Ethereum의 확장이 임박했습니다. Layer 2가 흐름을 바꿀 수 있습니까?
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, 저자: Mika Honkasal, 번역: 백합, 승인을 받아 Odaily에서 재인쇄함.
블록체인의 트랜잭션 처리량을 늘리는 것은 컨센서스에 참여하는 모든 노드에서 트랜잭션을 처리해야 하기 때문에 어려운 작업입니다.
이더리움은 확장성이 제한되어 있으며 거래 수수료는 지속적으로 상승하고 있습니다. 사용자는 일반적으로 사용되는 많은 스마트 계약에 액세스하기 위해 종종 약 $50를 지불합니다.
블록체인의 트랜잭션 처리량을 늘리는 것은 컨센서스에 참여하는 모든 노드에서 트랜잭션을 처리해야 하기 때문에 어려운 작업입니다.
가장 유망한 Layer 2 스케일링 솔루션은 ZK Rollup 및 Optimistic Rollup으로, 이전 Plasma 구현의 약점을 해결하기 위해 개발되었습니다.
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레이어 2 기술로 블록체인 확장
이는 블록체인의 데이터가 극도로 중복되기 때문입니다. 트랜잭션은 블록체인 유지에 참여하는 모든 노드에서 처리되어야 하며 계속 확장되는 트랜잭션 데이터 세트는 영원히 저장되어야 합니다. 프로세스에서 진입 장벽을 낮게 유지하면 블록체인이 분산된 상태로 유지됩니다.
오늘날 가장 일반적으로 사용되는 블록체인은 비트코인과 이더리움입니다. 각 블록은 각각 초당 약 5개 및 15개의 트랜잭션을 처리할 수 있습니다. 이더리움에서 트랜잭션은 P2P 결제일 뿐만 아니라 일반 트랜잭션보다 더 많은 처리 능력이 필요한 더 복잡한 스마트 계약 상호 작용입니다.
다양한 노드 구현에 따르면 이더리움 블록체인의 크기는 160GB이며 최근 탈중앙화 금융 상품에 대한 수요가 급증하고 있다. 어제 사용자들은 거래를 처리하고 저장하기 위해 370만 달러의 거래 수수료와 450만 달러의 인플레이션 보조금을 지불했습니다. Gas Price의 상승으로 인해 가장 일반적으로 사용되는 스마트 계약 상호 작용 수수료는 $5-50 사이가 되었으며 사용자는 기본 상호 작용 수수료를 지불해야 합니다. 비트코인의 경우 거래당 평균 수수료는 $5에 가깝습니다.
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블록체인을 확장하는 방법
효과적인 블록체인 확장 솔루션은 블록체인을 유지 관리하는 노드에 상당한 비용을 추가하지 않고도 데이터 저장 또는 컴퓨팅(트랜잭션 처리) 용량을 늘릴 수 있습니다."shards"확장을 진행하려면 기하급수적으로 개선할 수 있는 솔루션이 필요합니다. 최대 용량으로 실행될 때 Ethereum이 처리하는 트랜잭션 수는 실질적이고 상당한 경제 활동이라고 할 수 있는 활동에 비해 무시할 수 있습니다.
"Layer 2 "2015년 비트코인의 블록 크기 변경에 대한 세간의 이목을 끄는 논쟁은 대대적인 계획에서 상대적으로 사소한 개선에 에너지가 낭비되는 좋은 예입니다. 2-8배 개선은 단기적인 압력을 완화하는 데 유용할 수 있지만 모든 노드에 더 높은 향후 트랜잭션 처리 비용을 부과합니다. 이것은 합의에 참여할 수 있는 사람들의 그룹을 제한하여 탈중앙화의 정도를 감소시킵니다.
하위 계층에서 블록체인을 확장하는 주요 솔루션은 모든 노드의 비용을 (실질적으로) 증가시키는 것이 아니라 트랜잭션 검증 작업을 더 작은 조각으로 분할하는 것입니다.
). 샤딩은 NEAR, Ethereum 2.0 및 Polkadot을 포함하여 얼마나 많은 최고의 블록체인 프로젝트가 확장되는지를 나타냅니다. 블록체인의 글로벌 유효성 검사기 풀에서 각 샤드의 유효성 검사기를 무작위로 샘플링하고 회전함으로써 결과 보안이 전체 유효성 검사기 풀(현재 접근 방식)을 사용하는 것과 근접한 것으로 표시될 수 있습니다.
