Foresight Ventures : 칸쿤 업그레이드가 다가오고, 어떤 L2가 적응했나요?

저자: Maggie@Foresight Ventures

TL;DR：

• 칸쿤 업그레이드는 2024년 3월 13일에 출시되며, EIP4844가 곧上线됩니다. Danksharding은 이더리움 로드맵의 핵심이며, 이번 업그레이드는 Danksharding을 실현하기 위한 첫 번째 단계입니다.
• Ethereum L2가 EIP4844에 적응한 후, 거래 수수료가 대폭 감소하고 L2의 TPS가 몇 배로 증가합니다. 사용자는 거래 속도가 더 빨라지고, 비용이 더 낮아지며, 경험이 더 매끄럽고 반응이 더 민감해질 것입니다. 이러한 L2에서는 더 복잡하고 대규모의 Dapp 애플리케이션이 존재할 것입니다.
• Optimistic rollups의 EIP4844 적응은 더 간단하고, ZK rollups의 적응은 더 복잡합니다. 이더리움은 BLS12-381 타원 곡선을 지원하는 사전 컴파일 계약이 없어 일부 ZKP 검증이 어려워 ZK rollups의 EIP4844 적응 속도를 저해하고 있습니다.
• 타원 곡선 문제는 두 가지 방법으로 해결할 수 있습니다. 1. 이더리움이 BLS12-381 타원 곡선에 대한 사전 컴파일을 기다린다; 2. 다른 증명 방법을 사용하여 동일한 목적을 달성하고, 이더리움 사전 컴파일이 지원하는 BN254를 사용한다.
• 현재, Arbitrum, Optimistic, Starknet, zkSync, Scroll, Polygon zkEVM 및 새로운 L2 Morph가 EIP4844에 적응하고 있습니다. 그 중 Arbitrum, Optimistic 및 Starknet은 칸쿤 업그레이드 후 EIP4844에 대한 적응을 시행할 것이라고 밝혔습니다. Morph는 혁신적인 zkSNARK zkEVM 적응 솔루션을 최초로 발표했으며, 이는 EIP4844에 적응하는 첫 번째 zkSNARK zkEVM이 될 것입니다.

1. 배경

2020년, 이더리움은 "롤업 중심의 이더리움 로드맵"을 발표하였고, 다음 해 Vitalik이 발표한 'Endgame'에서 이더리움의 최종 비전을 설명하였습니다. 이는 이더리움의 큰 방향을 확립하였으며: 이더리움의 기본 층 건설을 최적화하고 롤업을 지원하는 것입니다.

이더리움은 데이터 가용성 층으로서의 이더리움의 가용성을 높이기 위해 Danksharding의 분할 기술을 설계하였습니다. 이는 L2의 거래 수수료를 크게 낮추고 롤업의 TPS를 높이며, 이더리움의 대규모 확장을 실현할 것입니다.

올해까지, 이더리움 칸쿤-덴쿤(Dencun) 업그레이드는 마침내 2024년 3월 13일에 출시되며, EIP4844가 곧上线됩니다. 이번 하드포크는 이더리움이 Danksharding을 실현하기 위한 첫 번째 단계로, 이더리움 로드맵의 핵심 중 핵심입니다. DA(데이터 가용성) 층이 무엇인지, Danksharding의 기술 원리, EIP4844의 내용에 대해서는 작년에 제가 쓴 기술 기사를 참조하시기 바랍니다: DA(데이터 가용성) 여름이 다가오고 있나요? https://foresightnews.pro/article/detail/33575

2. 칸쿤 업그레이드가 L2에 미치는 긍정적인 영향

EIP4844는 blob-carrying 거래라는 새로운 거래 유형을 도입합니다. 각 blob-carrying 거래는 "Blob 목록"을 "운반"할 수 있습니다. Blob은 약 125KB의 데이터 패킷입니다. Blob의 저장 시간은 매우 짧으며, 4096개의 epoch, 즉 약 18일입니다.

1. L2 거래 수수료가 대폭 감소합니다. Blob은 영구 저장이 필요 없기 때문에, Blob은 블록 공간보다 더 크고 저렴합니다. Blob은 동일한 가스 소모로 Calldata보다 10배 더 많은 데이터를 저장할 수 있습니다. EIP4844에 적응한 롤업은 거래 데이터를 Blob에 저장하여 거래 비용을 한 자릿수로 낮출 수 있습니다.
2. L2의 TPS가 몇 배로 증가합니다. 현재 각 블록의 목표는 3개의 Blob이며, 최대 6개의 Blob을 허용합니다. 블록은 90KB에 불과하지만, 각 Blob은 약 125KB입니다. Blob을 도입함으로써 블록에 롤업 데이터를 저장할 수 있는 공간이 몇 배로 확장되므로 롤업의 TPS도 몇 배로 증가할 수 있습니다. Toni와 Vitalik이 쓴 "On Increasing the Block Gas Limit"에서는 블록 가스 한도와 비제로 Calldata 바이트의 가격을 증가시켜 더 작고 변수도 적은 블록 크기를 구현하여 미래에 더 많은 Blob을 추가할 수 있다고 언급했습니다. Blob이 많아지면 저장 공간도 더 커집니다.

