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LD Research: 이더리움 확장성 솔루션 상세 분석

LD Capital

이 글을 읽으려면 128 분

확장 솔루션의 발전 과정을 살펴본다면, 이더리움의 확장은 한 가지 단일 솔루션이 영구적으로 해결할 수 있는 것이 아니다. 많은 솔루션 제공업체들도 여러 가지 경로에서 탐구하고 구축을 진행하고 있습니다.

원문 제목: 《LD Research: 이더리움 확장성 솔루션 설명》

원문 작성자: 0xRJ_eth (Twitter: @0xRJ_eth)

원문 출처: LD Capital Research

오늘은 이더리움 확장성 솔루션을 이해하기 위해 시간에 따라 접근하는 방식으로 내용을 정리했습니다. 본문은 현재 시장에서 더 이상 언급되지 않는 옛날 솔루션과 함께 지금까지 들어본 적도 없는 솔루션까지 다루고 있습니다. 하지만 전체 구조와 상호 로직을 명확히 이해하는 것이 매우 중요하다고 생각합니다. 이것은 우리가 확장성이 어떻게 발전해왔고 어떤 혁신과 결합을 경험했으며 어떤 문제점을 겪었으며 각 시기의 시장 관심사가 무엇이었는지, 그리고 현재 롤업 솔루션이 왜 우세한지를 이해하는 데 도움이 됩니다. 이러한 점들은 우리가 전체적인 방향을 파악하는 데 도움이 됩니다.

저는 연구를 진행하면서 온라인에서 이러한 각도에서 종합적으로 요약하고 비교하는 글이 거의 없다는 사실을 발견했습니다. 처음에는 확장성에 대해 전혀 이해하지 못해 솔루션이 많고 각각 장단점이 있으며 어떤 것들은 매우 유사하다고 느꼈기 때문에 다른 시기의 글을 많이 찾았습니다. 그러나 이틀 동안이라도 연구를 진행하면서 시간 관점을 고려한 정리가 나에게 매우 큰 도움이 되었다는 것을 깨달았습니다. 그러나 오늘의 정보 양은 상당할 것으로 예상되며, 기술과 개념을 많이 다룰 것이기 때문에 인내심을 가지고 읽기를 완료한다면 전체 확장성 트랙의 전체 구조와 논리가 이해되리라고 믿습니다.

일. 원인

이더리움 블록체인의 제1계층에서 지속적으로 증가하는 네트워크 사용 요구로 인해 네트워크 혼잡이 발생하면서 거래 비용이 증가했습니다. 저장 공간, 네트워크 속도 및 처리량을 높이는 것은 이더리움을 대규모로 채택하는 데 의미가 있습니다.

따라서, 확장이 필요하다.

둘째, 목적

확장의 핵심 목적은 탈중앙화와 보안을 유지하면서 거래 속도(거래 빠르게 확정)와 거래 처리량(초당 거래량 TPS 증가)을 향상하는 것이다.

셋째, 확장 방안

확장 방안: On-Chain(레이어 1)과 Off-Chain(사이드체인+레이어 2)로 나뉜다.

On-chain, 체인 상 확장

블록체인 자체의 성능 향상을 위해, 이것은 제1계층 메인넷/이더리움 프로토콜을 변경해야 함: 이것은 '레이어 1'에 해당합니다. 레이어 1 네트워크는 기본 블록체인을 가리킵니다. 이더리움 (ETH) 외에도 비트코인 (BTC), Solana, Polkadot, Near, Cosmos, Aptos, Sui 등은 모두 레이어 1 프로토콜에 속합니다. 레이어 1 프로토콜은 자체 블록체인에서 거래를 처리하고 완료할 수 있으며, 거래 수수료 지불에 사용되는 네이티브 토큰이 함께 제공됩니다.

(전체적인 레이어 1 확장은 이더리움 업그레이드의 중요한 부분이며, 이 부분은 미래에 이더리움 업그레이드 정리 및 공유에서 자세히 다룰 수 있지만, 오늘은 레이어 1을 간단히 정리하겠습니다.)

On-Chain 레이어 1 확장의 대안은 다음과 같습니다:

a. 합의 메커니즘 변경。이더리움 업그레이드는 이 접근 방식을 채택했습니다. beacon 신호체인과 메인넷의 성공적인 병합은 일반적인 합의 메커니즘인 pow에서 pos로의 전환이 완료되었습니다.

b. 샤딩 도입。샤딩은 거래 처리량을 늘리기 위한 주요 Layer 1 확장 솔루션 중 하나이다. 이것은 데이터베이스의 일종인 샤딩 기술을 사용하여 네트워크 및 위에 있는 노드를 분할하여 작업 부담을 분담하고 거래 속도를 향상시킵니다. 각각의 샤드는 전체 네트워크의 일부 활동을 처리하며, 각 샤드는 자체 담당 거래, 자체 노드 및 독립적인 블록을 갖습니다.

샤딩은 각각의 검증자의 부담을 줄일 수도 있습니다(전체 네트워크의 모든 거래를 처리하고 저장할 필요가 없어졌기 때문). 각 노드는 완료된 작업을 메인 체인에 기록하고 실시간으로 로컬 데이터를 공유합니다. 이것은 이전에 계획되었던 eth 2.0 업그레이드의 확장 방안이었지만, 이제 danksharding에 의해 대체되었습니다.

c. 블록 크기 확대。 각 블록이 더 많은 거래를 처리할 수 있도록 합니다(현재 Ethereum 업그레이드 proto-danksharding은 비슷한 방식의 방안이며, 이 부분이 업그레이드되면 분리된 취지가 될 것입니다).

1차 계층 확장은 매우 복잡합니다. 많은 경우에 모든 네트워크 사용자가 이러한 변경 사항에 동의하지 않을 수 있습니다. 이는 커뮤니티의 분열을 초래할 수 있고, 심지어 하드 포크가 발생할 수도 있습니다(2017년 비트코인이 비트코인 캐시로 분기된 것은 하드 포크의 결과입니다)

오프체인, 오프체인 확장

모든 오프체인 확장은 1차 메인넷과 별도로 구현되며, 기존 Ethereum 프로토콜을 변경할 필요가 없습니다. Rollup은 대략 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: I. 사이드체인; II. 2차 계층 솔루션.

I. 사이드체인

사이드체인은 독립적으로 운영되는 블록체인으로, 해당 보안은 자체 프로토콜 메커니즘에 의존합니다. 이것은 사이드체인과 현재 주류인 오프체인 확장 솔루션인 2차 계층 확장의 가장 큰 차이점입니다.

그리고 사이드체인은 독립적인 체인으로서 일부 1차 공개 체인과 달리, 이더리움의 과잉 용량을 처리하는 데 특화되어 있으며, 전체 이더리움과 경쟁하지 않습니다. 이러한 생태계는 이더리움 커뮤니티와 밀접하게 연결되어 있으며, 상호 보완적인 방식으로 이더리움 어플리케이션을 호스팅합니다.

이 분류에 대해서는 많은 온라인 글이 혼란스럽게 작성돼 있음을 알게 되었습니다. 많은 경우 사이드체인을 2차 계층에 포함시키는데, 저는 주로 이더리움 재단과 사이드체인 화이트페이퍼에서의 사이드체인 정의를 참고하였습니다.

https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/sidechains/

두 번째 유형의 오프체인 확장은 방금 언급한 것과 같이 레이어2라고도 불리는 모두가 흔히 알고 있는 2계층 솔루션입니다. 기본 아이디어는 오프체인 계산/실행이며 결과는 체인 상에 기록됩니다. 오프라인 일괄 처리. 이는 직접적으로 이더리움의 일차 계층 합의에서 안전성을 얻습니다. 다양한 레이어2 솔루션은 안전성, 확장 효율성, 탈중앙화 정도, 보편성 사이에서 균형을 찾습니다.

먼저 측사건(옆 사슬)에 대해 이야기해 보겠습니다:

측사건(옆 사슬) Side Chains은 독립적인 블록체인으로 이더리움 메인넷과 병렬 및 독립적으로 실행됩니다.

그들은 일반적으로 트랜잭션을 효율적으로 처리하기 위해 설계됩니다. 두 번째 계층 확장 방법과 가장 큰 차이점은 측사건이 상태 변경 및 거래 데이터를 이더리움 메인넷으로 전달하지 않는다는 것이며, 이것이 그들이 이더리움의 보안 특성을 상속하지 않는 이유입니다.

측사건은 일반적으로 고 처리량을 달성하기 위해 일부 탈중앙화 또는 보안을 희생합니다.

측사건은 주로 메인넷과 링크되는 양방향 앵커링 교량(two way pegged cross chain bridge)을 통해 상호 운영하도록 디자인되어 있습니다(이 개념에 대해서는 곧 자세히 설명하겠습니다). 여기서 말하는 양방향 앵커링이란 자산의 양방향 암호화를 지원하는 것을 의미하며, 즉 자산이 메인체인과 측사건 사이를 왕래하는 것입니다. 그러나 여기에서 주의해야 할 점은 사실상 자산이 실제로 이동되는 것이 아니라 "한 체인에 잠금, 다른 체인에 동일 액면가의 자산을 찍어내는" 방식으로 "크로스체인"이 이루어진다는 것입니다. 양방향 앵커링 교량을 세우는 모든 프로젝트는 측사건으로 간주될 수 있습니다.

먼저 양방향 앵커링 교량(two way pegged cross chain bridge)이 무엇인지 알아보겠습니다:

이 개념은 2014년 BlockStream에서 발표한 측사건 화이트페이퍼에서 제시되었습니다. 양방향 앵커링은 메인체인 상의 특정 주소로 예를 들어 10eth를 잠그는 것을 의미합니다. 동시에 측사건에서 이 "잠금 트랜잭션"이 발생한 증거를 제공하면, wrapped 토큰 형태로 동일한 양의 디지털 자산이 측사건에서 찍어내기 때문에 측사건에서 10weth가 찍어집니다. 이제 이 10weth를 측사건에서 거래할 수 있습니다. 그 반대도 마찬가지이며, 사용자가 메인체인에서 eth를 인출하고 싶은 경우, 측사건에서 남은 wrapped eth와 동일한 금액을 소멸시키면 됩니다.