스케일링 솔루션의 일반적인 정의는 일반적으로 이더리움에 연결된 모든 시스템을 의미하며 트랜잭션 처리 용량을 늘리는 데 도움이 됩니다(한 방법 또는 다른 방법으로).
그러나 상호 운용성 솔루션이 더 보편화됨에 따라 사이드체인(또는 완전히 다른 블록체인)과 레이어 2 기술의 더 나은 분류는 기본 보안 모델에 따라 달라집니다. 사이드체인은 애플리케이션에 따라 다르거나(분산형 스왑체인과 같은) 범용일 수 있으며 자체 보안을 담당합니다. 레이어 2의 보안은 기본 블록체인(예: Ethereum)에서 비롯됩니다.
NEAR 및 Solana와 같은 레이어 1 블록체인에는 블록 생성을 담당하는 자체 유효성 검사기가 있지만 체인 간에 토큰을 전송할 수 있는 이더리움에 대한 브리지를 구축했습니다. tBTC는 효과적으로 비트코인을 이더리움의 사이드체인으로 만듭니다(또는 이더리움을 관점에 따라 비트코인의 사이드체인으로 만듭니다).
Bitcoin의 관점에서 Ethereum의 유효성 검사기는 사용자의 자금을 훔칠 수 있습니다. 즉, 이더리움이 비트코인의 사이드체인이라면 비트코인은 이더리움에 대한 규칙을 시행할 수 없기 때문에 둘은 보안을 공유하지 않습니다. 이것이 Liquid가 비트코인에 대해 완전히 안전한 사이드체인으로 간주될 수 없는 이유입니다. Liquid는 사용자의 자금을 훔칠 수 있는 자체 유효성 검사기를 가지고 있습니다.
이러한 패턴은 일반적으로 상태 채널과 비수탁 사이드체인(플라즈마 및 롤업)의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 이러한 방법의 일반적인 패턴은 대략 다음과 같습니다.
오프 체인에서 발생하는 스냅샷은 기본 블록체인(예: 이더리움)에 커밋됩니다.
주 채널
참가자(노드 및 사용자)가 올바른 데이터를 제출하도록 경제적으로 인센티브를 제공하거나 기본 블록체인에 완전한(영지식) 증명을 제공함으로써 보안이 보장됩니다.
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주 채널
상태 채널은 비트코인의 라이트닝 네트워크가 기반으로 하는 기술인 지불 채널의 일반적인 형태입니다.
개념적으로 상태 채널은 단순하지만 디자인에는 몇 가지 고유한 제한이 있습니다.
상태 채널은 다른 사용자가 이전 정보를 가지고 종료하려고 하는 경우에 대비하여 사용자(또는 일부 신뢰할 수 있는 제3자)가 채널을 온라인으로 모니터링하도록 요구합니다. 또한 이러한 채널과 상호 작용하는 것이 기존 스마트 계약 코드를 배포하는 것보다 개발자에게 더 복잡하기 때문에 스마트 계약을 쉽게 구축하기에는 일반화 가능성이 낮습니다.
또한 주 채널은 많은 양의 담보가 필요하기 때문에 자본 비효율적입니다.
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플라즈마에서 롤업까지
아마도 장기적으로 레이어 2 스케일링 솔루션의 더 중요한 클래스는 비수탁 사이드체인일 것입니다. 이는 분산 금융 및 기타 Web3 응용 프로그램을 실행할 수 있는 잠재력이 있기 때문입니다.
비수탁형 사이드체인의 핵심은 사용자가 사이드체인 운영자를 신뢰하지 않고도 L1 블록체인보다 훨씬 더 높은 성능 용량으로 온체인 및 오프체인을 할 수 있다는 것입니다.
원래의 유망한 비수탁형 사이드체인 디자인은 Plasma였습니다. Plasma는 몇 년 전에 블록체인 확장을 위한 묘책으로 과장되었습니다. 안전하고 사용자 친화적인 방식으로 Plasma를 구현하는 복잡성으로 인해 이 패턴은 선호되지 않았습니다.
