원래 제목: L2가 많은 이더리움에서도 L1 가스 한도를 높여야 하는 이유

원래 저자: 비탈릭 부테린

원래 번역: 데이지, 마스비트

이더리움 로드맵에서 중요한 단기 논의 중 하나는 L1 가스 한도를 얼마나 늘려야 하는가입니다. 최근 L1 가스 한도가 3,000만에서 3,600만으로 늘어나 네트워크 용량이 20% 증가했습니다. 많은 사람이 가까운 미래에 이 한도가 더욱 크게 증가해야 한다고 주장합니다. 이러한 개선은 최근 및 향후에 적용될 기술적 개선 사항, 즉 이더리움 클라이언트의 효율성 향상, 과거 데이터를 저장할 필요성을 줄이기 위한 EIP-4444 제안(자세한 내용은 로드맵 참조), 미래의 무상태 클라이언트 기술 등을 통해 가능해졌습니다.

그러나 이러한 조치를 취하기 전에 우리는 핵심적인 질문 하나를 생각해 보아야 합니다. 롤업을 중심으로 한 개발 경로에서 L1 가스 한도를 높이는 것이 장기적으로 올바른 선택일까요? 가스 한도는 늘리는 건 쉽지만 낮추는 건 어렵습니다. 앞으로 한도가 낮아진다 해도 분산화에 미치는 영향이 영구적일 수 있습니다. L1이 과도하게 사용되고 중앙집중화 위험을 초래하고, 그러한 사용이 충분한 이점을 가져올지 확신할 수 없다면 바람직하지 않은 결과가 될 것입니다.

이 기사에서는 대부분 사용자와 애플리케이션이 L2에서 실행되는 세상에서도 L1을 크게 확장하는 것이 여전히 가치가 있다고 주장할 것입니다. 왜냐하면 애플리케이션 개발 모델이 더 간단하고 안전해지기 때문입니다.

이 문서에서는 더 많은 애플리케이션이 L1에서 영구적으로 실행되어야 하는지에 대한 논쟁을 시도하지 않습니다. 그 대신, 이 논문의 목적은 이 논쟁의 결과와 관계없이 L1 용량이 약 10배 증가하는 것이 장기적으로 상당한 가치를 가질 것이라는 주장을 펼치는 것입니다.

검열 방지

목표는 검열에 저항하는 것입니다
Mars Finance 참고: 그림 속 텍스트는 소설 "1984"에서 따온 것입니다. "전쟁은 평화이고, 자유는 노예제이며, 무지는 힘입니다."

블록체인의 핵심 가치 명제 중 하나는 검열 방지입니다. 거래가 유효하고 사용자가 시장 가격으로 가스 요금을 지불할 수 있다면 해당 거래는 안정적이고 신속하게 체인에 포함될 수 있어야 합니다.

어떤 경우에는 검열 저항이 매우 짧은 시간 안에 효과를 발휘해야 합니다. 예를 들어, DeFi 프로토콜에서 포지션을 보유한 사용자는 온체인 거래 지연이 단 5분일지라도 시장 가격이 급격하게 변동하면 포지션이 청산될 수 있습니다.

L1의 스테이커 집합은 고도로 분산되어 있어 거래에 대한 장기 검열을 실시하는 것이 매우 어렵고, 일반적으로 최대 몇 블록(슬롯) 정도만 거래를 지연시킵니다. 블록 구축 프로세스가 매우 중앙 집중화되고 아웃소싱되더라도 거래가 여전히 체인에 성공적으로 포함될 수 있도록 하기 위해 이더리움의 검열 저항성을 더욱 강화하려는 제안도 있습니다.

