원래 제목: 오프체인 확장에 대한 심층 분석 - Cobo Ventures Heavy Research Report
원작자: Ellaine Xu, Hettie Jiang, June Wang, Walon Lin, Yiliu Lin
원본 소스: Cobo Global
1. 증설의 필요성
블록체인의 미래는 탈중앙화, 보안, 확장성이라는 원대한 비전이지만, 보통 블록체인은 그 중 두 가지만 달성할 수 있고, 이 세 가지 요구 사항을 동시에 만족하는 것을 블록체인 문제의 불가능한 삼각형이라고 합니다(아래 그림 참조). . 수년 동안 사람들은 이 문제를 해결하는 방법, 분산화 및 보안을 보장하는 전제, 즉 현재 블록체인 개발 프로세스인 확장 문제를 해결하기 위해 블록체인의 처리량 및 트랜잭션 속도를 개선하는 방법을 모색해 왔습니다. .화제 중 하나.
먼저 일반적인 용어로 블록체인의 탈중앙화, 보안 및 확장성을 정의해 보겠습니다.
탈중앙화: 누구나 노드가 되어 블록체인 시스템의 생산 및 검증에 참여할 수 있으며, 노드 수가 많을수록 탈중앙화 정도가 높아지므로 소수의 대규모 중앙 집중식 참여자 그룹에 의해 네트워크가 제어되지 않습니다.
보안: 블록체인 시스템을 제어하는 데 드는 비용이 높을수록 보안이 높아지고 체인은 더 많은 참여자의 공격에 저항할 수 있습니다.
확장성: 많은 트랜잭션을 처리할 수 있는 블록체인의 능력.
Bitcoin 네트워크의 첫 번째 주요 하드 포크는 확장 문제에서 비롯되었습니다. 비트코인 사용자 수와 거래량이 증가함에 따라 블록 제한이 1MB인 비트코인 네트워크는 혼잡 문제에 직면하기 시작했으며 2015년부터 비트코인 커뮤니티는 용량 확장 문제에 대해 의견이 분분하며 한쪽은 비트코인 ABC 확장 파벌은 블록의 확장을 지원하고 다른 쪽 비트코인 코어로 대표되는 작은 블록 파벌은 메인 체인 구조를 최적화하기 위해 Segregated Witness Segwit 체계를 사용해야 한다고 생각합니다. 2017년 8월 1일, 비트코인 ABC에서 8MB로 개발한 클라이언트 시스템이 실행되기 시작했고, 이는 비트코인 역사상 최초의 주요 하드 포크와 새로운 통화 BCH의 탄생으로 이어졌습니다.
마찬가지로 이더리움 네트워크도 네트워크의 보안과 탈중앙화를 보장하기 위해 확장성의 일부를 희생하는 것을 선택하지만, 이더리움 네트워크는 비트코인 네트워크와 같이 블록 크기를 제한하여 거래량을 제한하지 않고 위장적으로 설정하는 것으로 변경합니다. 단일 블록에 수용할 수 있는 가스 요금의 상한선이지만 Trustless Consensus를 달성하고 노드의 광범위한 배포를 보장하는 것이 목적입니다(한도를 취소하거나 늘리면 대역폭, 스토리지 및 계산이 불충분한 많은 작은 노드가 제거됨) .
2017년의 CryptoKitties, DeFi 여름, GameFi 및 NFT와 같은 온체인 애플리케이션의 부상에 이르기까지 처리량에 대한 시장의 수요는 계속 증가했지만 Turing의 완전한 이더리움조차도 초당 15~45개의 트랜잭션만 처리할 수 있습니다. 트랜잭션(TPS) )로 인해 거래 비용이 증가하고 결제 시간이 길어집니다.대부분의 Dapp은 운영 비용을 감당할 수 없으며 전체 네트워크는 사용자에게 느리고 비용이 많이 듭니다.블록체인 확장 문제를 시급히 해결해야 합니다. 이상적인 확장 솔루션은 탈중앙화와 보안을 희생하지 않고 가능한 한 블록체인 네트워크의 트랜잭션 속도(더 짧은 완결성 시간)와 트랜잭션 처리량(더 높은 TPS)을 높이는 것입니다.
2. 용량 확장 솔루션의 종류
메인 네트워크의 첫 번째 레이어 변경 여부의 기준에 따라 확장 계획을 온체인 확장과 오프체인 확장의 두 가지 범주로 나눕니다.
2.1 온체인 확장
핵심 개념: 메인 네트워크의 첫 번째 계층의 프로토콜을 변경하여 확장을 달성하는 솔루션 현재 주요 솔루션은 샤딩입니다.
온체인 확장을 위한 많은 옵션이 있지만 이 문서에서는 확장되지 않습니다.두 가지 옵션이 아래에 간략하게 나열되어 있습니다.