Plasma는 간단한 전제로 만들어졌습니다. 플라즈마 체인의 유효성 검사기가 기본 블록체인에 대한 상태 전환에 대한 잘못된 정보를 제공하려고 시도하는 경우(즉, 잘못된 잔액을 제시하여 사용자 자금을 오프체인으로 가져가는 경우) 사용자는 이 정보에 이의를 제기하고 플라즈마 체인이 트랜잭션에 어떤 일이 발생했는지에 대한 자체 증거를 구성할 수 있습니다. .
실제로 Plasma는 해결해야 할 일련의 합병증에 직면했습니다. 예를 들어:
데이터 비가용성 플라즈마 체인의 유효성 검사기가 기본 체인에 데이터를 게시할 수 있지만 트랜잭션 데이터는 자체적으로 보관할 수 있는 공격입니다. 이렇게 하면 사용자는 검증자가 제공한 정보에 이의를 제기하는 데 필요한 데이터가 없습니다.
온라인 요청. 악의적인 플라즈마 체인 유효성 검사기가 종료되는 경우 모든 사용자가 온라인 상태를 유지하고 모든 트랜잭션을 모니터링해야 합니다."대량 종료 문제. 모든 사용자가 플라즈마 체인을 종료해야 하는 경우 전체 플라즈마 체인의 상태가 기본 블록체인에 게시되어야 합니다.Ethereum의 경우 이러한 규모의 증명은 사실상 처리가 불가능합니다."Plasma Cash와 같은 새로운 반복이 기존 문제에 대한 솔루션을 제공하지만 사용자 자금의 안전한 출구를 보장하는 데 있어 새로운 문제가 계속해서 발생합니다. 2018년 12월 BarryWhiteHat이라는 가명은 영지식 증명 형식으로 이 문제에 대한 해결책을 제공했습니다.
ZK 롤업에서 사이드체인 유효성 검사기(
연발총
)는 모든 트랜잭션이 유효하다는 간결한 zk 증명을 생성하기 위해 많은 트랜잭션을 수집하거나 롤아웃합니다. 그런 다음 증명은 이더리움 체인에 게시됩니다.
이 접근 방식은 사용자가 플라즈마 체인을 안전하게 종료할 수 있는 복잡성을 완전히 방지합니다. 그러나 이 접근 방식에는 두 가지 일반적인 단점도 있습니다.
이더리움 체인에서 발행된 zk-proofs의 크기는 큽니다. 즉, zk-Rollups는 Plasma에 비해 최대 트랜잭션 처리량을 희생합니다.
일반적인 방식으로 스마트 계약을 시행하기 위해 간결한 zk 증명을 구축하는 것은 어렵습니다. 현재 ZK 롤업은 토큰 전송과 같은 특정 작업으로 더 제한적입니다. 하지만 탈중앙화 거래소 루프링은 이미 메인 네트워크에서 출시되었고 ZK-롤업을 기반으로 구축되었습니다.
낙관적 롤업은 플라즈마와 유사하지만 차이점은 모든 거래 데이터가 온체인으로 제공되어야 한다는 것입니다. 즉, 플라즈마보다 기본 블록체인에 더 많은 거래 데이터를 제공하고 누구나 거래 유효성 증명을 구축할 수 있도록 합니다. 구체적으로 전체 낙관적 롤업 사이드체인의 상태를 재구성하려면 충분한 데이터가 이더리움 체인에 게시되어야 합니다."Layer 1"이 접근 방식은 ZK 롤업과 비교하여 더 많은 데이터를 온체인에 게시해야 하기 때문에 또 다른 기하급수적 트랜잭션 처리(스마트 계약의 경우)를 희생하지만 Optimism의 접근 방식은 스마트 계약 유연성과 Ethereum 기계 호환성과의 가상 통합을 허용합니다.
단점으로 낙관적 롤업은 사용자가 잘못된 상태 전환에 대해 이의를 제기할 충분한 시간을 가질 수 있도록 1-2주(구현에 따라 다름)의 이의 제기 기간이 필요합니다. 출구 프로세스를 촉진하는 솔루션은 사용자가 사이드체인 보유의 위험을 덜 수 있는 출구 시장을 만드는 것입니다.
