이더리움 덴쿤 업그레이드와 잠재적 기회

저자: Biteye 핵심 기여자 Fishery IsIa

이더리움 네트워크 업그레이드 Dencun 테스트넷 버전이 2024년 1월 17일 Goerli 테스트넷에上线되었고, 1월 30일 Sepolia 테스트넷에 성공적으로上线되었습니다. Dencun 업그레이드가 점점 가까워지고 있습니다.

2월 7일 Holesky 테스트넷 업그레이드를 거친 후, 메인넷 업그레이드가 진행될 예정이며, 현재 캉쿤 업그레이드 메인넷上线이 3월 13일로 공식 확정되었습니다. 이더리움 업그레이드마다 거의 항상 테마 시장이 따르며, 이더리움의 마지막 업그레이드는 2023년 4월 12일의 상하이 업그레이드로, POS 관련 프로젝트들이 시장의 주목을 받았습니다.

이전 경험에 따르면, 이번 Dencun 업그레이드에서도 사전 배치의 기회가 있을 것입니다.

Dencun 업그레이드의 배경에 있는 기술 내용이 다소 난해하여, 상하이 업그레이드처럼 "이더리움이 PoW에서 PoS로 전환"이라는 한 문장으로 요약하기 어렵고, 배치의 핵심을 파악하기 힘듭니다.

따라서 본문에서는 이해하기 쉬운 언어로 Dencun 업그레이드의 기술 세부 사항을 설명하고, 독자에게 이번 업그레이드와 데이터 가용성 DA 및 Layer 2 등 트랙 간의 연관성을 정리하겠습니다.

1.EIP 4484

EIP-4844는 이번 Dencun 업그레이드에서 가장 중요한 제안으로, 이더리움이 탈중앙화 방식으로 확장하는 길에 실질적이고 중요한 첫걸음을 내딛는 것을 의미합니다.

간단히 말해, 현재 이더리움 2층은 2층에서 발생한 거래를 이더리움 메인넷의 calldata에 제출하여 노드가 2층 네트워크의 블록 생성 유효성을 검증하도록 해야 합니다.

이렇게 할 경우 발생하는 문제는 거래 데이터가 최대한 압축되었음에도 불구하고, 2층의 방대한 거래량에 이더리움 메인넷의 높은 저장 비용이 더해져 2층 노드와 2층 사용자에게 여전히 상당한 비용이 발생한다는 것입니다. 가격 요인만으로도 2층은 많은 사용자를 잃고 사이드체인으로 이동하게 됩니다.

EIP 4484는 더 저렴한 새로운 저장 영역 BLOB(이진 대형 객체)을 구축하고, BLOB 저장 공간을 가리킬 수 있는 "BLOB-Carrying Transaction"이라는 새로운 거래 유형으로 업그레이드 이전에 calldata에 저장해야 했던 거래 데이터를 대체하여 이더리움 생태계의 2층이 Gas 비용을 절감할 수 있도록 돕습니다. BLOB 저장이 저렴한 이유

잘 알려진 바와 같이 저렴함은 대가를 치러야 합니다. BLOB 데이터가 비슷한 크기의 일반 이더리움 Calldata보다 비용이 더 낮은 이유는 이더리움 실행 계층(EL, EVM)이 실제로 BLOB 데이터 자체에 접근할 수 없기 때문입니다.

반대로, EL은 BLOB 데이터의 참조만 접근할 수 있으며, BLOB 자체의 데이터는 이더리움의 합의 계층(CL, 신호 노드라고도 함)에서 다운로드 및 저장할 수 있습니다. 저장에 소모되는 메모리와 계산량은 일반 이더리움 Calldata보다 훨씬 적습니다.

또한 BLOB에는 한정된 시간(보통 약 18일) 동안만 저장할 수 있는 특성이 있으며, 이더리움 장부 크기처럼 무한히 팽창하지 않습니다. BLOB의 저장 유효 기간

블록체인의 영구 장부와 달리 BLOB은 임시 저장으로, 사용 가능한 시간은 4096개의 시대(epoch)로, 약 18일입니다.