솔루션 1은 블록 공간을 확장하는 것, 즉 각 블록에 패키지된 트랜잭션의 수를 늘리는 것이지만 이것은 고성능 노드 장비에 대한 요구 사항을 증가시키고 노드 가입을 위한 임계값을 높이며 탈중앙화 정도를 줄입니다. .
두 번째 옵션은 블록체인 장부를 여러 부분으로 나누는 샤딩입니다.각 노드가 모든 부기에 참여하는 대신 다른 샤드, 즉 다른 노드가 다른 장부를 담당합니다.병렬 컴퓨팅은 동시에 여러 트랜잭션을 처리할 수 있습니다. 노드의 컴퓨팅 압력과 진입 임계값을 줄이고 트랜잭션 처리 속도와 탈중앙화 정도를 향상시킬 수 있지만 이는 전체 네트워크의 컴퓨팅 성능이 분산되어 전체 네트워크의 보안을 감소시킬 수 있음을 의미합니다.
기본 네트워크 프로토콜의 레이어 코드를 변경하면 예측할 수 없는 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 기본 레이어의 미묘한 보안 허점이 전체 네트워크의 보안을 심각하게 위협하고 네트워크가 수리 및 업그레이드를 포크하거나 중단할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 2018년 Zcash 인플레이션 취약점 사건: Zcash의 코드가 비트코인 버전 0.11을 기반으로 수정되었으며, 8개월간의 비밀 패치, 버그가 수정될 때까지 사건이 공개되지 않았습니다.
2.2 오프체인 확장
핵심 개념: 기존 레이어 1 메인넷 프로토콜을 변경하지 않는 확장 솔루션.
이미지 설명
참고: 표의 용어 정의는 이더리움 공식 사이트에서 가져왔으며, 내용은 Cobo Ventures에서 요약 및 정리했습니다.
아래에서는 개발 일정, 기술 원칙, 장단점, 애플리케이션 비교 측면에서 현재 주류인 오프체인 확장 솔루션을 소개합니다.
3. 오프체인 확장 계획
3.1 State Channels
3.1.1 요약
상태 채널은 채널이 열리거나 닫히거나 분쟁이 해결될 때만 사용자가 메인 네트워크와 상호 작용할 필요가 있으며 사용자 간의 상호 작용은 오프 체인에 배치되어 사용자 트랜잭션의 시간과 금전 비용을 줄입니다. 트랜잭션의 수는 무제한입니다.
상태 채널은 2인용 체스 게임과 같은 턴 기반 애플리케이션에 적합한 간단한 P2P 프로토콜입니다. 각 채널은 채널에 예치된 자산을 제어하고, 상태 업데이트를 확인하고, 참가자 간의 분쟁을 중재하는 메인넷에서 실행되는 다중 서명 스마트 계약에 의해 관리됩니다(서명되고 타임 스탬프가 찍힌 사기 증거를 기반으로 함). 참가자가 블록체인 네트워크에 계약을 배포한 후 일정 금액을 예치하고 잠급니다.양 당사자가 서명하고 확인하면 채널이 공식적으로 열립니다. 채널은 참여자 간의 무료 오프 체인 거래를 무제한으로 허용합니다(이체 순 가치가 예치된 총 토큰 양을 초과하지 않는 한). 참가자는 상대방의 서명 확인을 기다리면서 서로에게 상태 업데이트를 차례로 보냅니다. 상대방이 서명하고 확인하면 상태 업데이트가 완료된 것으로 간주됩니다. 정상적인 상황에서 양 당사자가 동의한 상태 업데이트는 메인 네트워크에 업로드되지 않으며 분쟁이 있거나 채널이 폐쇄된 경우에만 메인 네트워크 확인에 의존합니다. 채널을 닫아야 할 때 모든 참가자는 메인 네트워크에서 거래 요청을 제출할 수 있습니다.만장일치로 모든 구성원이 서명하고 승인하면 체인에서 즉시 실행됩니다. 채널의 최종 상태에 있는 각 참가자의 잔액에 따른 나머지 잔액 잠긴 자금, 다른 참가자가 승인하지 않으면 나머지 자금을 받기 위해 모두 챌린지 기간이 끝날 때까지 기다려야 합니다. .
요약하면 상태 채널 방식은 메인 네트워크의 계산량을 크게 줄이고 트랜잭션 속도를 높이며 트랜잭션 비용을 줄일 수 있습니다.
3.1.2 타임라인
위의 타임라인은 State Channels의 개발 및 진화의 주요 이정표를 보여줍니다.
2015년 2월 Joseph Poon과 Thaddeus Dryja는 Lightning Network 백서 초안을 발표했습니다.
