이더리움 레이어2: 1. 롤업(roll-up)에 대해 알아보자

 

이더리움의 확장성 문제를 해결(Scaling)하기 위한 Layer2 방법 중, 롤업(Optimisitc & ZK rollup)이 현재 시점에서 가장 많이 LTV를 보유하고 있으며, 기술적으로도 가장 완성도가 높다고 평가되고 있음.

 

* 롤업, 플라즈마, 사이드 체인 등의 Layer2 방법들은 완전히 대척하거나 경쟁 관계가 아닌, 각 방식이 강조하는 기술적 특성 및 범위가 다르며 각 단점을 조금씩 보완하며 진보하는 기술들로 보면 됨.

 

롤업은 오프체인(Layer2, 이더리움 메인 네트워크와는 별개의 네트워크)에서 연산된 방대한 거래 데이터를 하나의 번들로 묶어서(롤업) 메인체인에 기록하는 방식. 기존에 이더리움 메인체인에서 너무 많은 데이터를 처리했기에 문제점들이 발했었는데, 롤업은 별도의 체인에서 대신 처리하기에 1) 가스비를 낮추고, 2) 동시 처리되는 연산량(TPS)를 증가시킬 수 있으며, 3) 연산 내역은 이더리움 메인체인에 기록하므로 Layer1의 보안성은 그대로 누릴 수 있음.

레이어2 롤업에 대해 쉬운 이해를 위해 비유를 하자면,

A회사(이더리움 메인체인)가 일거리가 너무 많아서 포화상태가 됨. 이제 A회사는 세부 업무(거래 처리)를 직접하지 않고 아웃소싱(레이어2)에 맡기기로 함. 아웃소싱회사는 일감을 준 A회사에 일일이 보고하지 않고 세부 업무를 개별적으로 수행하며, 수행한 세부 업무를 매월 한 장의 결제판에 정리(배치에 롤업)해서 A회사에 보고함. 본회사는 결제판에 싸인 한 후 문서철에 보관하여 세부업무를 마무리.

 

 

롤업의 대표적인 1) 옵티미스틱 롤업 및 2) ZK롤업 2가지 방식으로 나뉘고 있음. 두 방식은 레이어2의 데이터를 레이어1인 이더리움 메인 네트워크에 기록하는 과정에서 별도의 진위성 검토 과정 유무의 차이가 있음.

1) 옵티미스틱 롤업에서는 롤업되는 데이터의 진위성을 낙관적(optimistic)으로 가정함. 롤업된 거래 데이터를 이더리움 메인넷에 기록하기까지 약 1주일 간의 유예기간을 두는데, 이 기간동안 데이터의 진위성에 의심 제기가 없으면 그대로 메인넷에 기록됨. 만일 누군가가 의의를 제기하면 그때서야 데이터를 검토(dispute resolution)하는 과정을 거침. 롤업을 하는 자와 의의를 제기한 자가 모두 일정 금액의 담보를 제공하고, 롤업되는 내용을 세세하게 검토한 후 잘 못한 자는 담보를 잃게 됨.

 

* 비유

A회사는 결제판의 내용을 일단 사실이라고 가정함. 의심 가는 부분이 없다면 A회사는 그냥 싸인을 하고 문서철에 보관하면 됨. 하지만 싸인하기 전에 약 1주일간 유예기간을 두는데, 결제 내용이 의심된다면 누구든지 의의를 제기할 수 있고, 의의가 있을 시에만 아웃소싱 업체에서 처리한 내용들을 다시 확인. 빠른 거래 속도를 위해 아웃소싱을 하는데, 누군가가 계속 아웃소싱 업체의 결제 내용에 지속적으로 의의 제기 한다면 속도가 지연되는 문제가 발생. 하지만 동시에 아웃소싱 업체가 고의로 거래 내역을 조작했을 위험에도 노출. 그래서 의의를 제기되면, 의의제기한 쪽과 아웃소싱 업체 모두 일정 금액의 보증금을 공탁함. 분쟁해결 과정에서 어느 한곳의 잘못(정말 결제내용이 조작되었거나, 또는 부당한 의의 제기이었거나)한게 밝혀지면 잘못한 쪽은 보증금을 잃음.