블록체인은 특정 애플리케이션의 체인 간에 메시지를 전송하는 방법으로서의 패턴입니다.
이것이 Cosmos의 디자인 이면에 있는 아이디어입니다. 응용 프로그램이 기본 계층에 비해 기본 계층 보안에 너무 중요한 기생체가 될 수 있다는 생각입니다. 애플리케이션(스테이블 코인, 예측 시장 등)에서 지불하는 수수료는 그들이 촉진하는 가치 이전에 따라 반드시 확장되지는 않으며 이러한 애플리케이션은 기본 블록체인보다 더 가치가 높아져 예를 들어 이더리움이 애플리케이션 보안 약점이 될 수 있습니다.
이것은 사용자 경험 측면에서 추가적인 장애물을 만듭니다. 사이드체인 생태계에서 사용자는 상호 작용하는 각 사이드체인(및 운영자)의 보안을 독립적으로 신뢰해야 합니다.
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실제로 작동할까요(얼마나 잘 될까요?)
상태 채널은 일부 애플리케이션의 트랜잭션을 처리하는 역할을 할 가능성이 높습니다. 예를 들어 그래프 프로토콜은 데이터베이스 인덱싱 서비스를 위한 주 채널 지불을 구현할 계획이며 주 채널은 조건부 지불에 대한 간단한 규칙도 인코딩할 수 있을 만큼 유연합니다.
특정 애플리케이션 체인에서 SKALE은 연말 전에 출시할 계획이며 이더리움과 상호 운용 가능한 특정 애플리케이션 체인을 가져올 것입니다. 또한 NEAR 프로토콜과 솔라나에 대한 브리지는 전체 생태계에 더 많은 확장성을 제공할 것을 약속합니다. 하지만 둘 다 이더리움의 경쟁자로 간주될 수 있습니다."이러한 경우 애플리케이션은 이더리움 이상으로 기능을 확장하여 잠재적으로 단일 체인에 대한 생태계의 의존도를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, NEAR의 예측 시장 프로토콜인 Flux Market은 MakerDAO의 분산형 스테이블 코인 DAI에서 베팅 시장을 제공할 것입니다."PIG "ZK 롤업과 낙관적 롤업은 애플리케이션을 이더리움 생태계에 구축하고 보안을 위해 이더리움에 의존하기 때문에 애플리케이션을 이더리움 생태계에 테더링하기 위한 솔루션입니다. 예를 들어, ZK Rollups를 기반으로 구축된 분산형 거래소 Loopring은 7월에 1,760만 달러(시장 점유율 0.4%)의 거래량을 처리했습니다.
Optimistic Rollups를 개발하는 가장 잘 알려진 팀은 Optimism 이전의 Plasma Group으로 이름에서 알 수 있듯이 이전에 Plasma 구현 작업을 수행했습니다. 2020년 1월, 팀은 Paradigm과 IDEO로부터 350만 달러의 벤처 자금을 조달했습니다. 낙관적 롤업은 상호 트랜잭션을 위한 Uniswap 버전인 Unipig를 사용하여 이더리움 테스트넷에서 시연되었습니다.
유니''와
토큰.
이러한 각 솔루션에 대해 남아 있는 큰 문제는 구성 가능성에 중점을 둡니다. 이더리움에서 스마트 계약은 서로 동기적으로 호출할 수 있습니다. 이러한 구성 가능성의 결여는 롤업 체인의 온/오프 호핑이 입금 및 인출에 마찰을 일으키기 때문에 최종 사용자 경험을 변경합니다.
이것은 사용자가 Metamask를 한 번만 클릭하면 모든 앱과 상호 작용할 수 있는 오늘날 Web3 사용자 경험의 가장 좋은 부분 중 하나와 극명한 대조를 이룹니다.
확장성이 좋지 않은 경우에도 낙관적 롤업은 응용 프로그램이 자체 사이드체인에 배포되는 경우 여전히 10-30배의 트랜잭션 처리 능력을 제공하므로 이더리움에 충분한 헤드룸을 제공해야 합니다. 이더리움 2.0은 데이터를 게시할 수 있는 더 많은 공간을 제공하므로 이러한 확장성 솔루션에 도움이 됩니다.