만료 후, 대부분의 합의 클라이언트는 BLOB 내의 특정 데이터를 검색할 수 없습니다. 그러나 이전에 존재했던 증거는 KZG 약속의 형태로 메인넷에 남아 있으며, 이더리움 메인넷에 영구적으로 저장됩니다.

왜 18일을 선택했을까요? 이는 저장 비용과 유효성 간의 절충안입니다.

이번 업그레이드에서 가장 직관적인 수혜자는 Optimistic Rollups(예: Arbitrum 및 Optimism)입니다. Optimistic Rollups의 설정에 따르면, 7일의 결함 증명(Fraud Proof) 시간 창이 있습니다.

BLOB에 저장된 거래 데이터는 바로 Optimistic Rollups가 도전할 때 필요한 자료입니다.

따라서 BLOB의 유효 기간은 Optimistic Rollups 결함 증명이 접근할 수 있도록 보장해야 하며, 간단히 하기 위해 이더리움 커뮤니티는 2의 12제곱(4096개의 시대는 2^12에서 유도됨, 한 시대는 약 6.4분)으로 선택했습니다. BLOB-Carrying Transaction과 BLOB

이 두 가지 간의 관계를 이해하는 것은 BLOB이 데이터 가용성(DA) 측면에서 어떤 역할을 하는지 이해하는 데 매우 중요합니다.

전자는 EIP-4484 제안의 전체이며, 새로운 유형의 거래이고, 후자는 Layer 2 임시 저장 거래의 위치로 이해할 수 있습니다.

두 가지 관계는 전자의 대부분 데이터(2층 거래 데이터)가 후자에 저장된다고 이해할 수 있습니다. 나머지 데이터, 즉 BLOB 데이터의 약속(Commitment)은 메인넷의 calldata에 존재합니다. 즉, 약속은 EVM이 읽을 수 있습니다.

Commitment를 BLOB 내의 모든 거래를 Merkle 트리로 구성하는 것으로 상상할 수 있으며, 오직 Merkle 루트, 즉 Commitment만 계약에서 접근할 수 있습니다.

이렇게 하면 EVM이 BLOB의 구체적인 내용을 알 수는 없지만, EVM 계약이 Commitment를 알고 거래 데이터의 진위를 검증할 수 있는 목적을 달성할 수 있습니다.

2.BLOB과 Layer2의 관계

Rollup 기술은 데이터를 이더리움 메인넷에 업로드하여 데이터 가용성(DA)을 실현하지만, 이는 L1의 스마트 계약이 이러한 업로드된 데이터를 직접 읽거나 검증하기 위한 것이 아닙니다.

L1에 거래 데이터를 업로드하는 목적은 단지 모든 참여자가 이 데이터를 볼 수 있도록 하는 것입니다.

Dencun 업그레이드 이전, 위에서 언급한 바와 같이, Op-rollup은 거래 데이터를 Calldata로 이더리움에 게시했습니다. 따라서 누구나 이 거래 정보를 사용하여 상태를 재현하고 2층 네트워크의 정확성을 검증할 수 있습니다.

Rollup 거래 데이터는 저렴하고 공개적이며 투명해야 하며, Calldata는 2층의 거래 데이터를 전문적으로 저장하기에 적합한 장소가 아니고, BLOB-Carrying Transaction이 바로 Rollup에 맞춤형으로 설계된 것입니다.

여기까지 읽으신 분들은 아마 이런 의문이 드실 것입니다. 이러한 거래 데이터는 중요해 보이지 않는데, 그게 무슨 용도가 있나요?

사실, 거래 데이터는 몇 가지 경우에만 사용됩니다:

• Optimistic Rollup의 경우, 신뢰 가정에 따라 불성실 문제가 발생할 가능성이 있으며, 이때 Rollup이 업로드한 거래 기록이 유용하게 사용됩니다. 사용자는 이 데이터를 이용해 거래 도전(Fraud proof)을 제기할 수 있습니다;

• ZK Rollup의 경우, 제로 지식 증명이 상태 업데이트가 올바르다는 것을 증명했으며, 업로드된 데이터는 사용자가 완전한 상태를 계산할 수 있도록 하기 위함입니다. 2층 노드가 제대로 작동하지 않을 때 탈출구 메커니즘(Escape Hatch)을 활성화하기 위해 필요합니다(완전한 L2 상태 트리가 필요합니다. 마지막 섹션에서 설명하겠습니다).