메인 체인에서 토큰을 잠그고(lock) 사이드 체인에서 토큰을 민트(mint)하거나 래핑된(wrapped) 토큰을 얻습니다. 사이드 체인에서 토큰을 소각하거나 연소하고(main chain에서 토큰을 인출) 메인 체인에서 토큰을 받습니다.

https://medium.com/techskill-brew/layer-2-blockchain-scaling-solutions-channels-sidechains-rollups-and-plasma-part-16-79819e058ef6

사이드 체인은 메인 체인과 동일한 환경에서 작동하지만 이더리움 가상 머신(EVM)을 기반으로 합니다. 그러나 사이드 체인은 자체의 분산원장 시스템, 합의 알고리즘(예: 권위 증명, 위임 증거, 바이젠틴 잘못 허용), 스크립트 계약 등을 갖습니다. 그러나 다양한 목표를 달성하기 위해 보안을 확보하는 방식은 다를 수 있습니다.

여기에 몇 가지 예시가 있습니다:

a. 싱글 커스터디 모델 중앙집중식 (기본 제3자 권한): 이는 현재 블록체인 간 디지털 자산 이전의 가장 간단한 방식입니다 — 주체적인 자산을 메인 체인에서 단일한 관리자(예: 거래소)에게 보내고, 관리자가 이 자산을받은 후에 측면 체인에서 동등한 자산을 활성화하여 해당 자산이 측면 체인에서 교환될 수 있도록합니다. 이 방법의 가장 큰 단점은 너무 중앙 집중화되어 있다는 것입니다.

b. 연합 모델 연합 - 다중 서명 연합: 연합 모델은 단일 보관자 대신 공증인 연합을 사용하여 측면 체인의 디지털 자산 이동을 승인하는 방식입니다. 이 모델에서는 메인 체인에 동결된 디지털 자산을 도난하려면 더 많은 기관을 뚫어야하지만, 여전히 측면 체인의 안전은 공증인 연합의 성실성에 달려 있습니다. 이 방법 또한 중앙 집중화되어 있습니다.

c. SPV(간소화된 지불 확인) 모델: 위의 두 가지 방법은 모두 중개인을 통해 안전을 보장하는 방식으로, 중앙 집중화에 속합니다.

SPV(Simplified Payment Verification)는 더 안전한 탈중앙화 방식입니다.

SPV는 나카모토가 비트코인 백서에서 소개한 개념입니다. 이는 비트코인의 핵심 기술 중 하나입니다.

SPV는 거래의 존재를 확인하기 위한 방법으로, 특정 블록 내에 거래가 존재하는지를 확인하는 데 소량의 데이터만 필요합니다. SPV 모델에서:

1. 사용자는 메인 체인에서 자산을 특정 주소로 보내어 해당 자산을 메인 체인에 잠그게 됩니다.

2. 메인 체인 상의 확인 기간을 기다립니다. 즉, 자산이 측면 체인으로 이동되기 전에 부모 체인에서 잠겨 있어야 하는 기간을 의미합니다. 이 확인 기간의 목적은 다음 기간 동안의 서비스 거부 공격을 더 어렵게 만들기 위해 충분한 작업을 생성하는 것입니다. 전형적인 확인 기간은 하루 또는 이틀일 수 있습니다.

부모 체인에서 특수 출력이 생성된 후, 사용자는 확인 기간을 기다린 다음 해당 출력을 참조하는 거래를 사이드 체인에 생성하여 해당 출력이 이미 생성되었으며 부모 체인에서 충분한 작업 증명을 받았음을 제공합니다. 확인 기간은 사이드 체인에 따라 결정되는 안전 매개변수로, 크로스 체인 거래의 속도와 안전성 사이의 균형을 유지해야 합니다.

3. 메인 체인 확인 기간이 끝난 후 자산이 잠겨 있음이 확정되면 SPV 증명이 생성되어 사이드 체인으로 전송됩니다. 그런 다음이 SPV 증명을 가진 해당 거래가 사이드 체인에 나타나고,이 거래를 통해 동등한 가치의 사이드 체인 토큰 자산이 생성됩니다.

4. 생성된 사이드 체인 자산은 먼저 잠긴 상태여야 하며, 다음으로 사용자는 경쟁 기간을 기다려야합니다. 이 기간 동안 새로 이체된 코인을 사이드 체인에서 소비할 수 없습니다. 경쟁 기간의 목적은 리오르가 발생하는 것을 방지하고, 리오르 중에 이전에 잠겨 있던 코인을 이동합니다. 이 지연 동안 언제든지 새로운 작업 증명이 게시되면 본래 잠긴 출력을 생성한 블록이 누적 작업 양이 더 많지 않은 체인에 포함되어 있지 않았음을 나타내는 경우에 해당 전송은 무효로 처리됩니다. 이를 리오르 증명이라고 하며 리오르를 방지하기 위해 경쟁 기간을 대기해야 합니다. 경쟁 기간 동안 사용자가 메인 체인에 잠긴 코인을 전송하면, 다른 사용자가 최신 SPV 증명으로 이를 입증할 수 있기 때문에 사이드 체인 코인 생성 거래가 무효화되며, 이러한 증명을 리오르 증명이라고 합니다.

가능한 경우 사이드 체인의 모든 사용자는 리오르 증명을 생성할 동기가 있습니다. 부정적인 증명을 인정하는 것은 모든 코인의 가치가 희석될 수 있기 때문입니다.

5. 전형적인 경쟁 기간은 하루 또는 이틀입니다. 경쟁 기간이 끝나면, 사이드 체인 토큰이 생성되어 사이드 체인 내에서 자유롭게 이동할 수 있으며, 부모 체인과의 추가 상호 작용이 필요하지 않습니다. 그러나 여전히 부모 체인 코인 ID를 유지하며, 해당 체인에 다시 이동할 수 있습니다.

6. 사용자가 코인을 사이드 체인에서 다시 메인 체인으로 이동하려는 경우, 프로세스는 위에 언급된 단계를 반복합니다: SPV 잠금된 출력으로 코인을 사이드 체인으로 전송하고,이 출력이 완료되었음을 나타내는 충분한 SPV 증명을 생성하여 이전에 메인 체인에서 잠겨 있던 해당 동일한 가치의 출력을 잠금 해제합니다.

d.（중요도 낮음） 드라이브체인 모델 Drivechain：드라이브체인 개념은 Bitcoin Hivemind의 창시자인 폴 스토르크(Paul Sztorc)에의해 제안되었습니다. 드라이브체인에서는 채굴자가 '알고리즘 대리 보호자'로, 사이드체인의 현재 상태를 감시합니다. 채굴자는 자금의 위탁자로서 역할을 하며, 드라이브체인은 잠긴 자산의 보호권을 채굴자에게 부여하고, 채굴자들이 언제 해제하고 어디로 자산을 전송할지 투표할 수 있습니다. 채굴자는 사이드체인의 상태를 관찰하며, 사이드체인으로부터 요청을 받으면 그 요청의 진실성에 대해 합의하기 위해 조정 프로토콜을 실행합니다. 정직한 채굴자가 드라이브체인에 더 많이 참여할수록 전체 시스템의 보안성도 높아집니다.

e.（중요도 낮음） 혼합 모델：드라이브체인 + 공증인/사이드체인의 혼합 모델은 상기 이중 방향 고정 방법을 효과적으로 결합한 모델입니다. 주체인과 사이드체인은 구현 메커니즘에서 본질적인 차이가 있기 때문에 대칭적인 이중 방향 고정 모델은 완전하지 않을 수 있습니다. 혼합 모델은 주체인과 사이드체인이 서로 다른 해제 방법을 사용하도록하며, 예를 들어 사이드체인에서 SPV 모드를 사용하고, 주체인 네트워크에서는 드라이브체인 모델을 사용합니다.

데이터 가용성（DA）：

데이터 유효성 면에서, 사이드체인은 데이터를 사이드체인에 저장하고 다시 주체인으로 고정하지 않기 때문에 사이드체인의 자체적인 검증자가 보장해야 하므로 보안성이 상당히 약해집니다.

사이드체인 프로젝트：

Polygon - 이 프로젝트는 단일 Layer 2 플라즈마 솔루션에서 출발하여(이전 명칭은 Matic Network) 현재 하나의 확장 프레임워크로 발전하여 이제는 이더리움과 호환되는 블록체인 네트워크 및 확장 솔루션을 만드는 데 사용됩니다. (이는 개별 솔루션이 아닌 프로토콜에 가까운 것으로 생각됩니다.) 목표는 이더리움 주변에 다각형과 같은 다중체인 네트워크를 구축하는 것이며, 현재 7가지 확장 솔루션 (zk-rollup, 사이드체인, SDK)을 개발 중입니다. 그 중 Polygon POS 사이드체인이 리드되고 있습니다. Polygon 팀은 미래에도 이더리움이 고가치 거래와 가치 보관의 주요 블록체인으로 남을 것으로 보고 있으며, 일상 거래는 Polygon의 저비용 블록체인으로 이동할 것으로 예상하고 있습니다. 따라서 Polygon POS 사이드체인은 이더리움의 확장을 지원하여 직접적으로 이더리움 메인넷과 시장 점유율을 뺏기는 것이 아닙니다.

Gnosis Chain - 전신은 xDai 측정이었으며, Gnosis와 합병하여 개발된 Gnosis Chain입니다. 저렴한 비용과 이더리움 호환성이 Gnosis Chain의 주요 장점입니다.

Skale - 이더리움의 "탄력적 측정 네트워크"로 위치ing된 Skale은 수천 개의 독립적인 블록체인, 측정체인, 스토리지체인 및 기타 유형의 하위체인을 지원할 수 있습니다. 이러한 블록체인은 모두 이더리움 주 네트워크와 연결되어 있으며, 이더리움 생태계와 완벽하게 호환됩니다.

Palm - 이더리움의 공동 창시자 Joseph Lubin, ConsenSys의 설립자이자 영화 제작자이면서 Heyday Films 소유주인 David Heyman, 예술 기술 그룹 HENI Group의 창립자 Joe Hage이 참여한 것입니다. 이것은 사용자가 NFT를 생성할 수 있는 이더리움 측정입니다.

Ronin - Axie Infinity의 연쇄게임을 중심으로 하는 측정인 Ronin은 Sky Mavis가 출시한 것입니다. 게임이 빠른 상호 작용과 낮은 수수료를 필요로하기 때문에, 하루에 수십 만 거래 활동이 발생함에 따라 확장 및 촉진되어야 하는 상황입니다. 사용자 경험이 매우 부드럽고 친숙해야 합니다. 그래서 팀은 직접 나서 있습니다.

샤딩 체인 - 이더리움의 업그레이드 계획(이더리움 2.0)의 일환인 샤딩 체인은 이더리움 자체의 측정 변형입니다.