반대로, L2는 상대적으로 더 중앙 집중화된 블록 생산자나 중앙 집중화된 시퀀서에 의존하는데, 이러한 개체는 특정 사용자의 거래를 검열하기로 쉽게 선택할 수 있습니다. 일부 L2(Optimism 및 Arbitrum 등. 자세한 내용은 공식 문서 참조)는 사용자가 L1을 통해 직접 거래를 제출할 수 있도록 하는 강제 포함 메커니즘을 제공합니다. 그러나 이 메커니즘의 실제적 실행 가능성은 두 가지 핵심 요인에 달려 있습니다. 1. L1 거래 수수료가 낮아 사용자가 L1에서 직접 거래를 제출하는 비용을 감당할 수 있습니다. 2. L1에는 충분한 블록 공간이 있어 L2가 대규모로 사용자 거래를 검열하더라도 L1은 여전히 L2를 우회하여 사용자가 직접 제출한 거래를 수용할 수 있습니다.

따라서 L1의 용량을 늘리면 수수료가 감소할 뿐만 아니라 L2 사용자가 검열에 대응하는 능력도 향상되어 블록체인의 핵심 가치인 검열 저항성이 유지됩니다.

기본적인 수학적 가정

강제 포함 메커니즘을 사용하는 데 드는 실제 비용은 몇 가지 수학적 계산을 통해 추정할 수 있습니다. 먼저, 다른 섹션에서 재사용할 몇 가지 가정을 나열해 보겠습니다.

1. L1 → L2 입금 거래에 대한 현재 수수료는 약 120,000 L1 가스입니다. 예를 들어, 낙관주의의 경우를 생각해 보겠습니다.

2. 스토리지 슬롯의 값을 변경하는 것과 같은 최소 L1 작업은 7500 L1 가스(콜드 SSTORE와 주소의 콜드 데이터 비용, 일부 계산 비용)가 소요됩니다.

3. ETH의 가격은 2500 USD입니다.

4. 가스 가격은 15gwei로, 이는 합리적인 장기 평균 근사치입니다.

5. 수요 탄력성은 1에 가깝습니다(즉, 가스 한도가 두 배가 되면 가격은 절반으로 줄어듭니다). 이 점은 이전 데이터 분석에서 어느 정도 뒷받침되었지만, 실제로는 실제 탄력성이 양방향으로 다를 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

6. 우리는 공격에 대응하는 비용이 1달러 미만이 되기를 원합니다. "정상적인" 운영에 대한 수수료는 거래당 0.05달러를 초과해서는 안 됩니다. 그 사이에 발생하는 비정상적인 작업(키 변경 등)은 0.25달러 미만이어야 합니다. 이는 분명히 직관적인 가치 판단입니다.

이러한 가정에 따르면 오늘날 검열을 우회하는 데 드는 비용은 120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $4.5입니다.

이를 목표보다 낮추려면 L1을 4.5배로 확장해야 합니다(단, 탄력성을 추정하기 어렵고 절대적인 사용 수준조차 예측하기 어렵기 때문에 이는 매우 대략적인 추정치입니다).

L2 간에 자산을 전송해야 함

사용자는 종종 한 L2에서 다른 L2로 자산을 전송해야 합니다. 일반적으로 거래량이 많은 자산의 경우 가장 실용적인 방법은 인텐트 프로토콜(ERC-7683 등)을 사용하는 것입니다. 실제로 두 L2 간에 자산을 직접 이체해야 하는 시장 조성자는 소수에 불과하고, 다른 사용자는 단순히 시장 조성자와 거래합니다. 그러나 이러한 접근 방식은 소량 자산이나 NFT에는 적합하지 않으므로 이러한 자산을 한 L2에서 다른 L2로 전송하려면 개별 사용자가 L1을 통해 거래를 보내야 합니다.

현재 L2에서 출금하는 데 드는 비용은 약 250,000 L1가스이고, 입금하는 데 드는 비용은 120,000 L1가스입니다. 이론상, 이 과정은 상당히 최적화될 수 있습니다. 예를 들어, Ink에서 Arbitrum으로 NFT를 전송하려면 NFT의 기본 소유권을 Ink 브릿지에서 Arbitrum 브릿지로 전송해야 하며, 이는 L1에서 발생합니다. 이것은 저장 작업이며 비용은 약 5000가스입니다. 다른 연산은 기본적으로 호출과 증명이며, 적절한 논리가 있는 한 비용을 매우 낮게 유지할 수 있습니다. 총 비용이 7500가스라고 가정합니다.