이는 거래 데이터가 계약에서 실제로 사용되는 장면이 매우 제한적임을 의미합니다. 심지어 Optimistic Rollup의 거래 도전에서도 거래 데이터가 "존재했었다"는 증거(상태)를 제출하는 것만 필요하며, 그 거래의 세부 사항이 미리 메인넷에 저장될 필요는 없습니다.

따라서 거래 데이터를 BLOB 요소에 저장하면 계약이 접근할 수는 없지만, 메인넷 계약은 이 BLOB의 Commitment를 저장할 수 있습니다.

앞으로 도전 메커니즘이 특정 거래가 필요할 경우, 우리는 그 거래의 데이터만 제공하면 됩니다. 일치하기만 하면 됩니다. 이렇게 하면 계약을 설득하고 거래 데이터를 도전 메커니즘에 제공할 수 있습니다.

이렇게 하면 거래 데이터의 공개성과 투명성을 활용하면서도 모든 데이터를 미리 계약에 입력하는 데 드는 막대한 Gas 비용을 피할 수 있습니다.

Commitment만 기록함으로써 거래 데이터의 검증 가능성을 확보하면서도 비용을 크게 최적화할 수 있습니다. 이는 Rollup 기술이 거래 데이터를 업로드하는巧妙하고 효율적인 해결책입니다.

설명할 점은 Dencun의 실제 운영에서는 Celestia와 유사한 Merkle 트리 방식으로 Commitment를 생성하지 않고, KZG(케이트-자베루차-골드버그, 다항식 약속) 알고리즘을 사용했습니다.

Merkle 트리 증명에 비해 KZG Proof 생성 과정은 상대적으로 복잡하지만, 검증의 크기는 더 작고 검증 단계도 더 간단합니다. 단점은 신뢰할 수 있는 설정이 필요하며(ceremony.ethereum.org는 현재 종료됨), 양자 컴퓨팅 공격에 대한 방어 능력이 없다는 것입니다(Dencun은 Version Hash 방법을 사용했으며, 필요시 다른 검증 방법으로 변경할 수 있습니다).

현재 인기를 끌고 있는 DA 프로젝트 Celestia는 Merkle 트리 변형을 사용하고 있으며, KZG에 비해 어느 정도 노드의 신뢰성에 의존하지만, 노드 간의 계산 자원 요구 사항을 낮추어 네트워크의 탈중앙화 특성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

3.Dencun의 기회

EIP-4844는 2층의 비용 절감과 효율성을 가져오면서도 보안 위험을 초래하며, 이는 새로운 기회를 가져옵니다.

그 이유를 이해하기 위해서는 앞서 언급한 탈출구 메커니즘 또는 강제 인출 메커니즘에 대해 이야기해야 합니다.

Layer 2 노드가 비활성화될 때, 이 메커니즘은 사용자의 자금을 안전하게 메인넷으로 되돌릴 수 있도록 보장합니다. 이 메커니즘을 활성화하기 위한 전제 조건은 사용자가 Layer 2의 완전한 상태 트리를 확보해야 한다는 것입니다.

정상적인 경우, 사용자는 Layer 2 전체 노드를 찾아 데이터를 요청하고 Merkle Proof를 생성한 후, 이를 메인넷 계약에 제출하여 자신의 인출 정당성을 증명할 수 있습니다.

하지만 사용자가 탈출구 메커니즘을 활성화하여 L2에서 나가고자 하는 이유는 L2 노드가 악의적이기 때문입니다. 노드가 모두 악의적이라면, 원하는 데이터를 노드에서 얻기 어려울 것입니다.

이것이 Vitalik이 자주 언급하는 데이터 억제 공격입니다.