장단점:

+ 장점:

1) 측정의 호환성이 매우 우수하여 일반 계산, EVM 호환을 지원하며 스마트 계약을 지원할 수 있습니다.

2) 대규모 복잡한 거래에 관련된 경우, 측정의 tps는 매우 높을 수 있습니다. 비교적 체인의 디자인은 고도로 분산화되거나 보안 조치를 희생하여 고 처리량을 달성하기 위한 것이며 (이 부분은 블록체인의 불가능한 삼각형을 참조할 수 있음),

3) 사이드체인의 설정은 주 채인의 혼잡도를 줄이고 각 참여자의 비용을 낮추며, 이더리움 생태계의 가용성과 확장성을 높이기 위한 것입니다.

4) 개발자들은 또한 사이드체인을 활용하여 메인체인에서 사용할 수 없는 새로운 기능 및 유스케이스를 탐색하고 시험할 수 있습니다. 사이드체인의 개념이 처음으로 등장한 시기는 어떻게 될까요? 그것은 2012년, 당시 비트코인 코어 개발팀이 비트코인 프로토콜을 안전하게 업그레이드하여 새로운 기능을 추가하려고 고민하던 때였습니다. 그러나 비트코인 블록체인에 직접적으로 기능을 추가하는 것이 위험하다고 판단했으며, 새로운 기능이 실제로 소프트웨어 오류를 일으킨다면 기존 비트코인 네트워크에 심각한 영향을 미칠 것을 우려했습니다. 또한, 비트코인의 네트워크 구조적인 특성으로 인해 대규모 변경이 필요한 경우 다수의 비트코인 마이너의 지원을 받아야 했습니다. 이때 비트코인 코어 개발자들은 사이드체인 솔루션을 제안했습니다.

따라서 초기의 사이드체인은 신규 기능을 다른 블록체인에 부착하고, 이러한 사이드체인을 기존의 비트코인 블록체인에 부착하여 비트코인 부모 체인 네트워크를 보호하는 것을 허용하는 개발자들이 탐색할 수 있도록 했습니다.

-ve:

1) 사이드체인과 롤업 및 채널 간의 주요 차이점은, 롤업 및 채널은 모두 이더리움 주 네트워크의 안전성을 계승하지만, 사이드체인은 자체 합의 메커니즘을 사용하므로 일반적으로 특정 유형의 거래에 대해 설계되었습니다(거래가 더 빠르고 경제적이 되도록). 이는 그들이 일반적으로 이더리움의 안전 특성을 계승하지 않을 수 있음을 의미합니다. 기술적으로, 사이드체인 솔루션은 2계층에 속하지 않습니다.

2) 중심화 수준이 낮음.

3) 채널 솔루션과 비교했을 때, 사이드체인의 개인 정보 보호 수준은 다소 낮습니다. 왜냐하면 사이드체인에서 각 거래가 사이드체인에 공개되므로, 참여자가 모두 상호작용하는지 여부에 관계없이 거래가 사이드체인의 각 참여자에게 전달됩니다.

II. Layer2 2차 솔루션

기본 아이디어는 체인 외부 계산/실행, 결과는 체인 상에 기록; 데이터는 오프체인 일괄 처리됩니다. 이 방법은 1차 이더리움 합의에서 직접적인 안전성을 얻으며, 다음과 같은 솔루션을 포함합니다:

A. 채널

이것은 매우 초기에 제안된 블록체인 확장 솔루션이며, 그 가장 유명한 응용은 비트코인의 라이트닝 네트워크입니다. 보안을 강조하며 가용성은 보장하지 않습니다.

참가자들은 이더리움의 일부 상태, 예를 들면 ETH 예치금, 을 다중 서명 스마트 계약에 잠그고 상태 채널을 여는 첫 번째 트랜잭션을 발생시켜야 합니다. 그런 다음 참가자들은 오프체인에서 자유롭게 빠르게 거래를 할 수 있습니다. 상호 작용이 완료되면 최종 상태를 체인에 제출하여 채널을 닫아야 합니다.

이것은 두 가지 유형의 지불 채널 Payment Channel 및 상태 채널 State Channel로 세분화할 수 있습니다:

・Payment Channel: 현재 메인 체인에 다중 서명 스마트 계약 주소를 만듭니다. 예를 들어, A와 B가 이러한 다중 서명 계약을 만들었고 자금은 그들 둘의 공동 합의가 있을 때에만 이체됩니다. 각자의 자금을 넣습니다. A와 B가 각각 10 ETH를 넣었다고 가정하면, 이 초기 상태는 결제 채널을 오픈한 것과 같습니다. 그런 다음 오프체인에서 그들 사이에 여러 거래를 수행합니다. 끝에 A는 5 ETH를, B는 15 ETH를 가지게 됩니다. 그러나 그들은 이 많은 거래를 블록체인에 기록할 필요가 없으며, 초기 자금 거래 및 모든 거래 완료 후의 최종 잔액 분배만 기록하면 됩니다. 최종 잔액을 메인 체인에 제출하면 해당 결제 채널을 닫은 것과 같습니다.

거래 참가자 A와 B에게는 오프체인 거래에 수수료가 없으며 거의 즉시 체결됩니다. 양쪽은 마이닝 수수료를 지불할 필요가 없으며 블록 확인을 기다릴 필요가 없습니다.

・State Channel: 이것은 사실 Payment Channel의 파생입니다. 이름만으로도 알 수 있듯이, 이 접근 방식은 "상태"를 중심으로 하며, 거래 상태뿐만 아니라 게임 상태 또는 이벤트 상태일 수도 있습니다. 예를 들어, 오목 게임을 시작할 때, 그들은 새로운 "심판" 프로그램을 만들어 초기 베팅을 제공해야 합니다. 이렇게 하면 상태 채널이 열립니다. 그들의 게임 진행은 블록체인에 제출되지 않습니다. 그러나 각 단계마다 서명하고 타임스탬프를 기록한 뒤 다음 단계로 넘어갑니다. 규칙에 따라 한 쪽이 이기는 것으로 판정될 때만, 게임이 종료되고 A와 B가 상태 업데이트에 서명하여 게임 결과에 따라 간단하게 베팅을 분배합니다. 이것은 상태 채널을 닫은 것과 같습니다.

Data Availability（DA）（데이터 가용성）

모든 데이터는 Layer2에 저장되며 채널 상의 두 참여자가 DA를 보장합니다 (전송 또는 게임 프로세스 전체는 a 및 b와 같은 참여자에 의해 유지보수됩니다)

상태 유효성 (State Validity, SV):

채널이 종료된 후 어느 쪽이든 Layer1로 최종 상태를 제출할 수 있지만, Layer1은 검증하지 않으며, 대신 제출자에게 스테이킹을 요청합니다. 그런 다음 1주일 동안 Fraud Proof를 거치게 되며, 누구든지 해당 결제를 오해하고 오해를 제출할 수 있습니다 (상태가 잘못되었음을 증명하는). 이 오해는 검증 가능합니다. 방금 말했듯이 오프체인 거래와 행동마다 양쪽의 서명이 필요하며, 타임스탬프가 첨부됩니다. 따라서 의심 제기자가 제시한 부정 증거가 서명 및 **이전 업데이트보다 더 나은 타임스탬프를 보여주면,** 이는 검증 가능한 부정 증거가 됩니다. 이 증거는 최신 상태가 되고, 이전에 제출한 상태의 사람이 스테이킹한 코인이 공제됩니다.

채널 프로젝트:

비트코인의 라이트닝 네트워크 (Lightning Network)

장단점:

+장점:

1) 채널은 주로 고빈도, 소액 지불을 대상으로 합니다.

2) 상당한 양의 거래 시간과 비용을 절약합니다. 특히 거래 비용 측면에서, 채널 생성에는 초기 비용이 들지만 한 번 배포되면 채널 내 각 상태 업데이트는 매우 저렴합니다. 온체인에는 사실상 두 거래만 기록됩니다.

3) SV (상태 유효성)은 부정 증거를 통해 잘 보호될 수 있습니다.

4) 상태 채널은 강력한 개인 정보 보호 기능을 갖추고 있습니다 - 모든 것이 채널 내에서 발생하기 때문에 공개적으로 방송되고 블록체인에 기록되는 것이 아니며, 전송을 열거나 닫을 때만 공개되어야 합니다. 그러나 사이드체인 시스템에서는 각 전송이 사이드체인에 발행되고, 그 후 사이드체인의 각 참여자가 수신합니다.

5) 상태 채널은 즉각적인 최종 결정성을 갖습니다 - 즉, 두 당사자가 상태 업데이트에 서명하면 상태가 종료된 것으로 간주됩니다.

-단점:

1) 인출이 느리며, 부정 행위 증명이 필요하여 출금에 1주일이 소요됩니다

2) 가끔 상대방에게 송금하는 사용자의 경우, 채널을 생성하고 결제하는 데 필요한 시간과 비용이 상당히 높습니다. 다중 서명 계약을 생성하고 서명하고 심사 프로세스를 설계해야 하기 때문에 사용이 불편합니다...

3) 오픈 참여를 지원하지 않습니다. 아직 참여하지 않은 사람에게 오프체인 자금을 보낼 수 없습니다

4) TPS는 일반적이며, 소수 참여자에게 더 적합하며 대규모 복잡 거래에 대한 성능은 따라잡지 못합니다.

5) 스마트 계약을 지원하지 않으며 결국 체인이 아닙니다.

6) 상태 채널은 모든 참여자가 100% 온라인이어야 하며, 참여자가 중간에 나가면 보증금 토큰이 공제됩니다.

7) 채널은 명확한 논리 소유자가없는 객체(예: Uniswap)를 나타내는 데 사용할 수 없습니다. 따라서 채널은 이미 정의된 참여자 집합을 갖는 응용 프로그램에만 적합하며 참여자를 추가하거나 제거할 수 있지만 매번 계약을 변경해야 합니다.

B. Plasma

채널의 "대규모, 대액 및 복잡한 거래를 지원하지 못하는" 제한으로 인해 Plasma 솔루션이 출현했습니다. 이것은 측면 체인의 일부 디자인을 결합하여 임의의 대상에게 자산을 전송하는 문제를 해결하고 동시에 TPS를 보장할 수 있습니다. 사실, Layer2 솔루션에 대한 연구가 개발자들에의 의해 시작된 후 장시간 동안 Plasma는 일단 "정답"로 여겨졌습니다.