최종 사용자에게는, Ethereum L2가 EIP4844에 적응한 후 거래 속도가 더 빨라지고, 비용이 더 낮아지며, 경험이 더 매끄럽고 반응이 더 민감해질 것입니다. 이러한 L2에서는 더 복잡하고 대규모의 Dapp 애플리케이션이 존재할 것입니다.

3. L2는 EIP4844에 어떻게 적응하나요?

L2는 EIP4844에 어떻게 적응할까요? 우리는 Optimistic Rollup과 ZK Rollup으로 나누어 논의해야 합니다.

Optimistic Rollups의 EIP4844 적응

Optimistic rollup은 사기 증명을 통해 롤업 실행의 정확성을 보장합니다. 즉, 노드는 상태 전환이 올바르다고 믿고, 누군가 정해진 시간 내에 사기 증명을 제기하지 않는 한 그 상태 전환이 철회되지 않습니다.

Optimistic Rollup의 EIP4844 적응은 ZK rollup에 비해 상대적으로 간단합니다. L2의 거래를 Blob-carrying 거래를 통해 L1에 제출하면 적응이 완료됩니다. 또한, 사기 증명을 EIP4844에 맞게 조정해야 하며, 이 부분은 천천히 진행할 수 있습니다. 결국, 많은 Optimistic rollup이 지금까지도 사기 증명을 출시하지 않았습니다. 사기 증명이 출시된 경우에도 2년 넘게 사기 증명이 제출되지 않았습니다.

1. L2 거래 제출: 롤업 제출 시 Blob-carrying 거래를 사용하여 롤업 데이터를 Blob에 저장합니다. Blob-carrying 거래의 payload는 rlp([tx_payload_body, blobs, commitments, proofs])이며, 여기서

• txpayloadbody - 표준 EIP-2718 blob 거래의 TransactionPayloadBody입니다.
• blobs - Blob 목록입니다. 하나의 거래는 최대 두 개의 blob을 포함할 수 있습니다.
• commitments - Blob의 KZG 약속 목록입니다.
• proofs - Blob과 해당 KZG 약속의 증명 목록입니다. 이 증명은 ETH 노드에 의해 검증됩니다.

1. 사기 증명 조정:

• 먼저, 증명자와 도전자는 여러 차례의 상호작용을 통해 논쟁점을 찾아야 합니다.
• 그런 다음 논쟁점을 L1에 제출하여 판별합니다. EIP4844에 적응하기 위해서는 이 논쟁점의 데이터가 특정 Blob에 저장되어 있다는 것을 증명해야 할 수도 있습니다.
• Blob 데이터는 약 18일 후에 삭제되므로, 도전 기간은 삭제되기 전에 이루어져야 하며, 현재의 Optimistic rollups는 모두 이 조건을 충족합니다. 일반적으로 도전 기간은 7일을 초과하지 않습니다.

ZK Rollups의 EIP4844 적응

ZK rollup은 ZKP를 통해 L2 상태 전환이 올바르다는 것을 증명합니다. ZK rollup의 EIP4844 적응은 Optimistic rollup에 비해 더 복잡합니다.

1. L2 거래 제출: 이 단계는 Optimistic Rollup과 유사합니다.

2. ZK 증명 제출: 적응 전의 ZK Rollup과 비교할 때, 상태 전환의 ZKP 증명 외에도 추가로 하나의 과정을 증명해야 합니다. 즉, blob commitment와 transaction batch가 일치함을 증명하여 상태 전환 증명의 입력이 올바르다는 것을 보장해야 합니다.**

   예를 들어: 상태 전환의 ZK 회로는 계산 과정 a + a = b의 증명을 생성할 수 있습니다. (a=1, b=2)와 (a=2, b=4)일 때 생성된 ZKP는 모두 합법적입니다. 따라서 저는 당시 제공한 입력이 (a=1, b=2)였음을 증명하는 증명을 추가로 제공해야 합니다.

