이더리움 레이어 2 확장으로 가는 길: 플라즈마의 쇠퇴와 롤업의 부상

편집자 주: 이 기사의 출처는체인뉴스(ID: chainnewscom), 저자: Ashwin Ramachandran 및 Haseeb Qureshi, 전자는 블록체인 벤처 캐피탈 기관인 Dragonfly Capital의 주니어 파트너이고 후자는 Zhan Juan이 편집한 Dragonfly Capital의 관리 파트너이며 Odaily의 승인을 받아 재인쇄되었습니다.

체인뉴스(ID: chainnewscom)

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플라즈마에 대한 TechCrunch의 보도

다시 2020년으로 빨리 감아봅시다. 이더리움은 그 어느 때보다 느리지만 소위 "이더리움 킬러"를 모두 능가합니다. 이더리움 2.0의 출시일이 계속 밀리고 많은 개발팀이 죽으면서 플라즈마는 완전히 사라진 것 같습니다.

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그렇다면 누가 플라즈마를 죽였습니까?

시간을 2017년 초로 돌려보자. Ethereum은 처음으로 주류가 되었으며 가까운 미래에 대한 무한한 낙관론이 있습니다. 가치 있는 모든 자산이 곧 토큰화될 것이라고 주장하는 사람들도 있습니다. 샌프란시스코의 각종 밋업에는 입석만 있고, 이더리움이 언급될 때마다 인파가 몰린다. 그러나 이더리움은 확장성을 달성하지 못했습니다.

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Vitalik Buterin과 Joseph Poon이 샌프란시스코에서 열린 컨퍼런스에서 Plasma를 소개합니다.

그러나 Plasma는 정확히 무엇이며 왜 궁극적으로 그 약속을 지키지 못했습니까?

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플라즈마는 어떻게 작동합니까?

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플라즈마 "블록체인 트리"

MVP는 데이터를 사용할 수 없는 경우 보안을 유지하는 단순한 UTXO 기반 사이드체인인 Plasma의 간소화된 버전을 제안합니다. 그런데 사이드체인이 무엇인가요? 데이터를 사용할 수 없습니다은 무슨 뜻인가요? Plasma에 대해 자세히 알아보기 전에 이러한 용어의 의미를 살펴보겠습니다.

사이드체인은 다른 블록체인에 연결된 블록체인입니다. 사이드체인은 신뢰할 수 있는 제3자, 컨소시엄 또는 합의 알고리즘과 같은 다양한 방식으로 운영될 수 있습니다. 예를 들어, Blockstream은 Liquid라는 비트코인 ​​네트워크의 컨소시엄 사이드체인에 참여합니다. Liquid는 신뢰 모델을 절충하여 더 높은 트랜잭션 처리량을 보장합니다. 사용자는 결탁하여 자금을 훔치지 않도록 동맹을 신뢰해야 합니다. 이 경우 블록체인 운영자는 Blockstream과 같은 Liquid 컨소시엄의 다양한 구성원입니다.

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Liquid peg-in 및 peg-out 메커니즘의 시각화

사이드체인은 양방향 페그를 통해 더 큰 블록체인(예: 비트코인)에 연결됩니다. 사용자는 메인 체인의 특정 주소 또는 스마트 계약으로 자금을 전송하여 사이드 체인에 자금을 예치할 수 있습니다. 이를 "페그인" 트랜잭션이라고 합니다. 자금을 인출하기 위해 사용자는 사이드 체인에서 동일한 작업을 수행하여 메인 체인에서 자금을 회수할 수 있습니다. 이를 "페그아웃" 거래라고 합니다.

그러나 이것이 플라즈마와 무슨 관련이 있습니까?

위의 예에서 본 것처럼 사이드체인에서 자금을 이동하려면 핵심 구성 요소인 신뢰가 필요합니다. 사용자는 사이드체인 운영자가 돈을 포기하지 않을 것이라고 믿어야 합니다.

하지만 블록체인의 주요 특징은 trust-free가 아닐까요? 사용자가 운영자를 신뢰하지 않고 사이드체인과 상호 작용하기를 원한다면 어떻게 해야 할까요?

이것이 바로 Plasma가 해결하고자 하는 문제입니다.

Plasma는 사이드체인 운영자의 신뢰 요구 사항을 최소화하도록 설계되었습니다. 즉, Plasma는 운영자(또는 합의의 다수)가 오작동하더라도 자금이 도난당하는 것을 방지합니다.