그러나 이후에 일부 결함으로 인해 Layer 2에 대체되었으며, 여기에 간단히 설명하겠습니다:

Plasma는 독립된 블록체인이며, 초기 디자인은 기본적으로 측면 체인의 기능을 유지하고 오프체인 거래를 통해 확장할 수 있으며, 동시에 측면 체인의 안전성 문제를 어느 정도 해결할 수 있습니다(즉, 하위 체인이 공격당할 때 하위 체인에 저장된 자산은 항상 안전합니다). 따라서 측면 체인과 가장 큰 차이점은 2가지 입니다:

1）사이드체인은 다리를 통해 메인 체인과 자산을 교환하지만, 사이드체인의 안전성은 자체 합의 메커니즘에 의존합니다. 또한 사이드체인은 주로 메인 네트워크보다 훨씬 작습니다. 그러나 플라즈마는 자체의 각 블록의 상태 정보를 이더리움 메인 넷에 블록 루트로 발행합니다. 따라서 이더리움 메인 넷에서는 플라즈마 체인의 상태 정보를 확인할 수 있습니다 (다만 서브 체인의 구체적인 거래 데이터 저장은 사용자가 직접 다운로드하여 보관해야 합니다. 이더리움 메인 체인은이 프로세스에서 확인자 역할을 맡고 있으며 확인자 역할은 아니기 때문에 보안 수준이 낮습니다). 따라서 Plasma 체인은 합쳐져서 "자식" 체인이라고도 불립니다. 이는 본질적으로 "부모" 체인인 이더리움 체인의 작은 복제본이기 때문입니다. 이는 주요 체인의 일부 보안을 상속했음을 의미하며, 따라서 레이어2 솔루션에 속합니다.

2）플라즈마에서는 스마트 계약을 지원하지 않으며, 기본 토큰 이체, 교환 및 기타 일부 거래 유형만 지원합니다.

・ "체인 내 체인" 무한 생성:

각 Plasma는 무한히 많은 하위 체인을 생성할 수 있으며, 이는 부모 체인의 작업 부하를 줄이기 위한 것입니다. 각 하위 체인에는 "운영자(Operator)"라고 불리는 역할이 있습니다.

・ 운영자의 주기적인 "상태 커밋먼트":

모든 오프체인 거래는 먼저 하위 체인의 운영자에게 집계되고, 그런 다음 (하위 체인이 메인체인으로 다시 고정되어야 하므로) 운영자는 주기적으로 하위 체인의 계산 결과를 요약하여 머클 트리 형태로 압축 한 블록 루트를 생성하고, 마지막으로 블록 루트를 메인 체인으로 제출하여 상태를 기록합니다. 이를 "주기적인 상태 커밋먼트"라고 합니다. 이 방법을 통해 두 번의 제출 기간 동안 하위 체인에서 얼마나 많은 거래가 발생했던 상관없이, 하위 체인은 트랜잭션 실행으로 발생한 상태 정보를 메인 체인에 제출합니다. 그러나 거래 데이터는 메인 체인에 제출되지 않습니다.

・ 입구 - 메인넷 스마트 계약:

사이드체인과 마찬가지로, Plasma는 이더리움 상에서 실행되는 주요 스마트 계약을 사용하여 사용자의 입구와 탈출을 처리합니다. 사용자는 메인 계약에 ETH 또는 모든 ERC-20 토큰을 예치해야 합니다. 예치를 모니터링하는 Plasma 운영자는 사용자의 초기 예치와 동일한 금액을 다시 생성하고, 해당 금액을 사용자의 Plasma 체인 주소로 송금합니다.

・ 탈퇴 - 부정행위 증명:

그런 다음 플라즈마 체인 출시 시, 즉 인출할 때, 플라즈마는 이전에 언급한 "도전 기간"을 도입하여 부정행위 증명을 통해 불성실한 행위를 처벌하고 상태의 유효성을 보장했습니다. 해당 메인 스마트 계약은 또한 상태 약속(앞에서 설명한 것)을 추적하고 부정행위 증명을 통해 불성실한 행위를 처벌했습니다. "부정행위 증명"이라는 용어는 누구든지 이 도전 기간(보통 7일 이상) 동안 마크렬 트리 검증을 통해 사용자 자산의 탈퇴가 불법임을 증명할 수 있다는 뜻입니다.

RJ가 그림 그림

・ 상태 루트 State Root:

먼저 방금 언급한대로 Plasma는 메인 체인에 (또는 상호 연결된 일련의) 스마트 계약을 보유하고 있으며 플라즈마 서브 체인의 상태 기록을 유지합니다. 이 상태 기록은 사실상 Merkle Tree의 루트 노드에 저장된 해시 값으로서 이 해시 값은 상태 루트라고합니다.

구체적으로 설명하면: Merkle Tree(이진 트리)는 이전에 올려 놓았던 계정 상태 정보가 리롹 업 레이어의 잎에 기록되어 있습니다.

각 상태 정보 쌍(예: 상태1/상태2)에 대해 우리는 어떤 해시 함수를 기반으로 유일한 해시 값(예: Hash(1,2))을 계산하여 이 두 잎이있는 부모 노드를 찾을 수 있으며, 계층별로 계속해서 최종적으로 루트 노드에 저장된 해시 값을 얻을 수 있습니다. : 해시 값의 계산 방식은 알 필요가 없습니다. 몇 가지 사실만 기억해 두면 됩니다.

1) 어떤 상태 변경이든지 Root 해시가 변경됩니다.

2) 두 개의 트리의 루트 해시 값이 동일하면, 그들의 리프 노드에 저장된 정보가 완전히 일치함을 의미합니다 (따라서 두 루트 노드 해시 값만 비교하여 기저 상태 정보의 일관성을 확인할 수 있음).

3) 루트 노드의 해시 값과 인접 해시 값을 다운로드하여, 해당 상태 정보가 이 해시 트리에 존재하는지 확인할 수 있습니다.

RJ가 그림 작성

롤업에서 거래가 발생할 때는 새로운 상태 루트가 생성됩니다. 이때 어떤 어떤 서브 체인의 사용자는 자신이 서브 체인에 다운로드한 거래 정보를 기반으로, 새로운 상태 루트가 올바른지 비교하고 증명할 수 있습니다. (앞에서 말했듯이, 기록된 거래/리프 노드가 완전히 동일하면 루트 해시 값도 동일할 것입니다.

자신들의 자금을 완전히 안전하게 보호하기 위해 사용자(잠재적인 "검증자"도 동일)들은 정기적으로 플라즈마 체인을 관찰하여 체인 상의 거래 정보를 기록해야 합니다. 이는 플라즈마 MVP 스마트 계약 설정 매개변수에 따라 몇 일마다 한 번은 실행해야 하며, 소프트웨어가 예상대로 작동하는지 확인해야 합니다. 사용자는 몇 일마다 이 소프트웨어를 실행해야 하지만, 구체적인 시간은 Plasma MVP 스마트 계약 설정 매개변수에 따라 달라집니다.

플라즈마 체인이 정상 작동하는 경우 사용자는 추가 조치를 취할 필요가 없습니다. 하지만, 돌이킬 수 없는 오류가 발생하는 경우(매우 희박한 사태이길 바랍니다), 사용자의 지갑은 자동으로 Plasma 체인에서 자금을 인출하기 시작할 것입니다. 이 자동 출금은 사용자의 자금이 안전하게 보호되며, 악의적인 운영자가 자금을 스틸하려고 시도할 때에도 그러합니다.

・데이터 부재:

그러나 플라즈마에는 중대한 문제가 있습니다. 그것은 데이터 부재성입니다. 사기 증명은 사용자의 부정을 효과적으로 방지하며, 최소한의 한 명이라도 성실한 노드가 있으면 체인 안전성을 보장할 수 있습니다. 그러나 운영자가 부정을 저지르면서 동시에 사용자/검증자가 진위를 증명할 수 있는 관련 거래 정보를 갖고 있지 않다면 어떨까요? 사용자가 사기 증명을 제출할 수 있는 전제는 사용자가 스스로 서브 체인의 거래 데이터를 기록했고 운영자가 모든 실제 거래 데이터를 주 체인에 제출했을 때이므로, 운영자가 부정한 데이터를 제출할 때 관련 정보를 숨긴다면 네트워크 사용자는 부정 거래를 증명할 수 있는 실제 정보를 얻을 수 없게 됩니다.

・대규모 퇴출:

Plasma 계획에서는 "운영자의 악의" 문제를 효과적으로 예방할 수 없기 때문에 해결 방법을 모색해야 했습니다. Plasma는 "대규모 퇴출" 방안을 설계했지만, 이 방안은 이더리움 네트워크 전체의 혼잡을 유발할 수도 있습니다...

Plasma 프로젝트:

Matic은 초기부터 Plasma를 사용했으며, 이후 블록체인 연구자들은 데이터 가용성 문제를 발견하게 되었고(이에 대해 후속 보고서에서 자세히 논의할 예정입니다), 이로 인해 Plasma는 다른 해결책으로 대체되었습니다. 이름이 변경된 이후, Polygon 프로젝트는 종합적이고 전방향적인 확장 솔루션으로 변모했습니다.

장단점:

+점:

1) 고 처리량 제공

2) 각 거래의 저렴한 비용

3) 임의의 사용자 간 거래에 적합합니다. 사용자는 자산을 Plasma 밖으로 보낼 수 있으며, 수취인은 언제든지 수령 증거를 가지고 Plasma로 돌아와 인출할 수 있습니다. 두 사람이 모두 Plasma 체인에 거래를 했다면 각 사용자에게 추가 비용이 발생하지 않습니다. 따라서 Plasma는 주체 체인과 관련이 없는 특정 use case에 적합합니다. 기업을 포함한 누구나 Plasma 스마트 계약을 사용자 정의하여 다양한 환경에서 작동하는 확장 가능한 인프라를 제공할 수 있습니다.

4) 채널과 달리 자금을 미리 잠그는 것이 필요하지 않습니다.

5) 보안 수준이 높으며, Plasma의 보안은 어느 정도로 주 체인에 의존합니다. (투기증명) sidechain의 validator는 정기적으로 상태 루트를 주 체인에 제출하지만, 주 체인에서는 확인하지 않고, 누구든지 일주일 안에 이의를 제기하고 투기증명을 제출할 수 있습니다. 이를 통해 SV 상태의 유효성을 보장합니다.

-ve:

1）스마트 계약을 실행할 수 없음. 플라즈마는 기본적인 토큰 이전, 교환 및 기타 일부 트랜잭션 유형을 지원합니다.