   이 점은 EIP4844에 적응하기 전에는 필요하지 않았습니다. 왜냐하면 데이터가 Calldata에 직접 저장되어 읽을 수 있어 입력이 변조되지 않도록 보장되었기 때문입니다. EIP4844를 사용한 후에는 Blob 데이터가 직접 읽을 수 없으므로 새로운 회로를 통해 이를 증명해야 합니다.

   STARK의 ZK rollup(예: Starknet)을 사용하면 이러한 증명 메커니즘을 구현하기가 더 쉽습니다. 그러나 SNARK의 ZK rollup에 대해서는 도전이 존재합니다. 그 이유는: EIP4844의 blob commitment에 사용된 타원 곡선이 BLS12-381인데, ETH의 사전 컴파일 계약은 BN254만 지원하므로 곡선이 다르기 때문에 스마트 계약에서 blob commitment의 증명을 직접 검증하기 어렵습니다.

3. SNARK의 zkEVM/zkVM은 2번에서 언급한 곡선 불일치로 인해 ZK 증명을 생성할 수 없는 문제를 해결해야 합니다.

• 이더리움이 BLS12-381에 대한 사전 컴파일 계약을 지원하기를 기다립니다. 이는 매우 오랜 시간이 걸릴 것입니다.
• 다른 증명 방법을 사용하여 증명합니다. 새로운 회로를 설계해야 하며, 사전 컴파일 계약이 지원하는 BN254 타원 곡선을 사용해야 합니다. 현재 Morph가 이 방법을 채택한 것을 볼 수 있습니다. 이는 Morph가 EIP4844에 적응한 첫 번째 zkEVM이 되게 합니다.

Morph의 EIP-4844 zkEVM 통합 솔루션은 다음을 참조하십시오: https://medium.com/@morphlayer2/morphs-solution-to-eip-4844-zkevm-integration-7f469910478f

4. EIP4844에 적응한 L2는 무엇이 있나요?

Optimistic rollup의 EIP4844 적응은 상대적으로 쉽습니다.

• Arbitrum은 3월 14일에 Arb OS20 업그레이드를 시작하여 칸쿤 업그레이드의 EIP 변경을 시행할 것입니다 (기사 링크). Arbitrum은 Stage 1의 롤업에 속하며, 거래 제출과 사기 증명 모두 EIP4844에 적응해야 하며, 상대적으로 보안성이 좋습니다.
• Optimism은 3월 14일에 Ecotone 업그레이드를 시작하여 적응을 완료합니다 (기사 링크). Optimistic rollup은 Stage 0의 롤업으로, 현재 사기 증명이 없으며, 적응하기가 더 쉽지만 보안성이 충분하지 않습니다. 적응을 완료한 후, Op 생태계 내 모든 슈퍼 체인 네트워크도 EIP-4844의 혜택을 받을 것입니다.

ZK rollup에서는 STRAK와 SNARK의 롤업 적응 난이도가 다릅니다.

• STARK의 롤업이 EIP4844에 적응하는 것이 더 간단하며, Starknet이 그 대표입니다.
• Starknet은 칸쿤 업그레이드 후 EIP4844에 적응할 것이라고 발표했습니다(기사 링크).
• zkSync는 Boojum 업그레이드를 통해 zkSync가 SNARK에서 STARK 증명으로 전환하는 것을 완료했습니다. 이는 EIP4844 업그레이드를 준비하는 것입니다. Boojun은 STARK 기반의 증명 시스템입니다. (기사 링크)
• SNARK의 롤업은 상대적으로 복잡하게 적응합니다.

Polygon zkEVM은 5월에 Feijoa 업그레이드를 출시할 예정이며, EIP-4844에 적응합니다. (기사 링크) Scroll은 지난해 EIP4844 적응에 대한 아이디어를 소개하는 기사를 발표했습니다 (기사 링크). 가장 인상 깊은 것은 Morph로, 그는 Optimistic ZK Rollup으로 EIP4844에 적응하는 zkSNARK zkEVM 솔루션을 최초로 발표했습니다. 이는 EIP4844에 적응한 첫 번째 zkSNARK zkEVM 롤업이라고 할 수 있습니다 (기사 링크). Optimistic ZK Rollup은 두 종류의 롤업의 장점을 결합합니다. 이는 Sequencer가 제출한 실행 결과를 낙관적으로 믿고, 결과에 의문을 제기하는 사람은 도전할 수 있도록 허용합니다. 도전이 발생할 때만 증명자가 ZKP를 생성하여 실행 결과의 정확성을 증명합니다. 이는 Optimistic rollup의 효율성을 가지면서 ZK rollup의 ZK 증명의 신뢰성을 갖추고 있습니다.