이더리움 레이어2: 2. 플라즈마(Plasma)에 대해 알아보자

 

플라즈마 프레임워크는 2017년 이더리움 가스비 폭등하자 이더리움 창시자인 비탈리 부테린과 이더리움 재단의 조셉 푼에 의해서 발표됨. 당시 이더리움 커뮤니티는 스케일링 솔루션을 찾고 있는 중이었고, 플라즈마 프레임워크가 발표되자 이더리움 적체에 대한 해결책으로 기대가 컸음.

결과적으로 플라즈마 프레임워크는 그 기대에 부응하지 못했음. 플라즈마 프레임워크를 적용하는 과정에서 다양한 문제점들이 발생되었고 이를 개선한 모델(플라즈마 캐시, 플라즈마 그룹 등)이 발표되었으나, 현재의 레이어 2 스케일링 솔루션에 대한 기대는 롤업 등 다른 방안들이 이어가고 있음.

하지만 플라즈마 프레임워크에서 소개된 다양한 이론들은 새로운 솔루션들에서도 파생되어 사용되고 있음.

 

 

｜ 플라즈마란?

플라즈마는 이더리움 메인 체인을 복사하여 여러 계층의 사이드 체인을 생성함. 여러 계층의 사이드체인은 상(Parent)-하(Child) 관계를 형성하는데, 계속적으로 하위 사이드체인을 추가하여 손자, 증손자, 증증손자 체인을 생성할 수 있음. 사용자의 필요에 따라 다양한 목적을 수행하기 위해 생성된 사이드체인은 독자적이고 병렬적인 연산을 수행하여 네트워크의 확장성을 높일 수 있음.

각 자식 체인에서 처리된 연산은 하나의 해시로 압축되어 주기적으로 상위 부모체인에 기록됨 (ZK롤업 등에서도 유사하게 사용되는 스케일링 방식). 하위 체인에서 거래를 처리하고 상위 체인에 기록되는 과정이 반복되어 최종적으로는 최상위 체인인 이더리움 메인체인에 플라즈마 프레임워크 내 연산된 모든 거래 내역이 기록됨. 이러한 과정을 통해서 전체 플라즈마 체인은 메인체인의 탈중앙성과 보안성을 빌려 사용할 수 있음.

 

 

플라즈마 프레임워크는 대법원 시스템을 빗대어 이해하면 좋음. 대법원 밑에 가정법원, 행정법원, 특허법원 등을 두고 각 법원의 하위 법원에서 재판을 처리함. 하지만 각 하급 법원의 판결에서 분쟁이 발생하면 상급 법원에서 해결이 되는데, 이는 하위 체인에서 문제 발생시 상위 체인에 기록된 가장 최신 노드의 기록이 기준점이 되어서 분쟁의 내용이 해결된다는 점에서 유사함.

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｜ 플라즈마 특징과 제기된 문제점

플라즈마 프레임워크 이론의 특징 중 하나는 체인내에서 개별적인 유저들이 엑싯(Exit)을 선언할 수 있다는 점. 차일드 체인 내에서 오퍼레이터의 악의적 행위(Ex. 이중지불 등)가 발생할 경우 유저는 엑싯을 선언하고, 엑싯 선언이 정당하다고 인정되면 롤백 상태로 펀드를 인출할 수 있음. 플라즈마 프레임워크에서는 참여자가 속한 체인의 거래 내용이 주기적으로 상위 체인에 기록되므로, 상위 체인에 기록된 악행 발생 직전의 기록을 증명으로 엑싯 할 수 있음. 이 과정에서 챌린지 기간을 거치는데, 유저의 엣싯이 정당한 지에 대해 다른 유저들이 이의를 제기할 수 있는 약 일주일간의 유예기간이 발생함.

하지만 플라즈마 프레임워크를 적용하는 과정에서 다음과 같은 문제들이 발생되었음. 1) 유저가 플라즈마 체인에서 엑싯을 선언할 수 있지만, 유저가 직접 체인내 비잔틴 행위 등의 악성 트랜젝션을 직접 감시해야 하는 어려움 발생. 2) 유저가 엑싯 선언하면 챌린지 기간을 거쳐야 하는데, 이는 유저가 펀드 출금에 일주일 이상이 소요됨을 뜻함. 3) 체인 내 악행 발생하여 많은 유저들이 동시에 엑싯을 하는 경우 유저들의 엑싯이 최종적으로 기록되는 이더리움 네트워크 내에 과도한 부하가 발생할 수 있음.

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｜ 롤업 vs 플라즈마

전편에서 소개한 롤업은 플라즈마 네트워크에서 발표된 기술을 바탕으로 진보한 스케일링 솔루션으로 볼 수 있음. 플라즈마 프레임워크는 트리 구조의 하위 체인에서 발생한 각종 데이터를 요약하여 이더리움 메인체인에 기록했는데(Merkle root 방식이라고 함), 이러한 방식으로는 플라즈마 체인 오퍼레이터가 의도적으로 조작을 할 수 있다는 문제점이 있음. 롤업에서는 플라즈만 프레임워크와 유사하게 확장성을 위해 Merkle root 방식을 사용하나, 보안성을 강화하기 위해 하위 체인의 모든 데이터를 이더리움 메인 체인에 기록하는 방법을 사용.

또한 플라즈마 프레임워크의 엑싯 과정에서 일주일 정도의 챌린지 기간이 발생되어 출금이 늦어지는 문제점은 옵티미스틱 롤업 방식에서도 공통적으로 지적되는 부분이나, 옵티미스틱 롤업에서는 Hop Exchange 등의 브릿지 서비스를 이용해서 추가적인 비용을 지불하고 출금 시간을 앞당길 수 있음. Zk롤업에서는 하위 체인에서의 트랜젝션 기록을 이더리움 메인체인에 기록하는 과정에서 데이터의 유효성에 대해서 검증하는 과정을 거치기에, 자금의 출금 시점에에서 챌린지 과정을 거치지 않고 바로 출금이 가능하도록 하고 있음.

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｜ Next: 발리디움, 스테이트 채널

이더리움 스케일링 솔루션으로 첫번째로 롤업에 대해서 알아 보았고, 두번째로 플라즈마에 대해서 알아보았음. 다음번에는 발리디움과 스테이트 채널에 대해서 알아 보고자 함. 레이어 2의 기술들은 MECE(Mutually Exclusive Collectively Exhaustive)하지 않음. 한때 이더리움 확장성 문제를 해결하는 희망으로 플라즈마가 기대 받았었지만 여러 문제점을 보였고, 플라즈마 기술을 포용하고 문제점을 개선한 롤업이 그 기대를 이어가고 있음. 발리디움과 스테이트 채널도 그 진보의 과정에서 기술적/개념적인 밑걸음이 됨. 다양한 기술들은 꼬리를 물며 발전하고 있으며 각각의 기술을 이해하는 것은 이더리움 스케일링 솔루션 전반에 대한 이해를 하는데 도움이 될 것임.