2）고정된 제출 주기가 있어 주기 내에 지불하면 지불이 확인되지 않고 주기가 끝날 때까지 기다려야 합니다.

3）인출이 느리며 일반적으로 7일이 걸리며 논란 및 부정적인 증거를 제출할 시간을 제공합니다.

4）자금 안전을 보장하기 위해 네트워크를 정기적으로 확인해야 하거나 다른 사람에게 이 책임을 위임해야 합니다.

5）데이터를 저장하고 요청에 따라 서비스를 제공하기 위해 하나 이상의 운영자에 의존합니다.

6）너무 많은 사용자가 동시에 철수하려고 할 때 이더리움 메인 네트워크가 혼잡해질 수 있습니다.

따라서 여기에는 Plasma와 채널의 비교가 나와 있습니다. 핵심 장점은 다음과 같습니다. 사용자는 시스템에 이전에 참여하지 않은 참가자에게 자산을 보낼 수 있으며 자본 요구 사항이 훨씬 낮습니다. 그러나 비용은 다음과 같습니다. 채널은 체인 상에 데이터가 필요하지 않습니다. 플라즈마는 한 체인이 정기적으로 해시 값을 발행하는 것을 요구합니다. 또한 플라즈마 이체는 즉시 발생하지 않습니다. 사용자는 도전 기간이 종료될 때까지 기다려야 합니다.

그러나 플라즈마 자체의 가장 큰 문제는, 비효율성을 해결하기 위해 Plasma 하위 체인이 상태 결과를 주 체인에만 주기적으로 제출한다는 것이며 모든 거래 데이터를 제출하지 않는다는 것입니다. 그러나 이렇게 함으로써 Plasma는 이더리움 메인 네트워크와 같은 수준의 신뢰를 구축하지 못하고, "데이터 유효성"을 보장하는 책임은 "운영자"가 아닌 이더리움 메인 네트워크에 떨어집니다. 그러나 운영자는 나쁜 짓을 할 동기를 가지고 있습니다.

그래서 롤업 솔루션이 나오게 되었습니다...

C. 롤업:

롤업은 현재 가장 보편적인 확장 방안으로, 기본적인 메인 체인 처리 방식과 Plasma 방식의 절충안으로 볼 수 있습니다. 롤업은 이더리움 메인 네트워크(즉, 레이어 1) 외부에서 거래를 실행하고 여러 거래를 일괄 처리한 후 그들의 상태를 다시 이더리움 메인 네트워크에 전송합니다. 그러나 다른 점은 다음과 같습니다. 1) 롤업은 거래 데이터도 주 체인에 제출합니다. 2) 롤업은 이러한 거래 데이터를 최대한 압축하고, 롤업의 특성을 기반으로 데이터 일부를 적절히 삭제하고 축소합니다. 마지막으로 제출이 주 체인에서 확인될 수 있도록 하면 됩니다. (이 두 롤업은 모두 Plasma 기반으로 하며, 거래 데이터 부분에 대한 다른 증명 방안을 제공합니다.)

따라서 Rollup은 Plasma보다 보안성이 더 높습니다. 그리고 그 핵심 장점은 상태 유효성과 데이터 가용성을 동시에 보장하는 것입니다.

Rollup은 구체적으로 어떻게 구현되었습니까?

・상태 루트(이전에 언급한 바 있음)：

먼저 Rollup은 메인 체인에 상태 기록을 유지하는 하나의 (또는 상호 연결된 일련의) 스마트 계약을 갖고 있으며, 이 상태 기록은 사실적으로 Merkle Tree의 루트 노드에 저장된 해시 값이며, 이 해시 값은 상태 루트라고합니다.

구체적인 설명: Merkle Tree(이진 트리)은 이진 트리의 잎 노드에 현재 rollup 계층의 계정 상태 정보가 기록되어 있습니다.

각 상태 정보에 대해 (예: 상태 1/상태 2), 특정 해시 함수를 기반으로 두 잎 노드의 부모 노드로 고유한 해시 값을 계산할 수 있으며, 계속해서 한 층씩 위로 진행하여 루트 노드에 저장된 해시 값을 얻을 수 있습니다. 이 과정을 통해 우리는 몇 가지 사실 만 기억하면 됩니다.

1. 어느 상태의 변화든 루트 해시의 변화를 일으킵니다.

2. 두 트리의 루트 해시 값이 동일하면, 그들의 잎 노드에 저장된 정보가 완전히 일치함을 의미합니다(따라서 두 루트 노드 해시 값을 비교함으로써 기본 상태 정보의 일치성을 확인할 수 있습니다).

3. 루트 노드 해시 값과 인접 해시 값을 확인하여 특정 상태 정보가이 해시 트리에 존재하는지 확인할 수 있습니다.

RJ가 그림 그림

・일괄 처리(Batch)（이것 또한 롤업의 훌륭한 개선 방법 중 하나입니다）：

롤업 상에서 거래가 발생할 때마다 새로운 상태 루트가 생성됩니다.

그러나 각 거래마다 서명을 하고 메인 체인에 상태 루트를 업데이트하는 것은 오히려 이러한 거래를 Layer1에서 직접 실행하는 것보다 비용이 더 많이 소요됩니다.

따라서 롤업에서 발생하는 거래는 일괄적으로 패키지되어 합산되며, 이 일괄적인 거래의 실행이 모두 완료된 후의 상태에 따라 새로운 상태 루트가 생성됩니다. 누구든지 거래를 메인 체인의 스마트 계약에 제출하려면 이 새로운 상태 루트를 계산하고, 그것을 이전 상태 루트 및 거래 데이터와 함께 제출해야 합니다.

이 패키징의 일부를 "배치"라고하며, 운영자는 배치를 롤업 계약에 제출한 후 메인 체인이 새로운 상태 루트를 올바르게 확인하고 업데이트하면 메인 체인은 최신 제출 상태 루트로 업데이트하고 롤업 내의 상태 전이 확인을 완료합니다.

따라서 롤업의 본질은 실제로 발생하는 많은 거래를 메인 체인 상에서 하나의 거래로 요약하는 것인데, 이러한 거래는 롤업 체인에서 실행되고 계산되지만 데이터는 메인 체인에 제출됩니다. 이렇게 함으로써 메인 체인의 합의와 보안을 활용하면서 실제 거래 효율을 향상시키고 거래 비용을 줄일 수 있습니다.

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

・ 압축:

이 두 가지 기술 솔루션은 확장성을 실현할 수 있으며, 핵심은 거래 데이터의 압축과 패키징입니다(이전에 Rollup의 큰 개선 사항 중 하나는 거래 데이터를 체인 상에 올렸다는 것을 언급했습니다. 따라서 "압축"은 이 부분을 대상으로 합니다). 이것은 이더리움의 블록 가스 제한이 한계가 있기 때문에 발생합니다. 압축된 거래가 작을수록 주 체인에 제출할 수 있는 거래가 많아지고 수수료가 낮아집니다. 그렇다면 어떻게 이러한 효과를 달성할 수 있을까요?

다음은 Vitalik이 그의 글에서 설명한 zk의 압축 모드 중 하나로, 우리가 이해하는 데 도움이 되는 예시입니다:

이더리움 주 체인에서 간단한 거래(예: ETH 전송)는 일반적으로 약 112바이트를 사용합니다. 그러나 zk-Rollup을 통해 ETH를 보내면 약 12바이트로 줄일 수 있습니다.

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

이러한 압축 효과를 얻기 위해, 보다 간단하고 고급스러운 인코딩이 채택되었을 뿐만 아니라 몇 가지 교묘한 압축 기술도 있습니다.

이 차트는 매우 흥미로운데, 롤업을 고려하지 않으면 일반적으로 이더리움 네트워크 상의 거래는 다음과 같은 매개변수를 포함합니다:

Nonce: 이 매개변수의 목적은 재생 방지입니다. 한 계정의 현재 nonce가 5이면, 해당 계정에서의 다음 거래가 처리된 후 계정의 nonce가 6으로 증가합니다. 보통 nonce는 몇 천에서 몇 백만까지 일반적으로 존재하지만 RLP 인코딩을 통해 바이트를 동적으로 줄일 수 있으므로 이더리움 네트워크에서 nonce는 대략 3 바이트 정도입니다.

Gasprice: 10의 -18승을 단위로 하는 수이며, RL 인코딩이기도 합니다. 대략 8바이트 정도입니다.

Gas: 이 부분은 투입할 가스의 수를 의미합니다. 일반적으로 많지 않습니다. 일반적으로 이더리움의 한 블록의 가스 상한은 2천만 개의 가스를 허용합니다. 일반적으로 전송 거래의 가스는 약 2만 개, 계약 호출은 10만-20만 개 정도이며 많아봐야 수십만 개 정도입니다. 그래서 이 부분은 평균적으로 약 3 바이트 정도입니다.

To: 이더리움 주소의 길이는 대략 21바이트이며, 이더리움 주소의 범위는 매우 넓습니다.

Value: 거래 시 송금하는 금액을 나타냅니다. 많은 경우에는 계약 호출 시 value가 0이며, 왜냐하면 계약에 돈을 보내야 할 필요가 없기 때문입니다. 하지만 예를 들어 5 ETH를 너에게 전송한다면 value는 값을 가집니다. 단위 또한 10의 -18승이며, RLP 인코딩을 사용하며 약 9바이트 정도입니다.

Signature: 서명은 상대적으로 고정되어 약 68바이트 정도입니다.

그래서 총계하면, 한 개의 ETH 거래는 대략 112바이트입니다. 롤업은 L2로 가는 것이므로 완전한 정보를 전달할 수 있다면, L2 솔루션은 사용자 정의 형식을 취할 수 있습니다. 그러나 이러한 정보는 선택하고 압축할 수 있습니다. 예를 들어:

Nonce: 롤업에서 nonce를 완전히 생략할 수 있습니다. 완전히 이전 상태에서 nonce를 복구할 수 있기 때문입니다.

GasPrice: 각 배치에서 고정 비용 수준을 설정하거나 심지어 gas 지불을 완전히 집계 프로토콜 외부로 이동하고 거래자가 채널을 통해 배치 생성자에게 수수료를 지불하도록 할 수 있습니다.

Gas：배치(batch) 수준에서 가스 한도를 설정할 수 있으며 특정 값을 선택할 수 있습니다.