 

 

2) ZK롤업 방식은 오프체인의 데이터를 하나의 번들로 묶어서 이더리움 메인넷에 기록하는 방식까지는 옵티미스틱 롤업과 동일함. 가장 큰 차이는 증명 과정임. 옵티미스틱 롤업은 유예기간을 갖고 증명하는 과정을 추가로 갖지만, ZK롤업에서는 오프체인에서 생성되는 번들에 Zero Knowledge 암호화 기술을 사용하여 증명했다는 기록을 추가적으로 남김. ZK 암호화된 번들은 메인넷에 기록될 때 추가적인 검증 과정을 거치지 않아도 됨. ZK 암호화 과정에서 이미 번들의 진위성에 대한 증명이 완료되어 있기에 이더리움 메인넷의 smart contract은 번들을 받는 즉시 기록할 수 있음. OP롤업 과정에서 필요로 했던 약 1주일간의 유예기간도 필요 없음.

 

* Zero-Knowlege 영지식 증명 설명

영지식 증명이란 어떤 문장이 참이라는 것을 증명할 때, 그 문장의 참/거짓 여부를 제외한 다른 어떤 정보도 노출되지 않는 상호 절차. 영지식증명은 1) 완전성: 어떤 문장이 참이면, 증명자는 검증자에게 이 사실을 납득 시킬수 있어야 함, 2) 건실성: 어떤 문장이 거짓이면, 그 어떤 경우에도 검증자에게 이 문장이 사실이라고 납득시킬 수 없어야 함, 3) 영지식성: 검증자는 어떤 문장의 참/거짓 이외에는 아무것도 알 수 없어야 함 이라는 세가지 성질을 만족시켜야 함.

 

 

위의 그림에서 페기가 열쇠를 가지고 있다면, 빅터가 A 또는 B 중 어느쪽을 고르더라도 페기는 빅터의 요구를 만족 시키는 방향으로 나올 수 있음. 50:50의 확률로 페기가 미리 선택해서 들어간 출구를 빅터가 선택할 수 있겠지만, 실험이 반복 된다면 페기가 빅터의 요구를 우연하게 만족시키는 확률은 크게 줄어들게 됨. 페기가 빅터의 요구를 지속적으로 만족시킬수 있다면 페기는 빅터에게 열쇠를 직접 보여주지 않아도 열쇠를 보유하고 있다고 증명 가능.

 

* 비유

아웃소싱 회사에서 올린 결제판을 의심할 필요가 없음. 결제판 내용은 영지식 암호화되어 있어 A회사에서는 그 내용을 읽어볼 수는 없지만, 내용이 조작되었는지는 참/거짓 여부를 구별할 수 있음. A회사가 갖고 있는 암호독해 장치(Smart contract)은 영지식 암호화된 결제판을 즉시 해독하여(유예기간 없이) 결제판의 위조 여부에 대한 판단을 내릴 수 있음. 결제 내용의 진위여부 판독에 대한 시간과 돈을 들이지 않아도 되어 비용 절감 효과가 있음.

 

엔드유저 입장에서 옵티미즘 롤업과 ZK롤업의 차이를 느끼는 점은 레이어2에서 레이어1으로 송금할 때 밖에 없음. 옵티미즘 롤업인 Arbitrum의 예를 들어 사용법을 간단히 설명하면, 1) 메타마스크에 레이어2 네트워크를 추가2) 아비트럼 브릿지를 사용하여 레이어1 이더리움 체인에서 레이어2로 이더리움 송금 3) 아비트럼의 대표적인 거래소인 GMX에 아비트럼 월렛 연결 4) GMX에서 거래 후 다시 아비트럼 브릿지 이용하여 다시 레이어1 이더리움 체인으로 송금. 이중 4번째 단계에서 옵티미즘 롤업을 사용하는 유저는 약 1주일 간의 유예 기간을 거치게 됨. (이 시간을 앞당겨 주는 Hop Exchange 등의 서비스도 존재. 마켓 메이커에게 수수료를 지급하고 마켓메이커가 이더리움 체인에서 유동성을 대신 제공해 주는 구조. 물론 수수료가 비쌈.)

 

https://twitter.com/arbitrum/status/1537942315871793154/photo/1

 

현재 롤업중에서 가장 큰 LTV를 갖고 있는 아비트럼은 NFT를 에어드랍하는 Arbitrum Odyssey 진행예정(한국 시간 6월 22일 화요일부터 시작). 아비트럼은 snapshot 투표를 통해 14개를 아비트럼 프로젝트 선정. 앞으로 8주 동안 아비트럼 브릿지부터 시작해서 한주에 2개씩의 아비트럼 프로젝트를 경험하게 하고 그에 따른 NFT를 지급. 아직 NFT의 사용처에 대해서 발표되지는 않았지만, 향후 있을 아비트럼 에어드랍에 조금이라도 혜택이 있지 않을까 조심스럽게 기대중.