그러나 운영자가 직접 자금을 훔칠 수 없더라도 사이드체인에는 또 다른 문제가 있습니다. 사이드체인 운영자가 블록 헤더를 게시하지만 기본 트랜잭션 데이터 게시를 거부하면 어떻게 됩니까? 이렇게 하면 누구도 사이드체인의 정확성을 확인할 수 없습니다.

이 개념을 데이터 비가용성이라고 합니다. Plasma는 운영자가 거래 데이터 제공을 거부하더라도 사용자를 안전하게 보호하려고 합니다. 운영자가 데이터 공개를 거부하는 경우에도 모든 사용자는 여전히 자금을 되찾고 사이드체인을 나갈 수 있습니다.

플라즈마는 보안과 확장성에 대한 큰 약속으로 사람들에게 희망을 주었습니다. 따라서 2017년 강세장 동안 Plasma가 Ethereum의 확장성 문제를 해결할 수 있다고 널리 믿어진 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 2018년 시장이 깨어나고 블록체인의 선전이 무너지면서 플라즈마에 대한 보다 현실적인 그림이 나타나기 시작했습니다.

첫 번째 문제는 각 사용자가 Plasma MVP 체인의 모든 트랜잭션을 모니터링하고 확인하여 악의적인 운영자의 행동을 감지하고 적시에 종료해야 한다는 것입니다. 그러나 트랜잭션 확인에는 비용이 많이 들고 모니터링에 대한 이러한 필요성은 플라즈마 체인에 참여하는 데 상당한 오버헤드를 추가합니다.

연구원들은 또한 사용자가 플라즈마 체인을 종료하는 것이 어렵다는 것을 깨달았습니다. 사용자가 Plasma MVP 체인에서 자금을 인출하려고 할 때 거래 종료 요청을 제출한 후 일정 시간 동안 기다려야 합니다. 이것은 소위 도전 기간입니다. 챌린지 기간 동안 언제든지 모든 사용자는 인출이 유효하지 않다는 증거를 제공하여 다른 사용자의 인출에 이의를 제기할 수 있습니다(예: 가짜 토큰을 발행하거나 다른 사람의 토큰을 훔치고 있음). 따라서 모든 인출은 챌린지 기간이 종료된 후에만 처리될 수 있으며 일부는 1주일까지 걸릴 수 있습니다.

그러나 상황은 더욱 악화되었습니다.

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이더리움 스토리지의 성장

최악의 경우 모든 사용자가 플라즈마 체인을 종료해야 하는 경우 체인의 전체 유효 상태를 챌린지 기간 내에 이더리움 메인넷에 게시해야 합니다. 플라즈마 체인이 임의로 성장할 수 있고 이더리움 블록이 이미 용량에 근접한 것을 고려하면 전체 플라즈마 체인을 이더리움 메인넷에 덤프하는 것은 거의 불가능합니다. 따라서 다수의 출구가 이더리움을 몰아낼 것이 거의 확실합니다. 이것이 소위 배치 종료 문제입니다.

2018년에 가격이 급락하기 시작하면서 Ethereum의 추종자들은 Plasma MVP가 그들이 기대했던 만능 확장성 솔루션이 아니라는 것을 깨닫기 시작했습니다. 그 약점을 극복할 방법은 전혀 없습니다. 플라즈마 MVP는 막다른 골목입니다. 이더리움은 트랜잭션 부하로 인해 여전히 어려움을 겪을 것이며 이더리움 2.0은 아직 몇 년이 더 남았습니다.

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• 차세대 플라즈마

• 2018년 중반, 가격이 계속 하락하면서 Ethereum의 연구 커뮤니티는 Plasma MVP의 디자인을 반복적으로 연구하면서 Plasma를 개선하기 위해 계속 노력했습니다. 그들의 새 버전은 Plasma Cash라고 합니다.

• 수석 디자이너인 Vitalik Buterin에 따르면 Plasma Cash는 초당 임의로 높은 거래량을 허용하고 이전 모델을 괴롭힌 문제를 해결할 것입니다. 일부에서는 새로운 디자인이 초당 수십만 건의 트랜잭션에 도달할 수 있다고 주장합니다.

먼저 Plasma MVP 문제를 기억해 봅시다.

운영자 오작동의 경우 배치 종료 문제가 있습니다.

사용자는 돈을 인출하기 전에 전체 챌린지 기간이 끝날 때까지 기다려야 합니다.