To：Merkle Tree의 색인을 사용하여 20 바이트 주소를 대체할 수 있습니다 (예: 트리에 추가된 주소가 4527번째인 경우, 우리는 단순히 "4527" 인덱스를 사용하여 해당 주소를 참조할 수 있습니다). 이렇게 하면 4 바이트로 제한됩니다.

Value：금액의 단위를 변경하거나 다른 기술을 사용하여 저장할 수 있습니다.

Signature：BLS 집합 서명을 사용하여 여러 서명을 하나로 통합할 수 있습니다. 그런 다음 전체 메시지 배치에 대한 서명을 일괄적으로 확인할 수 있습니다. 각 블록에서 확인할 수 있는 집합 서명의 수는 100으로 제한되기 때문에 100 개의 서명이 포함된 대규모 배치도 하나의 서명으로 집합화할 수 있습니다.

최종적으로 약 12 바이트 정도를 절약할 수 있습니다. 사실 상 정확도가 제한되지만 정보 범위는 동일하며 거의 완전한 정보를 표현합니다. 이것이 롤업이 확장되는 이유입니다. 그러나 이런 확장의 주된 원인은 메인 체인에는 calldata에 한도가 있기 때문입니다. calldata는 각 바이트가 메인 네트워크에서 약간의 가스를 소비하므로 메인 체인에서 하나의 블록 당 총 가스 양에 제한이 있습니다. 따라서 calldata에 포함될 수 있는 총 바이트 수가 제한됩니다.

이러한 압축 기술은 롤업의 확장에 중요합니다. 거래 데이터를 압축하지 않으면 롤업은 메인 체인을 기반으로 대략 10 배의 효율성 향상만 가능할 것입니다. 그러나 이러한 압축 기술이 있어야만 100배 이상의 압축 효율을 달성할 수 있습니다.

Data availability ：

제출된 정보가 정확하고 사용 가능한지 확인하는 방법

롤업과 플라즈마의 주요한 차이점은 그것도 주요 체인 상에 거래 데이터를 제출하여 누구나 확인할 수 있도록 보장한다는 것입니다. 이제 제출된 정보가 정확하고 사용 가능한지 확인하는 방법에 대해 이야기하겠습니다.

이 문제에 대해 대체로 두 가지 해결책이 있으며 각각의 해결책에 따라 롤업은 Optimistic rollup 낙관적 롤업과 Zero-knowledge (ZK) rollup 제로 지식 롤업으로 나뉩니다.

a）옵티미스틱 롤업 이름에서 알 수 있 듯이, 그들은 모든 거래가 유효하다고 낙관적으로 가정하고 초기 증명 없이 일괄 처리를 제출합니다. 누구든지 도전 기간 동안 데이터가 잘못되었음을 감지하고 입증할 수 있습니다.

RJ이 그림을 그림

일괄 처리가 사기 행위로 입증되면, 옵티미스틱 롤업은 사기 증명을 실행하고 이더리움 메인 체인의 사용 가능한 데이터를 활용하여 올바른 거래 계산을 수행합니다.

옵티미스틱 롤업 내의 사기 증명 구축을 설명하는 데 이 그림을 사용할 수도 있습니다.

일괄 처리에는 전 상태 루트, 후 상태 루트 및 거래 정보가 포함됩니다.

전 상태 루트에 따라 완전한 Merkle Tree를 구축할 수 있습니다.

거래 정보에 따라 일괄 처리에 제출된 거래를 시뮬레이션하여 새 계정 상태를 얻고 새 Merkle Tree를 얻으며 새 상태 루트를 얻을 수 있습니다.

이전 단계에서 얻은 상태 루트와 일괄 처리 내 상태 룹을 비교하여 일괄 처리의 정확성을 확인합니다.

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

악용자들을 제지하기 위해, 일반적으로 제출자는 자산을 스스로 보증해야 합니다. 그의 제출이 잘못된 것으로 입증되면, 일부 보증금이 벌금으로 공제됩니다. 동시에, 해당 사기 증거를 제출한 확인자는 공제된 보증금을 받게 되어, 감시하고 사기 증거를 제출하는 행위를 장려합니다.

OR와 Plasma를 비교하면 유사성을 발견할 수 있습니다. 두 가지 모두가 사기 증거 메커니즘을 사용하며, OR이 주 체인에 제출하는 것을 감시하기 위해 확인자의 역할이 필요합니다. 그러나 OR은 동시에 주 체인에 거래 데이터를 제출하므로, OR의 확인자들은 OR의 거래를 기록해두지 않아도 됩니다.

RJ가 그린 것

장단점:

+면:

1) 높은 처리량을 제공합니다

2) 낮은 거래 비용

3) 롤업된 거래 데이터가 1차 체인에 저장되어 투명성, 보안, 검열 저항 및 탈중앙화가 향상되었습니다. 신뢰성이나 믿음을 희생하지 않고 확장성이 크게 향상되었습니다.

4) 낙관적 롤업의 부정 행위 증명은 신뢰할 수 있는 최종성, 상태의 유효성을 보증하며 정직한 소수가 체인을 보호하도록 합니다 (이론적으로 정직한 노드가 하나라도 있다면 전체 체인의 보안을 보장할 수 있음).

5) 낙관적 롤업은 또한 거래 데이터를 메인넷에 보내어 데이터의 가용성을 보장합니다.

6) EVM 및 Solidity와 호환되므로 개발자는 기존 도구를 사용하여 이더리움 원본 스마트 계약을 집계하거나 새로운 dapp을 만들 수 있습니다.

-면:

1) 출금 속도가 느리며 일반적으로 7 일이 소요되어 이의 제기 및 부정행위 증명을 허용합니다.

2) 보안 모델은 적어도 한 명의 성실한 노드가 집계 거래를 실행하고 부정행위 증명을 제출하여 무효 상태 전이에 이의를 제기하도록 의존합니다.

3) 낙관적 롤업은 모든 거래 데이터를 체인 상에 공개해야 하며 일정한 비용이 필요합니다.

낙관주의적 롤업 프로젝트:

b) 또 다른 종류의 롤업 솔루션은 제로지식 롤업 (ZK 롤업)

먼저 제로지식 증명 ZKP가 무엇인지 말해 보겠습니다.

제로지식 증명(ZKP)은 현대 암호학의 중요한 부분으로, 증명자가 유용한 정보를 제시하지 않고도 검증자가 어떤 주장이 옳다고 믿을 수 있도록 하는 것을 말합니다.

증명자는 검증자에게 자신이 특정 메시지를 알고 있거나 소유하고 있다는 것을 입증하지만, 증명 과정에서는 증명해야 하는 메시지에 대한 어떤 정보도 검증자에게 누설되지 않습니다. 간단히 말해,

증명자는 증명하려는 것을 증명하면서, 동시에 검증자에게 공개하는 정보는 "제로"입니다. 예: 스도쿠

・완전성

・신뢰성

・제로지식성

낙관적 롤업과 달리 ZK 롤업은 제출자에게 배치 제출 시 거래 데이터와 post/이전 상태 루트 외에도 "유효성 증명"을 제공해야 합니다. 유효성 증명이 메인넷 롤업 스마트 계약에 제출되면 누구나 해당 ZK 롤업 레이어의 특정 배치에 대한 거래가 올바른지 확인할 수 있습니다. 증명은 배치를 제출한 후 몇 분 후에 완료되며, 성공적인 검증 후 메인 체인 롤업 스마트 계약은 상태 루트를 제출된 최신 데이터로 업데이트합니다. 이는 사실상 검증자의 역할을 건너뛰고 제출 동시에 검증을 완료하는 것과 동일합니다.

이는 다음을 의미합니다. 1. zk 롤업은 검증자가 데이터를 유지하지 않고 부정행위 증거를 제출하는 도전 기간 단계가 생략되었습니다(아래 그림 참조)；2. 제출 후 7-14일을 기다리지 않아도 됩니다. 따라서 다른 L2 솔루션보다 거래 속도가 훨씬 빠릅니다.

RJ가 그림을 그렸습니다

현재 시장에서는 두 가지 종류의 제로지식 증명 솔루션이 있습니다.

I. zk-SNARK(Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)는 간결한 비대화형 지식 주장의 약어입니다. 이 솔루션의 특징은 간결함입니다. 즉, 검증 프로세스에 데이터 전송이 많이 포함되지 않으며 검증 알고리즘이 간단하므로 검증 시간은 연산 처리량에 비례하여 기하급수적으로 증가하지 않습니다.

II. zk-STARK(Scalable Transparent Argument of Knowledge)은 스너크의 대체 버전으로 만들어진 확장 가능한 투명 지식 주장입니다. SNARK의 간결한 'S'와 달리 STARK의 'S'는 확장 가능性을 의미합니다. 주요 기능은 STARK 증명 생성 시간이 계산 복잡성과 거의 비례하여 선형 관계를 보이며, 증명 검증 시간 복잡성은 계산 복잡성의 훨씬 작습니다. 즉, STARK의 확장 가능성이 향상되어도 증명 복잉이 증가하지 않습니다.

그러나 제로 지식 증명 부분은 매우 복잡한 기술과 암호학 개념이 관련되어 있기 때문에 나중에 따로 공유할 수 있도록 남겨두겠습니다. 오늘 여기서는 간단히 말씀드리겠습니다. 구체적인 세부 내용에는 들어가지 않겠습니다.

요약하면, ZK 롤업이 특유한 중요한 압축 기술은 다음과 같습니다:

1. 생성된 증명의 크기가 증명 콘텐츠의 크기보다 훨씬 작습니다(따라서 op가 메인넷에 업로드되는 바이트보다 훨씬 작습니다).

2. 트랜잭션의 일부가 상태 업데이트와 무관하고 검증에만 사용되는 경우 해당 부분을 체인 밖으로 이동하여 바이트를 줄일 수 있습니다. 그러나 이는 optimistic 롤업에서는 할 수 없습니다. 왜냐하면 해당 데이터는 나중에 부정 증명을 확인해야 하기 때문에 여전히 체인에 포함되어야 합니다(zk는 도전 기간 및 부정 증명이 없어도 됨).

그러나 zk의 도전은 zk 증명을 생성하고 검증하는 것 자체에 매우 방대하고 복잡한 계산이 필요하다는 점입니다. 이것이 현재 ZK-Rollup의 연구 및 실제 적용이 매우 느린 이유 중 하나이기도 합니다. 또한 기술적 복잡성 때문에 위에서 언급한 프로세스를 수행하는 데 어떤 언어, 컴파일 환경, 가상 머신, 명령 집합도 마음대로 지원할 수 없으며 추가적인 조정이 필요합니다. 이로 인해 zk 프로젝트가 원래부터 EVM과 매우 호환되기 어렵다는 것도 있습니다(이 부분에 대해서도 나중에 zk에 대해 자세히 이야기할 예정이며 별도로 다룰 예정입니다).