이 두 상황에 대한 비용을 계산해 보겠습니다.

현재 상황: 370000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $13.87

이상적인 설계: 7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = 0.28달러

이상적인 목표는 0.05달러이므로 L1은 약 5.5배 확장해야 합니다.

또는 용량을 기준으로 보다 직접적으로 분석할 수 있습니다. 각 사용자가 평균적으로 한 달에 한 번 L2를 통해 NFT(또는 희귀한 ERC20)를 전송해야 한다고 가정합니다. 이더리움의 월 총 가스 용량은 18,000,000×(1286,400×30​)=3.88조 가스로, 이는 5억 1,800만 건의 이러한 전송을 지원하기에 충분합니다. 따라서 이더리움이 글로벌 사용자 기반(페이스북의 사용자가 31억 명이라고 가정)에 서비스를 제공하려면 용량을 약 6배로 확장해야 하며, 이는 L1 목적에 한한 것입니다.

L2 대량 종료

L2의 중요한 기능 중 하나는 L2에 장애가 발생했을 때 사용자가 L1로 종료할 수 있다는 점인데, 이는 "대체 L1"에는 없는 기능입니다. 그러면 모든 사용자가 일주일 안에 성공적으로 로그아웃하지 못하면 어떻게 될까요? 낙관적 롤업의 경우 이는 큰 문제가 아닐 수 있습니다. 정직한 참여자가 한 명이라도 있는 한 악의적인 상태 루트를 확인할 수 없기 때문입니다. 그러나 Plasma 시스템에서는 데이터를 사용할 수 없게 되면 일반적으로 일주일 이내에 종료를 완료해야 합니다. 낙관적인 롤업에서도 적대적인 거버넌스 업그레이드가 발생하면 사용자는 자산을 인출할 수 있는 30일 기간이 주어집니다(2단계 정의 참조).

이것은 무엇을 의미하나요? 플라즈마 체인이 실패하고 종료 비용이 120,000가스라고 가정해 보겠습니다. 그렇다면 일주일 안에 종료를 완료할 수 있는 사용자가 몇 명이나 될까요? 계산은 다음과 같습니다: 86400 * 7 / 12 * 18000000 / 120000 = 756만 명의 사용자.

적대적인 30일 지연 거버넌스 업그레이드가 포함된 낙관적 롤업인 경우 사용자 수는 3,240만 명으로 늘어납니다. 많은 수의 사용자가 동시에 종료할 수 있는 대량 종료 프로토콜을 만드는 것이 가능하다고 가정해 보겠습니다. 효율성을 한계까지 끌어올려 사용자당 SSTORE 작업을 한 번만 수행하고 약간의 추가 계산(예: 7500가스)만 수행하면 두 숫자 모두 각각 1억 2,100만 명과 5억 1,800만 명으로 증가합니다.

소니는 현재 이더리움에서 L2를 보유하고 있으며, 플레이스테이션은 월간 활성 사용자가 약 1억 1,600만 명입니다. 만약 이 모든 사용자가 Soneium 사용자가 된다면 이 시점에서 Ethereum은 대량 종료 이벤트를 지원할 만큼 충분히 확장할 수 없을 것입니다. 하지만 우리가 더 현명한 대량 철수 협상을 성사시킨다 해도 그것은 거의 불가능할 것입니다.

기술적으로 복잡한 해시 제출 프로토콜을 피하고 싶다면 각 자산에 대해 7500가스를 예약해야 할 수도 있습니다. 저는 Arbitrum 메인 지갑에 상당한 가치가 있는 자산을 9개 보유하고 있습니다. 이것이 추정치라면 L1은 약 9배로 확장해야 할 수도 있습니다.