2015년 11월 Jeff Coleman은 처음으로 State Channel의 개념을 체계적으로 요약했으며 Bitcoin의 지불 채널이 State Channel 개념의 하위 사례라고 제안했습니다.
2016년 1월, Joseph Poon과 Thaddeus Dryja는 비트코인 라이트닝 네트워크: 확장 가능한 오프체인 즉시 결제 백서를 공식 발표하여 비트코인 라이트닝 네트워크의 확장 체계인 지불 채널(Payment Channel)을 제안했습니다. Bitcoin 네트워크에서 트랜잭션을 처리하기 위해 지불을 전송합니다.
2017년 11월에 Payment Channel 프레임워크를 기반으로 하는 State Channel의 첫 번째 설계 사양인 Sprites가 제안되었습니다.
2018년 6월 Counterfactual은 상태 채널과 완전히 관련된 최초의 디자인인 매우 상세한 일반화된 상태 채널 디자인을 제안했습니다.
2018년 10월 Generalized State Channel Networks 기사에서 State Channel Networks 및 Virtual Channels의 개념을 제안했습니다.
2019년 2월에는 상태 채널의 개념이 N-Party 채널로 확장되었으며 Nitro는 이 아이디어를 기반으로 한 첫 번째 프로토콜입니다.
2019년 10월 Pisa는 모든 참가자가 지속적으로 온라인 상태여야 하는 문제를 해결하기 위해 Watchtowers의 개념을 확장했습니다.
2020/03, Hydra는 고속 동형 채널을 제안했습니다.
이미지 설명
Source: L. D. Negka and G. P. Spathoulas， "Blockchain State Channels: A State of the Art" in IEEE Access， vol. 9 ， pp. 160277-160298 ， 2021 ， doi: 10.1109/ACCESS.2021.3131419.
이미지 설명
Source: L. D. Negka and G. P. Spathoulas， "Blockchain State Channels: A State of the Art" in IEEE Access， vol. 9 ， pp. 160277-160298 ， 2021 ， doi: 10.1109/ACCESS.2021.3131419.
그림 2는 대부분의 상태 채널 프로토콜이 따르는 일반적인 워크플로를 보여줍니다. 낙관적인 경우 Alice와 Bob은 이전과 동일한 작업을 수행해야 하지만 이번에는 온체인 계약과 상호 작용하는 대신 상태 채널을 사용합니다.
첫 번째 단계에서 Alice와 Bob은 개인 EOA에서 체인의 계약 주소로 자금을 예치합니다(상호작용 1, 2). 이 자금은 계약에 잠겨 있으며 잔액은 채널이 닫힐 때까지 사용자에게 반환되지 않습니다. ;두 사람은 확인 서명 이후 두 사람 사이의 상태 채널이 공식적으로 열렸습니다.
두 번째 단계에서 Alice와 Bob은 이 채널을 통해 체인 아래에서 이론적으로 무제한의 트랜잭션(파란색 점선)을 수행할 수 있으며 참가자는 (블록체인 네트워크와 통신하는 대신) 암호화된 서명 메시지를 통해 서로 통신합니다. 두 사용자 모두 이중 지출을 방지하기 위해 각 트랜잭션에 서명해야 합니다. 이러한 메시지를 통해 자신의 계정에 대한 상태 업데이트를 제안하고 상대방이 제안한 상태 업데이트를 수락합니다.
이미지 설명
Source: L. D. Negka and G. P. Spathoulas， "Blockchain State Channels: A State of the Art" in IEEE Access， vol. 9 ， pp. 160277-160298 ， 2021 ， doi: 10.1109/ACCESS.2021.3131419.
그림 3은 비관적 사례에서 상태 채널의 워크플로를 보여줍니다. 처음에는 두 명의 참가자가 자금을 예치하고(상호작용 1, 2) 상태 업데이트를 교환하기 시작합니다(파란색 점선). 어떤 시점에서 Bob이 자신의 차례에 Alice가 보낸 상태 업데이트 서명에 응답하지 않는다고 가정하고(상호작용 3), 이때 Alice는 자신의 마지막 유효한 상태를 계약에 제출하여 챌린지를 시작할 수 있습니다(상호작용 4). 이 유효한 상태에는 Bob의 이전 서명도 포함되어 있어 마지막 트랜잭션이 Bob에 의해 승인되었고 최종 상태가 Bob에 의해 확인되었음을 증명합니다. 그런 다음 계약을 통해 Bob은 일정 기간 동안 다음 상태를 계약에 제출하여 응답할 수 있습니다. Bob이 응답하면 두 사람은 상태 채널 내에서 계속 거래할 수 있습니다. Bob이 해당 시간 내에 응답하지 않으면 계약이 자동으로 종료됩니다 상태 채널을 다운하고 자금을 Alice에게 반환합니다(상호작용 5).