여기 @W3.Hitchhiker 팀이 수행한 수수료 및 TPS 비교가 있습니다:

https://w3hitchhiker.mirror.xyz/7dwD76ZZIlR7ep731K6y9vTTuXGHOojxWSnkXKzqPzI

장단점:

+면:

1) 유효성 증명은 체인 상 거래의 정확성을 보장합니다.

2) 검증자 작업 및 챌린지 기간이 생략되었기 때문에 L1에서 유효성 증명을 검증하면 상태 업데이트가 승인되어 더 빠른 거래 확정을 제공합니다. (추가 7-14일을 기다릴 필요가 없음)

3) OR의 데이터 가용성은 경제학에 기반합니다. OR이 잘 작동하려면 합리적인 인센티브 메커니즘이 설계되어야 하며, 이는 여러 메인 체인 검증자가 제출자를 지속적으로 감시하고 부정증명을 제출하기 위해 준비되도록 격려합니다. 반면 zk의 데이터 가용성은 암호학과 코드에 의존합니다.

4) 보안은 메인 네트워크의 안전성과 합의에 의존합니다. 체인 내 상태를 복구하는 데 필요한 데이터가 모두 L1에 저장되어 있기 때문에 안전성, 검열 저항성 및 분권화가 보장됩니다.

5) 더 효율적인 데이터 압축이 이더리움에 게시된 calldata 비용을 낮추는 데 도움이 되며 사용자 집계 비용을 최소화합니다. 현재 가장 강력한 압축 기능 및 효율성을 가지고 있는 방법에 속합니다.

6) 따라서 사용자 거래 수수료도 낮습니다.

-면:

1) 유효성 증명에 필요한 계산 양이 많고 복잡도가 높기 때문에 개발 속도가 느립니다.

2) 따라서 응용 프로그램이 널리 사용되지 않습니다. op와 같이 많은 제안 및 반복이 없습니다.

3) 현재 이더리움 가상 머신 (EVM)을 지원하기 어려움으로 스마트 계약, DeFi 프로토콜 등 탈중앙화 애플리케이션을 운영하는 데 어려움이 있습니다.

4) 하드웨어 측면의 중앙화 리스크. 유효성 증명을 생성하는 데는 전용 하드웨어가 필요하며, 하드웨어 독점은 체인을 중앙 집중적으로 통제할 수 있습니다.

ZK Roll-Up 프로젝트:

데이터 출처: https://l2beat.com/scaling/tvl/, 2022년 9월 22일

롤업 요약:

이제 Roll-Up이 Plasma를 대체하는 이유를 이해할 수 있습니다:

1) 효율성 - zk-rollup은 온체인 트랜잭션을 처리하는 유효성 증명을 생성합니다. 이로써 운영자가 데이터를 패키징하고 "상태 커밋"을 게시하고 사용자 사기 증명을 제출하는 과정을 건너뛰어 도전 기간 및 철회 메커니즘이 필요하지 않게 됩니다. 이는 또한 사용자가 자금을 보호하기 위해 주기적으로 체인을 관찰할 필요가 없다는 것을 의미합니다.

2) 스마트 계약 지원 - Plasma의 또 다른 문제는 이더리움 스마트 계약 실행을 지원할 수 없다는 것입니다. Optimistic roll-up은 이더리움 가상 머신과 호환되며, 현재 많은 zk 프로젝트(zkSync, StarkWare 등)도 zkEVM의 구현을 추진하고 있습니다. 이로써 보다 이상적이고 안전하며 유용한 탈중앙화 확장 방안이 됩니다.

데이터 불가용성 - 앞서 언급했듯이, Plasma는 데이터 가용성 문제가 있습니다. 악의적인 운영자가 Plasma 체인에 잘못된 데이터를 제출하면 사용자는 문제를 제기하고 사기 증명을 제출할 수 없습니다. 롤업은 운영자가 이더리움 상에 트랜잭션 데이터를 게시하도록 강제함으로써 이 문제를 해결하며 누구나 체인 상태를 확인하고 필요할 때 사기 증명을 작성할 수 있습니다.

3) 대규모 이탈 문제 - ZK 롤업과 낙관적 롤업은 블라디미르와 Plasma의 대규모 이탈 문제를 각각 다른 방식으로 해결했습니다. 예를 들어, ZK 롤업의 암호화 메커니즘은 운영자가 어떠한 상황에서도 사용자 자금을 훔치지 못하도록 보장합니다.

마찬가지로, 낙관적 롤업은 인출에 지연 기간을 부여하여 누구든지 도전을 제기하고 악의적 인출 요청을 방지할 수 있습니다. 이는 Plasma와 유사하지만 다른 점은 유효성 검사자가 사기 증거를 생성하는 데 필요한 데이터에 액세스할 수 있다는 것입니다. 따라서 롤업 방식은 주요 네트워크를 손상시킬 수 있는 "대규모 이탈"을 포함하지 않습니다.

이 몇 년 동안 블라디미르는 또한 미래의 이더리움 발전 도상이 롤업을 중심으로 하고, 기본 체인이 블록의 데이터 가용성을 보장하며, 롤업이 블록의 확장성과 유효성을 보장한다고 강조해 왔습니다.

그러나...

layer2로 대규모 이동이 진행되면서, 압축 능력이 강력한 롤업이라도 결국은 동일한 확장성 문제로 돌아갈 것입니다 - 롤업 거래 데이터는 여전히 모든 풀 노드로 전파되어야 하며, 확장성은 여전히 이더리움의 데이터 처리 능력에 제한을 받게 됩니다.

기본 체인에 비해, 낙관적 롤업은 25배의 확장성 업그레이드를 달성할 수 있고, zk 롤업은 100배의 확장성을 달성할 수 있으며, 약 3000 TPS를 실현할 수 있습니다.

롤업 방식이 제공하는 것은 선형적인 확장성 증가이며, 지수적이 아닙니다. 그렇다면 성능을 보장하면서도 지수적인 확장성 증가를 제공하는 방법은 없을까요?

따라서 StarkWare 팀은 Validium 솔루션을 개척했습니다. 이는 초당 2~3만 거래 처리율을 달성할 수 있는 오프체인 스케일링 솔루션입니다.

D. Validium 체인

이는 ZK 롤업과 유사하게 작동하지만, 오프체인에서 데이터 가용성을 보장하는 차이가 있습니다. 이는 이더리움의 데이터 처리 능력에 영향을 받지 않아 스케일링, 거래 속도 향상, 사용자 비용 감소(발행 비용 calldata가 낮음) 등이 가능합니다.

・예금 및 인출:

예금 및 인출도 롤업과 유사하며, 사용자의 예금 및 인출은 이더리움 상의 스마트 계약에 의해 제어됩니다. 사용자는 이더리움 메인 체인 상의 스마트 계약에 이더리움(또는 ERC 호환 토큰)을 예금함으로써 Validium 체인 상에서 동일한 금액의 토큰을 생성할 수 있습니다.

인출의 경우, Validium 사용자는 인출 트랜잭션을 운영자에 제출합니다. Validium 체인 상의 자산은 출시 이전에도 소멸됩니다. 일괄 처리의 유효성 증명이 검증되면, 사용자는 머클 증명을 제공하여 메인 계약을 호출하여 인출할 수 있습니다. 따라서 ZK 롤업과 마찬가지로 Validium은 거의 실시간으로 인출을 제공합니다.

・Batch 일괄 처리:

롤업과 유사하게, 사용자는 운영자에게 트랜잭션을 제출하고, 운영자는 해당 트랜잭션을 묶어 메인 체인에 제출합니다. 일괄 처리에는 상태 루트/머클 루트와 유효성 증명이 포함됩니다. 상태 업데이트를 수행하려면, 운영자는 새로운 상태 루트(트랜잭션 실행 후)를 계산하고 이를 메인 체인 상의 스마트 계약에 제출해야 합니다. 유효성 증명이 통과되면, 새로운 상태 루트로 전환됩니다.

ZK 롤업과 달리, Validium 상의 운영자는 거래 데이터를 발행할 필요가 없습니다. 이로써 Validium은 순수한 오프체인 스케일링 프로토콜이 됩니다.

RJ가 그림

Validium의 오프체인 데이터 저장은 주요 이점이며, 이는 확장성을 더욱 향상시키고(이더리움 데이터 처리 능력 제한 없음), 거래 속도를 높이며, 사용자 비용을 낮추고(발행 비용 calldata가 더 낮음) 그리고 사용자의 개인 정보를 보호합니다. 이는 공개가 데이터에 대한 온체인 액세스를 할 수 없기 때문입니다.

데이터 가용성:

그러나, 오프체인 데이터의 가용성은 한 가지 문제를 야기시킵니다 - 만약 오퍼레이터가 악의적으로 사용자에게 오프체인 상태 데이터를 숨기고, 동시에 사용자가 거래 데이터에 액세스할 수 없다면, 사용자는 출금을 실행하기 위해 필요한 Merkle 증명을 계산할 수 없게 되므로 사용자의 자금이 동결될 수 있습니다.

아래 그림과 같이: 만약 오퍼레이터가 거래 6을 변경했다면, 거래 1의 소유자는 노드 해시(5,6,7,8) 정보가 누락되어 증명 프로세스를 제공할 수 없게 되어 계정 소유권을 증명할 수 없습니다.

(약간 plasma보다 나은 것 같습니다. plasma 계획에서, 오퍼레이터가 악의적인 경우 사용자 자금을 훔치는 것이 가능하지만, validium에서는 사기 증명이 아닌 유효성 증명을 사용하기 때문에, 오퍼레이터가 데이터를 숨긴 가장 최악의 경우는 사용자 자금을 동결시켜 출금할 수 없게 만드는 것입니다...)

RJ 작성

따라서 Validium은 사용자가 필요할 때 오프체인 거래 데이터에 액세스할 수 있도록 보장하기 위해 추가적인 오프체인 데이터 관리 메커니즘을 채택해야 합니다.

Validium의 오프체인 데이터 가용성 관리 방법은 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 일부는 신뢰되는 당사자에 의존하여 오프체인 데이터를 저장하고, 다른 일부는 임의로 선정된 검증자를 활용하여 작업을 완료합니다.