사용자들이 우려하는 또 다른 점은 L1이 충분히 안전하게 확장되더라도 엄청나게 높은 가스 비용으로 인해 많은 돈을 잃게 될 것이라는 것입니다.

현재 비용과 "이상적인" 종료 비용을 비교하여 종료 시 가스 비용을 분석해 보겠습니다.

현재 상황:120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $4.5

이상적인 상황:7500 * 15 * 10*-9 * 2500 = $0.28

그러나 이러한 추정치의 문제점은 대량 종료의 경우 모든 사람이 동시에 종료하려고 하므로 가스 비용이 상당히 증가한다는 것입니다. L1의 일일 평균 가스 비용이 100gwei를 초과하는 날도 있었습니다. 기준으로 100gwei를 사용하면 인출 비용은 1.88달러가 되며, 이는 퇴장을 저렴하게(즉, 1달러 미만) 유지하려면 L1을 1.9배로 확장해야 함을 의미합니다. 또는 사용자가 기술적으로 복잡한 해시 커밋 프로토콜을 사용하지 않고도 모든 자산을 한꺼번에 인출할 수 있게 하려는 경우 자산당 7,500가스 정도가 필요할 수 있으며, 이는 매개변수와 인출 비용을 저렴하게 유지하기 위해 L1을 확장해야 하는 비율에 따라 각각 2.50달러 또는 16.80달러로 인출 비용이 증가할 수 있습니다.

L1에서 ERC20 토큰 발행

오늘날 많은 토큰이 L2에서 발행됩니다. 하지만 이로 인해 과소평가된 보안 문제가 발생합니다. L2가 적대적인 거버넌스 업그레이드를 겪을 경우 해당 L2에서 발행된 ERC20 토큰이 무기한으로 새로운 토큰을 발행하기 시작할 수 있으며, 이러한 새로운 토큰이 전체 생태계에 확산되는 것을 막을 방법이 없습니다. L1에서 토큰이 발행되는 경우, L2 하나가 잘못될 경우 발생하는 결과는 주로 해당 L2 자체에만 국한됩니다.

지금까지 L1에서 20만 개가 넘는 ERC20 토큰이 발행되었습니다. 발행된 토큰의 수를 100배까지 지원하는 것도 가능합니다. 그러나 L1에서 ERC20 토큰을 발행하는 것이 인기 있는 옵션이 되려면 비용이 충분히 낮아야 합니다. 예를 들어 주요 개인 정보 보호 프로토콜인 Railgun 토큰을 살펴보겠습니다. 배치 거래 비용은 16.47K 가스로, 우리의 가정에 따르면 약 61.76달러입니다. 회사 입장에서는 이 비용이 수용 가능합니다. 원칙적으로 이 비용은 최적화를 통해 상당히 감소할 수 있으며, 특히 동일한 로직을 사용하여 대량의 토큰을 발행하는 프로젝트의 경우 더욱 그렇습니다. 하지만 가스 비용을 12만개로 낮추더라도 비용은 여전히 4.5달러입니다.

만약 우리의 목표가 Polymarket을 L1로 끌어올리는 것이라면(적어도 자산 발행은; 거래는 L2에서 계속 가능), 그리고 많은 수의 마이크로 마켓이 생기기를 원한다면, 위의 목표인 0.25달러에서 L1을 약 18배로 확장해야 할 것입니다.

키스토어 지갑 작업

키스토어 지갑은 수정 가능한 검증 로직(키 변경, 서명 알고리즘 등)을 갖춘 지갑 유형이며, 이러한 변경 사항은 모든 L2에 자동으로 전파됩니다. 검증 논리는 L1에 위치하며 동기 읽기(예: L1SLOAD, REMOTESTATICCALL)를 사용하여 L2에서 읽습니다. 키스토어 지갑은 L2에 검증 로직을 적용할 수 있지만, 복잡성이 상당히 높아질 것입니다.