3.1.4 장점과 단점
3.1.5 적용
비트코인 라이트닝 네트워크
개요:
번개 네트워크는 비트코인 네트워크의 소액 결제 채널입니다.그 전반적인 기술 진화 경험: 단방향 결제 채널을 구축하기 위한 2/2 다중 서명, 양방향 결제 채널을 구축하기 위해 RSMC(Revocable Sequence Maturity Contract) 추가, 그리고 HTLC(Hash Time Maturity Contract) Lock Contract)를 추가하여 결제 채널에 연결하여 다중 결제로 확장할 수 있으며 최종적으로 Lightning Network라는 결제 네트워크를 구축할 수 있습니다. 체인 아래의 소액 결제 채널을 통해 중개인을 사용하여 거래 네트워크를 형성하면 비트코인 네트워크 확장 문제를 해결할 수 있습니다. 라이트닝 네트워크의 전반적인 사용은 입금(채널 설정) → 라이트닝 네트워크 거래(채널 상태 업데이트) → 환불/결제(채널 종료)의 프로세스를 따르며 이론적으로 라이트닝 네트워크는 초당 100만 건의 트랜잭션을 처리할 수 있습니다.
타임라인:
2015년 2월 Joseph Poon과 Thaddeus Dryja는 Lightning Network 백서의 초안을 발표했습니다.
2016년 1월 백서의 공식 버전이 발표되고 Lightning Labs가 설립되었습니다.
2018년 3월 15일, Lightning Labs는 첫 번째 Lightning Network 메인넷 버전인 Lightning Network Daemon(LND) 0.4를 출시했습니다.
2021년 초 라이트닝 네트워크의 공개 용량(TVL)은 약 4천만 달러에 불과하며 라이트닝 네트워크를 사용하는 사용자는 10만 명 미만입니다.
2021년 6월 엘살바도르는 비트코인을 법정화폐로 채택한다고 발표했고, 9월에는 라이트닝 네트워크 기반 지갑인 치보(Chivo)를 출시했다.
2022년에 Cash App과 OKX, Kraken, Bitfinex를 포함한 26개의 암호화폐 거래 플랫폼은 라이트닝 네트워크에 대한 지원을 발표하여 즉각적이고 저렴한 BTC 입금, 인출 및 전송을 가능하게 했습니다.
2022년 10월 Lightning Labs는 Taproot - Taro 프로토콜(알파 버전)을 기반으로 하는 새로운 프로토콜을 출시했습니다. 이 프로토콜은 현재 테스트넷에서 테스트 중이며 향후 비트코인 네트워크에서 자산을 생성, 전송 및 수신하는 데 사용될 예정입니다. 라이트닝 네트워크는 즉각적이고 대량의 낮은 수수료 거래를 실행합니다.
이미지 설명
생태학적 개발:
Source:https://blog.coinbase.com/is-the-bitcoin-lightning-network-for-real-26 e 47029687 f
위의 그림에서 볼 수 있듯이 BTC 번개 네트워크 생태는 아래에서 위로 다음과 같습니다. 기본 BTC 네트워크-핵심 인프라-다양한 Dapps.
핵심 인프라에는 다음이 포함됩니다.
라이트닝 네트워크 솔루션: 개인과 기업이 실행하고 라이트닝 네트워크에 연결할 수 있는 소프트웨어 프로그램으로, 그 중 가장 큰 규모는 라이트닝 랩스입니다.
노드 및 유동성 서비스: 사용자가 자신의 노드를 독립적으로 운영하는 것이 더 복잡하기 때문에 라이트닝 결제 채널을 관리할 수 있도록 보다 사용자 친화적인 인터페이스를 제공해야 합니다.
핵심 인프라 위에는 다양한 결제 및 금융 서비스와 애플리케이션이 있습니다. 예를 들어 LND 솔루션 위에 구축된 Strike를 통해 사용자는 BTC를 사고 팔 수 있고, BTC를 사용하여 Twitter에서 제작자에게 팁을 주고 Shopify 판매자가 BTC를 수락할 수 있습니다. .
2022년 11월 현재 비트코인 라이트닝 네트워크 기반 Dapps는 20개 이상의 카테고리와 100개 이상의 애플리케이션으로 성장했으며 애플리케이션 카테고리에는 주로 비트코인 라이트닝 네트워크 결제, 지갑, 노드 관리, 브라우저 확장, 팟캐스트 및 스트리밍 미디어 등이 포함됩니다. 노드 인프라와 관련된 현재의 기술 기반 계층은 기본적으로 성숙했고, 지갑 지원이 증가했으며, 금융 서비스 및 지불 통합이 계속 성장하고, 더 많은 엔터테인먼트 애플리케이션이 Lightning Network에 구축되었으며, Lightning Network 생태계는 호황을 누리고 있습니다.