첫 번째 유형: 데이터 가용성 위원회 (DAC)

이 문제를 해결하기 위해 StarkWare은 사용자가 운영자에 대한 신뢰를 갖지 않아도 되게 하는 데이터 가용성 위원회(DAC)의 개념을 제안했습니다.

신뢰된 엔티티 그룹(데이터 가용성 위원회라 불림)이 지정되어 오프체인 데이터 복사본을 저장하고, 사용자의 인출 요청에 대해 운영자가 서비스를 제공하지 않는 긴급 상황에서 해당 데이터(오프체인 데이터 복사본)를 공개적으로 액세스할 수 있도록 합니다. 회원 수가 적기 때문에 DAC는 더 쉽게 시행 가능하며, 더 적은 협조가 필요하지만 중앙집중화 위험이 따릅니다.

직접 탈중앙화, 운영자를 통과할 필요 없음.

긴급 상황에서 메인 네트워크 상의 애플리케이션 스마트 계약(ASC)은 더 이상 새로운 상태 업데이트를 수용하지 않고, 최신 상태에 대한 Merkle 증명을 제공할 수 있는 사용자만 자금을 직접 인출할 수 있게 합니다. 즉, 사용자는 운영자를 경유할 필요 없이 직접 메인 계약의 인출 기능을 호출하여 자금을 회수할 수 있습니다.

여전히 제로 지식 증명을 사용하므로 잘못된 상태를 브로드캐스트할 위험이 없습니다.

그러나 사용자는 DAC를 신뢰해야 하며, 필요 시 데이터(예: Merkle 증명 생성에 사용되는)를 제공할 수 있어야 합니다. 데이터 가용성 위원회의 회원은 악의적 행위자에 의해 손해를 입을 가능성이 있으며, 그런 다음 악의적 행위자는 오프체인 데이터를 보유할 수 있습니다.

두 번째 유형: 바운디드 데이터 가용성 Bounded Data Availability

이 방법은 경제적 인센티브 메커니즘과 탈중앙화 형태를 통해 오프체인 데이터의 가용성을 보증합니다. 이러한 방법은 오프라인 데이터를 보관하는 참여자가 스마트 계약에 토큰을 스테이킹(락업)하도록 요구합니다. 이러한 토큰은 데이터 가용성 관리자 간의 성실한 행동을 보증하는 "바인드"로써 작용하며 신뢰 가정을 줄입니다. 이러한 참여자가 데이터 가용성을 증명하지 못하면 담보가 감소됩니다.

바운디드 데이터 가용성 방법에서 토큰을 스테이킹하면 누구나 오프체인 데이터를 저장할 수 있습니다. 이로써 조건부로 데이터 가용성 관리자의 수가 증가하고 데이터 가용성 위원회(DAC)의 중앙화 위험을 줄입니다. 더 중요한 것은 이 방법이 암호 경제적 인센티브 조치에 의존하여 오프라인 데이터를 보호하는 데 신뢰할만한 당사자를 지정하는 것보다 더 안전하다는 것입니다.

Validium의 장단점:

+ve: zk roll-up의 많은 장점과 단점을 가지고 있습니다. Validium도:

1) 유효성 증명은 오프체인 거래의 무결성을 강제하고 운영자가 잘못된 상태를 사용하여 업데이트하는 것을 방지합니다.

2) 거래 속도가 빠릅니다. 이더리움으로 자금을 인출할 때 지연이 없습니다 (사기 증명이 필요하지 않음)

3) 특정 사례에 적합합니다, 예를 들어 프라이버시 및 확장성을 우선시하는 거래 또는 블록체인 게임. (예: DeversiFi는 개인 정보 보호 거래 및 확장 가능한 탈중앙화 거래 플랫폼인 DEX V1.0에 대한 주요 선택 사유 중 하나로 제 2 계층 네트워크 (Validium)를 사용하고 있습니다. 전문 트레이더인 그들의 고객은 거래 내역을 체인 상에 기록할 수 없는데, 이는 그들의 전략이 경쟁자에게 노출될 우려가 있기 때문입니다.)

4) 체인 상 데이터 이용성은 더 높은 처리량을 제공합니다.

5) 거래 데이터를 이더리움 메인넷에 발행하지 않아도 되므로 사용자의 가스 수수료를 낮출 수 있습니다.

6) 지수 함수의 확장성 성장으로 더 높은 유동성을 수용할 수 있게 될 것이며, 이는 신흥 DEX의 중요한 특성이 될 것입니다.

-ve:

1) 유효한 증명에 필요한 계산양이 많고 복잡하기 때문에 개발 속도가 느립니다. 저 처리량 애플리케이션에 대해 비용 효율적이지 않습니다.

2) 따라서 애플리케이션의 보급이 적습니다. op만큼 많은 애플리케이션이나 반복이 없습니다.

3) 현재 이더리움 가상 머신(EVM)을 지원하기 어려우며, 스마트 계약, DeFi 프로토콜 등 탈중앙화 애플리케이션을 실행하기 어렵습니다.

4) 하드웨어 측면의 중앙화 위험. 유효성 증명 생성에는 특수 하드웨어가 필요하며, 하드웨어 독점은 체인을 중앙 집중적으로 통제할 가능성이 있습니다.

5) 모델이 신뢰 가정 및 암호 경제 자극에 의존하므로 ZK-rollups와 같이 암호화학 안전 메커니즘에 완전히 의존하지 않습니다.

6) 체인 상 데이터 이용성 문제: Merkle 증명 생성 또는 확인에 필요한 데이터가 없을 수 있습니다. 이는 운영자가 악의적인 경우 사용자가 체인 상 스마트 계약에서 자금을 인출할 수 없을 수 있음을 의미합니다. 심지어 데이터 이용성 위원회가 있더라도 중앙 집중화된 위험은 여전히 존재합니다.

Validium 프로젝트:

출처 https://l2beat.com/scaling/tvl/, 22/09/2022

E. Volition

여기에는 StarkWare가 창조한 volition 개념이 더 있습니다: ZK-rollup과 validium을 결합하고 두 확장형 솔루션 간에 전활할 수 있게 합니다. Volition을 통해 사용자는 validium의 체인 외 데이터 가용성을 활용하여 일부 거래를 할 수 있고, 필요에 따라 체인 상 데이터 가용성 솔루션(ZK-rollup)으로 전환하는 자유를 가질 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 고유한 상황에 맞추어 선택 사항을 자유롭게 조정할 수 있습니다.

https://medium.com/starkware/volition-and-the-emerging-data-availability-spectrum-87e8bfa09bb

예시: zkSync2.0에서는 volition 개념이 사용되었습니다. 그들의 L2 상태는 2가지 측면으로 나뉩니다: 온체인 데이터 가용성을 갖춘 zkRollup 및 오프체인 데이터 가용성을 갖춘 zkPorter입니다. 이 두 부분은 조합 가능하며 상호 운용 가능할 것입니다.

4. 요약:

다양한 해결책 비교에서 Rollup은 상태 유효성 및 데이터 가용성을 효과적으로 보장하며 이전 해결책의 장점을 유지하면서 그들의 한계를 극복했습니다. 따라서 현재 확장 영역에서 선두 주자가 되었습니다.

Roll-up 해결책에서 단기적으로 볼 때 optimistic rollup 기술이 보다 성숙하고 보다 널리 사용되며, Op roll-up은 일반 EVM 계산에서 우세할 수 있으며 ZK roll-up은 간단한 지불, 교환 및 다른 특정 응용 프로그램 유형에서 우세할 수 있습니다.

그러나 장기적으로 볼 때 ZK Rollup의 약점은 주로 기술적 문제에 속합니다. 우수한 개발자들이 해당 연구에 투입됨에 따라 ZK Rollup은 미래에 더 나은 확장 방안이 될 것입니다. ZK-Rollup 기술의 기본 원리는 Optimistic Rollups를 대체할 수 있도록 하며 더 빠른 속도, 더 높은 안전성, 더 많은 성능을 제공함으로써 보다 넓은 채택을 이끌 것입니다. Scroll, zkSync 및 Polygon과 같은 Layer 2 프로젝트들이 이미 zk-EVM 계산 환경을 도입하는 시도를 하고 있으며, 이로 인해 ZK-Rollups가 모든 종류의 일반적인 스마트 계약을 독립적으로 실행할 수 있게 될 것입니다.

더 많은 융합이 예상됩니다. 확장 해결책의 발전에 따르면 이더리움의 확장은 어떠한 단일 접근 방식으로도 완전한 것이 아닙니다. 많은 솔루션 제공 업체들도 다양한 경로에서 탐색 및 전략을 수립하고 있습니다. 개인적으로는 이러한 노력은 더 많은 융합 솔루션이 나타나게 될 것으로 확신합니다 (예: Optimism의 "Bedrock"; StarkEx의 Volition; Polygon).

이 글을 읽으면 확장 솔루션의 발전 이정표를 명확히 느낄 수 있어야 합니다. 이는 종종 한 가지 솔루션의 제약 사항을 깨달은 후 더 나은 대안으로 해당 솔루션의 장점을 최대한 유지하고 단점을 해결하며 한계를 극복하는 과정이다. 처음에는 오랜 시간 동안 개발자들이 플라즈마가 바로 "the right one"이라고 여겼지만, 그 솔루션의 한계가 극복될 수 없다는 것을 깨닫고 롤업을 탐구하게 되었으며, 현재 롤업은 대부분의 사람들이 인정하는 해결책인 것으로 보인다. 그러나 심도 있는 탐구를 통해 롤업을 뒤엎을 더 나은 솔루션이 나올 수 있을지도 모른다?

마지막으로, 내가 정리한 결과 이 확장 솔루션들은 현재 끝이 없는 다양한 길을 향하고 있으며, 이보다 하위의 투자자인 나는 천천히 진행할 수 있을 것 같다. 프로젝트가 활성화되어 오른쪽 거래를 수행할 때까지 기다릴 수 있으며, 변화가 너무 빠르기 때문에 막무가내로 이해하려고 하다 보면 결국 막다른을 만나 방향을 바꾸어야 할 수도 있기 때문이다(플라즈마와 같이). 그리고 그 후엔 대세를 판단해야 하며, 대세에 맞춰 폭넓게 투자하는 것이 어리석기는 한 방법이지만 비교적 효과적인 방법일 수도 있다. 그러나 이는 하위 수준 전략이며 상위 수준 전략은 팀을 보고 프로젝트 뒤에 있는 네트워크, 리소스를 확인해야 한다.