각 사용자가 1년에 한 번씩 키 변경이나 계정 업그레이드를 수행해야 하며, 사용자 수가 31억 명이라고 가정해 보겠습니다. 각 작업에 50,000가스 비용이 든다면 슬롯당 가스 소비량은 50000 * 3100000000 / (31556926 / 12) ~= 5900만이 되는데, 이는 현재 목표의 약 3.3배입니다.

키 변경 작업은 L2에서 시작하지만 데이터는 L1에 저장하는 등 상당한 최적화를 수행하면 비용을 줄일 수 있습니다(이 아이디어를 내준 Scroll 팀에 감사드립니다). 이렇게 하면 가스 소비가 저장소 쓰기 작업과 약간의 추가 계산(7500가스 가정)으로 줄어들어 키스토어 업데이트에 이더리움의 현재 가스 용량의 약 절반만 사용할 수 있습니다.

키스토어 운영 비용도 다음과 같이 추산할 수 있습니다. 7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = $0.28, 이 관점에서 1.1배 L1 확장은 키스토어 지갑을 저렴하게 만들기에 충분할 것입니다.

L2 증명 제출

L2 간의 크로스 체인 상호 운용성을 빠르고 보편적이며 신뢰할 수 있게 만들기 위해서는 L2가 L1에 자주 제출하여 서로의 상태를 직접 이해할 수 있도록 해야 합니다. 최적의 낮은 지연 시간을 달성하려면 L2가 모든 블록에서 L1에 제출해야 합니다.

현재 기술(예: ZK-SNARK)을 사용하면 L2 제출마다 약 500,000가스 비용이 들기 때문에 이더리움은 최대 36개의 L2만 지원할 수 있습니다(이에 비해 L2beat는 validiums와 optimiums를 포함하여 약 150개의 L2를 추적합니다). 하지만 더 중요한 점은, 이러한 접근 방식은 경제적으로 실행 가능성이 거의 없다는 것입니다. 장기 평균 가스 가격을 15gwei, ETH 가격을 2,500달러로 가정할 때 연간 커밋 비용은 다음과 같습니다. 500,000 * 15 * 10**-9 * (3,1556,926 / 12) * 2,500 = 4,900만 달러/년.

집계 프로토콜을 사용하면 비용을 더욱 줄일 수 있으며, 궁극적으로 커밋당 약 10,000가스까지 줄일 수 있습니다. 집계 메커니즘이 단일 슬롯을 업데이트하는 것보다 더 복잡하기 때문입니다. 이를 통해 L2당 연간 약정 비용은 약 100만 달러가 됩니다.

이상적으로는 모든 블록이 L1에 제출되기를 바라며, 이는 당연한 일이어야 합니다. 이를 달성하려면 L1 용량을 크게 늘려야 합니다. 연간 10만 달러의 비용은 L2팀에게는 비교적 적은 비용이지만, 연간 100만 달러의 비용은 무시할 수 없습니다.

결론

위의 사용 사례를 다음 표로 정리할 수 있습니다.

첫 번째와 두 번째 열이 추가되었다는 점에 유의하세요. 예를 들어, 키스토어 지갑 작업이 현재 가스 소비량의 절반을 차지한다면 L2 대량 종료 작업을 실행할 수 있는 충분한 공간이 필요합니다.

또한, 비용 기반 추정치는 매우 대략적이라는 점을 다시 한 번 유의하세요. 수요 탄력성(특히 장기적으로 가스 요금이 가스 한도 변경에 어떻게 반응하는지)은 예측하기 매우 어렵고, 사용 수준이 고정되어 있더라도 요금 시장이 어떻게 발전할지에 대해 여전히 많은 불확실성이 있습니다.

전반적으로 이 분석은 L2가 지배하는 세상에서도 L1 가스를 10배로 확장하는 것은 여전히 가치가 있다는 것을 보여줍니다. 이는 장기적 전망과 상관없이 향후 1~2년 안에 달성할 수 있는 단기 L1 확장은 여전히 가치가 있음을 의미합니다.

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