이더리움 라이덴 네트워크
개요:
Raiden Network는 이더리움 기반의 소액 결제 채널입니다.라이트닝 네트워크와 매우 유사합니다.상태 채널을 설정하여 체인에서 트랜잭션을 확장합니다.목적은 이더리움에서 거의 즉각적이고 저비용이며 확장 가능한 결제를 달성하는 것입니다. ERC 20 토큰 지불.
타임라인:
2017년에 설립된 창립자 Heiko Hees는 Ethereum의 핵심 개발자이자 컨설턴트였습니다.
2017년 10월 17일에 토큰 $RDN에 대한 ICO를 시작하여 네덜란드 경매에서 3천만 달러 이상을 모금했습니다.
2020년 5월, 첫 번째 Raiden Light Client - Alderaan이 Typescript 기반 Raiden 네트워크 구현인 Ethereum 메인넷에서 출시되었습니다.
2021년 말에 장기적인 개발 진행 부족, 정보 공개 및 사용자 사용으로 인해 Bitkub, NiceHash 및 Binance를 포함한 여러 거래소가 $RDN을 상장 폐지할 것입니다.
이 기술은 현재 다음과 같은 이유로 널리 채택되지 않습니다.
1) 사용 임계값이 너무 높음: Ethereum의 가스 요금이 너무 높으면 채널을 여는 비용이 너무 높아 Raiden 네트워크를 채택하는 데 큰 장애물이 됩니다.
생태학적 개발:
생태학적 개발:
현재 Raiden 네트워크의 생태학적 개발은 느리고 팀은 Raiden 네트워크를 Ethereum 레이어 2 롤업 네트워크에서 실행하도록 변환하여 상태 채널을 생성하는 가스 비용을 더욱 절감하고 있습니다. 팀은 2022년 5월에 발표했습니다. Raiden Network가 Arbitrum에서 시작되어 롤업 기본 프로토콜이 되고 L 2는 L 2에서 실행됩니다. 이 솔루션은 초기 채널 생성 비용을 35% 줄여 고주파 소액 결제 시나리오에 더 적합합니다. 앞으로 Raiden Network는 Rollup과의 상생을 위한 보완 솔루션으로 Rollup을 중심으로 변모할 것입니다.
Celer Network
개요:
Celer 네트워크는 기본적으로 인센티브 계층($CELR 토큰)이 추가된 라이트닝 네트워크로, 오프체인 확장 기술 및 인센티브 경제 모델을 통해 빠르고 사용하기 쉽고 저렴하며 안전한 고주파 대화형 블록체인을 구축할 수 있습니다. e스포츠 플랫폼 등 Dapps 사용자 입장료 및 보너스 분배에서 매우 높은 상호 작용 빈도로 인해 상태 채널 기술의 적용에 매우 적합합니다.
이미지 설명
Source: https://www.celer.network/doc/CelerNetwork-Whitepaper.pdf
위의 그림과 같이 Celer Network의 이더리움 기반 오프체인 확장 프레임워크는 아래에서 위로 세 개의 레이어로 구성됩니다.
cChannel: 일반화된 상태 채널 및 사이드체인 제품군
cRoute: 성능을 향상시키기 위해 혁신적인 라우팅 알고리즘 DBR(Distributed Balanced Routing)을 사용하는 오프체인 지불 라우팅
cOS: 오프체인 애플리케이션을 위한 개발 프레임워크 및 런타임 환경
타임라인:
2018년에 설립된 팀원은 MIT, Princeton, UCBerkeley 및 UIUC에서 컴퓨터 과학 박사 학위를 받았습니다.
2019년 3월, $CELR 토큰이 바이낸스 런치패드에서 출시되었습니다.
생태학적 개발:
생태학적 개발:
블록체인 생태계가 멀티체인으로 발전함에 따라 상태 채널에는 레이어 1과 레이어 2를 연결하는 새로운 임무가 주어집니다. Celer Network는 일반화된 상태 채널 네트워크의 핵심 기술을 확장하여 크로스 체인 L2 확장 및 집계 플랫폼으로 전환했습니다.현재 출시된 제품에는 DeFi 프로토콜 Layer 2.finance, 정보 크로스 체인 프로토콜 Celer IM 및 자산 크로스 체인이 포함됩니다. 브리지 cBridge . cBridge는 이미 최대 139개의 토큰과 38개의 체인을 지원합니다.