• 사용자는 플라즈마 체인의 모든 트랜잭션을 모니터링해야 합니다.

• 플라즈마 캐시는 MVP와 비교할 때 한 가지 중요한 이점이 있습니다. 플라즈마 캐시는 다른 데이터 모델을 사용하여 배치 종료 문제를 완전히 피할 수 있습니다. Plasma Cash에서 모든 토큰은 대체 불가능한 토큰(NFT)으로 표시되어 토큰 세트의 소유권을 쉽게 증명할 수 있습니다. 간단히 말해서, 자신이 토큰을 소유하고 다른 사람이 아님을 증명하는 것은 사용자의 책임입니다. 따라서 사용자는 전체 Plasma 체인이 아닌 자신의 토큰만 모니터링하면 됩니다.

Plasma Cash는 또한 운영자의 오작동이 발생할 경우 사용자가 쉽게 자금을 인출할 수 있는 새로운 양방향 챌린지 시스템을 제안합니다. "희소 머클 트리"로 알려진 새로운 머클 트리 구조를 활용하여 사용자는 포함 증명을 사용하여 토큰의 이력과 소유권을 쉽게 확인할 수 있습니다. 운영자 오작동의 경우 사용자는 현재 소유하고 있는 토큰의 온체인 증명만 발행하면 됩니다(가장 최근 거래 2개 및 해당 포함 증명 포함).

그러나 Plasma Cash는 새로운 문제를 야기합니다.

또한 토큰의 소유권을 증명하기 위해 사용자는 해당 토큰의 전체 기록과 해당 포함/제외 증명을 유지해야 하므로 스토리지 요구 사항이 계속 증가합니다.

2018년 말까지 ETH 가격은 바닥을 쳤고 유토피아적 낙관주의는 사라졌습니다. Plasma Cash는 MVP보다 개선되었지만 Ethereum이 당시 약속한 Visa 규모의 솔루션이 아닙니다. MapReduce "블록체인 트리"는 이제 몽상에 불과합니다. Plasma Cash용 클라이언트를 개발하는 대부분의 회사는 작업을 보류했으며 구현은 반쯤 완료되었습니다.

Ethereum 커뮤니티는 난관에 봉착했습니다. 새로운 Plasma 아키텍처가 이전 아키텍처에 비해 약간 개선된 상태로 계속해서 등장했지만 Ethereum 커뮤니티는 그 중 어느 것도 지지하지 못했습니다.

플라즈마가 죽은 것 같습니다.

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Layer 2에 대한 신뢰가 바닥을 쳤을 때 Barry Whitehat이라는 사용자가 GitHub에서 "roll_up"이라는 제안을 공개했습니다. 이 보고서는 새로운 유형의 레이어 2 스케일링 솔루션에 대해 설명합니다. 운영자에 대한 신뢰에 의존하지 않고 트랜잭션을 "패키지"하는 플라즈마와 유사한 아키텍처이며 패키지의 정확성은 SNARK의 온체인 증거를 사용하여 검증할 수 있습니다. .

이 SNARK는 운영자가 악의적이거나 유효하지 않은 거래를 발행하는 것을 불가능하게 하고 모든 사이드체인 블록이 유효함을 보장합니다.

얼마 지나지 않아 Vitalik Buterin은 zk-Rollup이라고 하는 Barry의 계획을 개선한 버전을 출시했습니다. zk-Rollup은 Ethereum 포럼에서 가장 많이 본 스레드 중 하나가 되었습니다. Vitalik은 Plasma를 괴롭히는 데이터 가용성 문제를 피하기 위해 이더리움 블록체인에 사이드체인 트랜잭션 데이터를 게시하는 솔루션을 도입할 것을 제안했습니다.

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Vitalik의 zk-Rollup 게시물

또한 현재 zk-Rollup 사이드체인에 범용 스마트 계약을 배포하는 것은 불가능합니다. zkVM 및 ZEXE와 같은 전문화된 영지식 가상 머신은 현재 개발 중이지만 이들과 상호 작용할 때 여전히 상당한 전문 지식이 필요합니다. 대부분의 경우 zk-Rollups는 일반적인 프로그래밍 가능성을 제한합니다.