EIP-4844 이전에는 메인넷에 영구적인 Layer 2 기록이 기록되어 있었고, Layer 2 노드가 완전한 오프체인 상태를 제공할 수 없을 때 사용자는 스스로 전체 노드를 배포할 수 있었습니다.

이 전체 노드는 이더리움 메인넷에서 Layer 2 정렬기가 메인넷에 게시한 모든 역사적 데이터를 가져와 사용자가 필요한 Merkle 증명을 구성할 수 있게 해주며, 이 증명을 메인넷 계약에 제출하여 L2 자산을 안전하게 철회할 수 있습니다.

그러나 EIP-4844 이후, Layer 2 데이터는 이더리움 전체 노드의 BLOB에만 존재하며, 18일 이전의 역사적 데이터는 자동으로 삭제됩니다.

따라서 이전 단락에서 메인넷과 동기화하여 전체 상태 트리를 얻는 방법은 더 이상 유효하지 않으며, Layer 2의 완전한 상태 트리를 얻으려면 제3자가 이더리움 BLOB의 모든 데이터를 저장한 메인넷 노드(원래 18일 후 자동 삭제되어야 함) 또는 Layer 2 원주율 노드(매우 드물게)만 가능합니다.

따라서 EIP-4844가上线된 이후, 사용자가 완전히 신뢰할 수 있는 방식으로 Layer 2의 완전한 상태 트리를 얻는 것은 매우 어려워질 것입니다.

사용자가 Layer 2 상태 트리를 안정적으로 얻을 수 없다면, 극단적인 상황에서 강제 인출 작업을 수행할 수 없습니다. 따라서 EIP-4844는 어느 정도 Layer 2의 보안 취약점/결핍을 초래했습니다.

이 결핍을 보완하기 위해서는 신뢰할 필요 없는 저장 솔루션이 필요합니다. 여기서 저장은 이더리움 내의 데이터를 신뢰할 필요 없는 방식으로 보존하는 것을 의미하며, 과거의 저장 트랙과는 다르게 "신뢰할 필요 없는"이라는 핵심 키워드가 존재합니다.

Ethstorage는 신뢰할 필요 없는 문제를 해결할 수 있으며, 이더리움 재단의 두 차례 지원을 받았습니다.

이 개념은 Dencun 업그레이드의 트랙을 진정으로 충족/보완할 수 있으며, 매우 주목할 만합니다.

우선, Ethstorage의 가장 직관적인 의미는 완전히 탈중앙화된 방식으로 DA BLOB의 가용 시간을 연장할 수 있어, EIP-4844 이후 Layer 2의 보안 최단점을 보완할 수 있다는 것입니다.

또한, 대부분의 기존 L2 솔루션은 이더리움의 계산 능력을 확장하는 데 주로 초점을 맞추고 있으며, TPS를 증가시키는 것입니다. 그러나 이더리움 메인넷에서 대량의 데이터를 안전하게 저장해야 할 필요성이 급증하고 있으며, 특히 NFT 및 DeFi와 같은 dApp의 인기로 인해 더욱 그렇습니다.

예를 들어, 체인상의 NFT 저장 요구는 매우 명확합니다. 사용자는 NFT 계약의 토큰뿐만 아니라 체인상의 이미지도 소유하고 있습니다. Ethstorage는 이러한 이미지를 제3자에 저장하는 것이 신뢰 문제를 초래하는 것을 해결할 수 있습니다.

마지막으로, Ethstorage는 탈중앙화 dApp의 프론트엔드 요구도 해결할 수 있습니다. 현재의 기존 솔루션은 주로 중앙화된 서버(DNS 포함)에 의해 호스팅되며, 이러한 설정은 웹사이트가 검열 및 기타 문제의 영향을 받기 쉽게 만듭니다. DNS 해킹, 웹사이트 해킹 또는 서버 다운과 같은 사건이 그 예입니다.

현재 Ethstorage는 초기 테스트 단계에 있으며, 이 트랙의 전망을 긍정적으로 보는 사용자들은 경험해 볼 수 있습니다.