layer2의 기본 토큰)을 Layer2의 스마트 계약에 스테이킹할 수 있으며, 각 배치(Batch)를 제출하는 정렬자는 이러한 스테이커 중에서 무작위로 추출됩니다(추출 확률은 스테이킹 금액에 비례할 수 있습니다).

• 기반 Rollup

이는 최근 이더리움 커뮤니티에서 제안된 솔루션으로, 이더리움의 검증자가 Layer2 거래의 정렬을 주도하여 Layer2의 자체 정렬기를 완전히 대체하는 것입니다. 물론 이 솔루션은 앞의 몇 가지보다 조작 난이도가 더 높으며, 현재 해결해야 할 기술적 문제가 많습니다.

공유 정렬기

탈중앙화 정렬기 솔루션은 본질적으로 Layer2가 정렬기 운영 권한을 어떻게 분배할 것인지에 대한 논의입니다. 이 과정에서 Layer2 팀은 여전히 주도적인 역할을 합니다. 반면 공유 정렬기는 단일 Layer2 전용 정렬기를 없애고 여러 Layer2가 하나의 제3자 정렬기 네트워크를 공유하는 것을 의미합니다.

이렇게 하면 여러 가지 이점이 있습니다. 예를 들어 Layer2 간의 원자적 조합 가능성(서로 다른 Layer2 거래가 동일한 메모리 풀 내에서 이루어짐), MEV 추출 방지 등이 있습니다. 현재 Astria, Radius, Espresso 등과 같은 여러 프로젝트가 공유 정렬기 네트워크를 구축하고 있습니다.

요약 및 성찰

단일 실패 지점을 제거하고 시스템적 위험을 완화하는 것은 암호화 정신 중 하나입니다. 정렬기를 탈중앙화하려는 생각은 어느 정도 이러한 정신의 연장선상에 있습니다. 그러나 실제적인 관점에서 탈중앙화 정렬기나 공유 정렬기가 현재 중앙화된 정렬기가 초래하는 문제를 완벽하게 완화할 수 있을까요? 필자의 생각으로는 그렇지 않을 수도 있습니다.

MEV 관점에서 이더리움을 예로 들면, Flashbots의 데이터에 따르면 이더리움 The Merge 이후, 통계된 블록 제안자(Proposer)는 288,829 ETH의 REV 추출을 달성했습니다. (주: REV는 이미 추출된 MEV입니다)

이는 Flashbots에서 통계한 불완전한 데이터에 불과하며, MEV 시장이 무허가 이더리움에서 얼마나 거대한지를 보여줍니다.

건전하고 적절한 차익 거래로 발생한 MEV는 시장의 안정성에 기여하지만, 거대한 MEV 이익의 유혹 아래에서 발생하는 악의적인 조작(예: 샌드위치 공격)은 전체 네트워크에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 채굴자가 스스로 악용하지 않더라도, 오프체인에서의 결탁과 뇌물 시장이 발생할 수 있습니다. 이는 분명히 이더리움의 원래 이념에 반하며, 일반 사용자의 이익을 심각하게 해칠 수 있습니다. 현재 이더리움은 해결책을 찾고 있지만(예: 정렬기와 제안자를 분리하는 것), 단기적으로 이러한 상황은 여전히 존재합니다.

현재 이더리움의 MEV 구조는 시장이 자발적으로 형성한 것입니다. 그렇다면 Rollup의 정렬기도 마찬가지로 개방되고 탈중앙화되면, 시간이 지나면서 이러한 시장 구조가 형성될 가능성이 있을까요? Rollup 팀을 신뢰함으로써 발생할 수 있는 단일 실패 지점과 시장의 무질서한 경쟁으로 인한 혼란과 또 다른 형태의 중앙화는 모두 두렵습니다.

또한 공유 정렬기는 서로 다른 Rollup이 정렬기 수준에서 상호 운용성을 갖게 하지만, 만약 미래에 이러한 제3자 공유 정렬기가 점점 더 많이 사용된다면, 본질적으로 그들은 여러 Rollup을 제어하는 네트워크가 되어 그 권한이 점점 더 커질 것입니다. 그렇다면 그때 또 다시 중앙화 문제를 초래할 수 있을까요? 우리는 공유 정렬기를 탈중앙화하기 위한 어떤 솔루션이 필요할까요? 이러한 문제들은 더 깊은 성찰이 필요합니다.

블록체인의 발전과 탈중앙화는 긴 여정이며 어려운 과정입니다. 정렬기가 사람들의 주목을 받는 이유는 그것이 전체 Rollup에서 극히 중요한 역할을 하기 때문입니다. 미래에 지속적인 탐구와 노력을 통해 오늘날 우리가 직면한 문제들이 적절히 해결되기를 믿습니다.