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zk-Rollup 시각화, Georgios Konstantopoulos의 매핑

2019년 중반까지 이러한 새로운 개발은 이더리움의 연구 커뮤니티에 활력을 불어넣었습니다. zk-Rollup은 레이어 2를 괴롭히는 많은 문제를 해결하는 것으로 보입니다. Matter Labs(우리의 포트폴리오 회사 ​​중 하나) 및 LoopRing과 같은 회사는 zk-Rollup을 적극적으로 개발하기 시작했으며 두 회사 모두 현재 구현을 위한 테스트넷을 보유하고 있습니다. Matter Labs는 최적화를 통해 ZK 동기화 네트워크에서 2,000TPS에 도달할 수 있다고 믿습니다.

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낙관주의는 좋은 약이다

그러나 모든 사람이 zk-Rollup에 희망을 걸고 있는 것은 아닙니다. 첫 번째 zk-Rollup 사양이 발표된 지 1년 후 John Adler와 Mikerah는 Merged Consensus라는 디자인을 도입했습니다. Merged Consensus는 멋진 영지식 암호화 없이 이더리움에서 완전히 검증 가능한 오프체인 합의 시스템을 가능하게 합니다. Plasma 팀은 나중에 병합된 컨센서스 디자인의 확장 버전을 게시하여 지금은 다소 악명 높은 이름인 Optimistic Rollup을 추가했습니다.

zk-Rollup은 zk-SNARK를 사용하여 각 블록을 확인하고 마무리하는 반면 Optimistic Rollup은 다른 접근 방식을 취합니다. 각 블록이 유효하다고 가정하지 않는 이유는 무엇입니까?

이것은 모두가 정직할 때 Happy Paths에서 잘 작동하지만 운영자가 잘못할 수 있음을 알고 있습니다. 그렇다면 Optimistic Rollup은 운영자의 잘못된 행동을 어떻게 처리할까요?

"낙관적인" 대답은 사기 증거를 사용하는 것입니다. 사기 증명은 운영자가 잘못된 작업을 수행했다는 전산 증명입니다. 운영자가 유효하지 않은 상태 전환을 발행하면 누구나 전환이 유효하지 않다는 증거를 제출하고 해당 트랜잭션을 되돌릴 수 있습니다(약 1주일 소요). 이러한 증명은 비대화형이므로 누구나 보낼 수 있습니다. 사용자가 토큰의 보안을 모니터링할 필요가 없습니다.

Optimistic Rollup은 zk-Rollup과 매우 다른 장단점을 제공합니다. 비용은 덜 들지만(사기 문제가 극히 드물다고 가정할 때) 덜 안전합니다. 즉, 트랜잭션을 잘못 적용한 다음 나중에 복구할 가능성이 항상 있습니다. 이 안전 기간은 최대 일주일이 될 수 있습니다. 따라서 사용자는 이 안전한 기간 동안 나갈 수 없습니다(그렇지 않으면 다른 사람의 자금으로 도망칠 수 있습니다).

그러나 이러한 출구 문제는 2차 시장을 도입함으로써 개선될 수 있습니다. 사용자는 약간의 수수료를 받는 대가로 제3자 유동성 공급자에게 종료 권한을 판매할 수 있습니다. (유동성 공급자는 일주일 동안 비유동성을 유지하면 보상을 받습니다). 이렇게 하면 사용자가 롤업 체인을 즉시 종료할 수 있습니다.

zk-Rollup은 프로그래머가 복잡한 제약 시스템과 고급 암호화를 이해해야 하지만 Optimistic Rollup은 범용 스마트 계약 배포(예: Solidity)를 허용합니다. 이는 Uniswap과 같은 스마트 계약 기반 프로토콜이 낙관적 롤업 사이드체인에 구축될 수 있음을 의미합니다.

Rollup 솔루션 제품군은 Plasma의 데이터 가용성 문제와 종료 복잡성을 해결하는 유사한 접근 방식을 제공하지만 모두 Plasma의 구조를 크게 확장할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, IDEX는 낙관적 롤업의 자체 버전을 구축 및 배포했으며 이 구조 위에 탈중앙화 거래소(DEX)를 실행합니다. 마찬가지로 Fuel Labs는 UTXO 스타일 지불 및 ERC-20 토큰 스왑을 허용하는 Optimistic Rollup 버전을 구축했습니다. 플라즈마 그룹(현 이더리움 옵티미즘)은 최근 옵티미스틱 롤업에 초점을 맞추고 플랫폼에서 일반적인 스마트 계약 성능을 제공하는 것을 목표로 한다고 발표했습니다(옵티미스틱 가상 머신 빌드를 통해).

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