2022년 11월 11일 MetaMask Bridges Beta에서 cBridge를 통합하여 11월 17일 cBridge 총 트랜잭션 수는 100만 건에 도달했으며 같은 날 cBridge와 Celer IM이 zkSync 2.0 테스트넷을 통합한다고 발표했습니다.
3.1.6 애플리케이션 비교
3.2 Sidechains
3.2.1 요약
사이드체인의 개념은 2012년 비트코인 개발자들이 채팅방에서 처음 제안했고, 비트코인의 사이드체인에 대한 첫 번째 기사는 블록스트림 연구원이 작성해 2014년에 발표했습니다.
2014년 논문에서는 사이드 체인이 비트코인 거래 속도를 높이는 것으로 보이는 블록체인의 한 형태라고 제안했습니다.더 복잡한 계약을 사용하거나 합의 메커니즘(예: PoS) 또는 블록 매개 변수를 개선하여 사용할 수 있습니다.체인 적합 특정 역할. 사이드 체인의 트랜잭션 결과는 최종적으로 메인 체인으로 다시 전송될 때 검증자 측에 기록됩니다. 이 블록체인 모델은 새로운 블록체인 형태가 아니라 메인 체인에 부착되어 메인 체인이 문제를 해결하도록 돕는 인프라입니다.
3.2.2 타임라인
2012/01, 비트코인 사이드 체인의 개념이 대화방에서 제안되었습니다.
2014/10, 비트코인 사이드 체인에 대한 논문이 처음으로 게시되었습니다: 대칭 페그 및 비대칭 페그
2017/04, POA Network는 Ethereum Proof of Authentication 합의 테스트 네트워크를 기반으로 사이드 체인을 시작했습니다.
2017/10, Matic 네트워크 출시
2017/12, POA 네트워크 메인넷 런칭
2018/01, Skales 테스트넷 런칭
2018/10, xDai Chain 테스트 네트워크 출시
2020/06, Skale 메인넷 런칭
2020/06, 이더리움 사이드 체인 Matic PoS Chain 메인넷 런칭
2021/02, Matic Network 브랜드 이름을 Polygon Network로 변경
2021/02, Axie Infinity 게임 사이드체인 로닌 메인넷 운영 개시
2021/12, xDai Chain과 Gnosis Dao가 Gnosis Chain으로 합병
2022/03, POA 네트워크가 노시스 체인으로 합병
3.2.3 기술 원칙
사이드체인의 기술원리 중 2014년 논문에서는 사이드체인이 메인체인과 통신할 수 있도록 양방향 페깅(Symmetric Pegged)과 비협조적 페깅(Asymmetric Pegged) 두 가지 방식을 언급했다. 양방향 앵커링 또는 조정되지 않은 앵커링 메시지 전송은 메인 체인과 사이드 체인의 토큰이 교차 체인된 경우에만 발생합니다. 사이드 체인은 크로스 체인 기술을 사용하기 때문에 다음은 먼저 두 가지 가장 기본적인 크로스 체인 기술 원칙을 논의한 다음 애플리케이션 수준에서 사이드 체인 기술의 장단점을 논의합니다.
Symmetric Pegged
양방향 페깅(Symmetric Pegged)은 메인체인(Parent Chains)과 사이드체인(Side Chain)에 있는 검증자들이 서로의 현재 상태(블록 헤더 정보)를 실시간으로 기록하는 것을 말합니다.정보를 전송할 때 양방향 앵커링은 양방향 SPV(Simplified Payment Verification) 기술을 사용합니다. 메인 체인의 토큰이 사이드 체인으로 전송될 때 특수 출력(SPV-Locked Output)이 생성되며 사이드 체인의 검증자만 SPV 증명을 사용하여 잠금을 해제할 수 있습니다. SPV 기술은 블록 헤더 정보만 유지하고 전체 노드에서 머클 증명을 얻어 트랜잭션을 검증하는 기술을 말합니다.
주요 공정:
사용자는 기본 자산을 SPV 잠금 출력(특수 주소)으로 보냅니다.
확인 기간을 기다린 후 SPV 인증서를 사이드 체인에 제출할 수 있으며, 사이드 체인은 이를 기반으로 온체인 자산 발행을 준비할 수 있습니다.
SPV 증명은 트랜잭션이 발생했는지 확인하는 데 사용됩니다. 여기에는 작업 증명을 보여주는 블록 헤더 목록과 목록의 블록에서 출력(SPV 잠금 출력)이 생성되었다는 암호화 증명(Merkle 증명)이 포함됩니다.
사용자는 이중 지출 공격을 피하기 위해 대회 기간을 계속 기다립니다. 이 시간 동안 누군가가 SPV 잠금 출력을 생성한 블록보다 총 작업이 더 많은 체인을 포함하는 재구성 증명을 제출하면 이전 SPV 증명은 유효하지 않습니다.
이미지 설명
Source:https://blockstream.com/sidechains.pdf
Asymmetric Pegged
Asymmetric Pegged는 2014년 사이드체인을 처음 제안한 논문에서 언급한 두 번째 방법이다. Asymmetric Pegged에서 사이드 체인의 검증인은 메인 체인의 활동을 실시간으로 모니터링해야 메인 체인이 사이드 체인으로 토큰을 보내야 할 때 사이드 체인이 능동적으로 기록(전달 트랜잭션)할 수 있습니다. 그러나 사이드체인이 다시 메인체인으로 토큰을 전송해야 하는 경우 사이드체인 정보가 기록되지 않기 때문에 메인체인은 사이드체인 블록의 상태를 확인할 수 없다.
따라서 이 경우 Asymmetric Pegged는 인증자 메커니즘을 도입해야 합니다.
Smart ContractID, EpochID 및 검증자 ID
역방향 전송 목록
유효성 검사기 출금 목록
버그 신고 목록
모든 서명 집계
인증자에 기록되며, 일반적으로 인증자는 인증자가 시스템을 파괴하지 않도록 하기 위해 고정 자산을 스테이킹해야 하며, 이러한 인증자는 사이드 체인에서 다시 전송된 역방향 트랜잭션을 확인하고 메인 체인으로 다시 보낼 책임이 있습니다. 집계된 서명에 의해 서명된 후.
그러나 현재의 기술 발전으로 인해 점점 더 많은 사이드 체인이 제3자 공증인(권한 증명, PoA) 메커니즘을 사용하도록 선택하여 여러 명명된 노드가 계약 잠금 및 해제(블록 헤더의 블록 헤더)에 대해 서로 통신할 수 있습니다. 메인 네트워크 정보) 토큰 잠금이 발행된 값과 동일한지 확인하거나 릴레이어를 사용하여 중간 레이어를 설정하여 사이드 체인이 중간 레이어를 통해 메인 체인의 블록 상태를 확인할 수 있도록 합니다.
간단히 말해서 사이드 체인의 메커니즘은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
메인 체인의 자산 -> 사이드 체인: 메인 체인은 자산을 잠그고 사이드 체인은 래핑된 자산을 생성합니다(합의 메커니즘은 모든 노드가 생성에 동의하도록 합니다).
사이드 체인의 자산 -> 메인 체인: 사이드 체인은 래핑된 자산을 파괴하고 메인 체인은 자산을 잠금 해제합니다.
사이드 체인에 있는 자산의 보안은 메인 체인이 아니라 사이드 체인의 보안에 달려 있으며 더 나아가 사이드 체인의 합의 메커니즘임을 알 수 있습니다. 누군가가 사이드체인에 메인체인에 잠긴 자산과 일치하지 않는 자산을 생성한 다음 사이드체인에서 해당 자산을 파괴하고 메인체인에 속하지 않은 자산의 잠금을 해제하도록 제안하는 갑자기 관리하는 경우 , 자금을 훔칠 위험이 있습니다.
3.2.4 장점과 단점
3.2.5 적용
xDai(현재 Gnosis Chain으로 이름 변경)
개요:
토큰 $xDai의 생성은 이더리움의 $Dai가 토큰 브릿지에 잠겨 있는 데서 나옵니다. $xDai = 1 USD이기 때문에 xDai에서 거래 수수료를 쉽게 계산할 수 있습니다. xDai의 검증 방식은 스테이킹으로 노드가 되는 PoSDAO 모델을 채택하고 있으며, 서약자는 15%의 고정 연이율, 즉 $xDai의 연간 인플레이션율은 15%를 얻을 수 있습니다.
타임라인:
2018년 9월 xDai는 공식적으로 메인넷을 출시했습니다.
2021년 11월 Gnosis DAO의 GIP 16은 xDai 인수 제안을 승인하기로 투표했습니다.
이미지 설명
Source: https://forum.gnosis.io/t/gip-16-gnosis-chain-xdai-gnosis-merge/1904
생태학적 개발:
생태학적 개발:
Gnosis Chain의 TVL은 현재 Defi Llama에서 20위이며 TVL은 ~$5300만입니다. 가장 친숙한 프로젝트는 Dark Forest입니다. Defi Llama 컬렉션에는 현재 Gnosis Chain에서 35개의 진행 중인 프로젝트가 있으며, 그 중 상위 프로젝트는 Defi 및 교차 체인 브리지 분야에 배포됩니다.
Polygon
개요:
2017년 매틱 네트워크가 설립되었습니다. 2020년 6월 메인 네트워크는 이더리움 사이드 체인인 Matic PoS Chain과 Matic Plasma Chain(3.3.5에서 자세히 설명)을 출시하고 2021년 브랜드를 Polygon으로 업그레이드할 예정입니다. 사실 Polygon을 L2로 정의할지 사이드체인으로 정의할지 항상 논란이 있었는데, 그 이유는 Polygon의 설립자가 L2 확장 솔루션이라고 믿고 있지만 Polygon 자체 검증 모델이 있기 때문에 그것의 보안성은 유사하기 때문입니다. Fangzhu 네트워크는 다릅니다.또한 기술적으로 Ethereum이 종료되면 Polygon이 계속 실행될 수 있으므로 여기에서 Polygon을 사이드 체인으로 정의합니다.
그러나 Polygon의 향후 로드맵 측면에서 창립 팀은 Polygon을 점차 L2에 더 가깝게 이동하기를 희망합니다. 2022년에 Polygon은 BD 수준(Reddit, Disney, Instagram 등)의 많은 웹 2 거대 기업과 신속하게 협력하고 Hermez zkEVM 및 Polygon Zero 계획을 시작하여 점차 로드맵의 목표를 향해 나아갈 것입니다.
이미지 설명
Source:https://research.thetie.io/polygon-matic-research
이더리움 계층: 이 계층은 이더리움과 Polygon 간의 통신 계층이며 Polygon이 서약을 하고 분쟁을 해결하고 메시지를 전달할 수 있도록 정보 교환을 위한 중간 스테이션입니다. (릴레이어의 공식)
보안 계층: PoS를 사용하는 노드는 Polygon에 대한 보안을 보장하고 요금을 청구합니다.
폴리곤 레이어: 폴리곤 작업에 가장 기본적이고 필요한 레이어로, 블록을 실행하고 트랜잭션 정렬 및 합의 계산을 수행하는 데 사용됩니다.
실행 계층: 실행 환경에서 수행되는 폴리곤 체인의 전송 및 트랜잭션을 읽고 실행합니다.
타임라인:
2017년 매틱 네트워크가 설립되었습니다.
2020년 6월에 Matic Pos Chain 메인넷이 출시됩니다.
2021년 2월에 Polygon으로 리브랜딩되었습니다.
생태학적 개발:
생태학적 개발:
Polygon의 저렴한 비용, EVM 호환성 및 빠른 속도로 인해 Polygon은 2021년에 빠르게 발전하고 다양한 응용 프로그램이 나타날 것입니다.현재 TVL은 4월 1억 1천만 달러에서 현재 10억 7천만 달러로 증가했습니다. 생태계에 배포된 프로젝트는 200개 이상이지만 스타 프로젝트는 많지 않습니다.
Ronin
개요:
로닌은 엑시 인피니티 게임의 인기로 인해 생성된 사이드체인으로, 메인넷은 2021년 3월 런칭 예정입니다. Axie Infinity는 처음에 이더리움 메인넷에 배포되었지만 높은 거래 수수료 비용과 이더리움의 잦은 정체로 인해 Axie Infinity의 추가 개발이 제한되었으므로 Axie Infinity는 전용 사이드체인 솔루션인 Ronin을 개발했습니다.
Ronin의 주요 기능은 다음과 같습니다. 빠르고 원활한 거래, Gas Fee 대폭 감소, 획득한 Gas Fee를 토너먼트 보너스로 사용, 자산은 Ethereum 메인넷 및 지갑용 맞춤형 솔루션으로 반환될 수 있습니다. 크로스 체인 브릿지가 해킹되기 전에 로닌은 14억 달러의 고정 포지션을 가지고 있었고 동시에 빌트인 NFT 마켓플레이스도 룩스레어 뒤에 바짝 붙어 있었다. 무한대. 현재 위의 애플리케이션은 Ronin에서 토큰 교환 플랫폼 역할을 하는 Katana DEX뿐입니다.
로닌의 검증 메커니즘은 PoA(권한 증명)로, 128개의 검증 노드를 수용할 수 있는 PoS와 달리 PoA는 최대 25개의 노드만 포함할 수 있어 상대적으로 더 작습니다. 대부분의 노드는 Binance, AnimocaBrands, SparqVenture, Ubisoft 등과 같은 전략적 파트너 또는 잘 알려진 VC입니다. PoS와 달리 PoA는 자체적으로 명성이 보장되는 검증 모듈로서 권위 있는 기관에서 인증을 받은 제휴 체인에 가깝기 때문에 검증 속도와 Gas Fee의 재할당을 보다 잘 할당할 수 있고 조정.
타임라인:
2021년 3월에 Ronin 메인넷이 출시됩니다.
2022년 3월, 로닌은 해커들의 공격을 받았고, 해커들은 9개 노드 중 5개 노드(액시 인피니티의 모회사)를 계속 장악하며 자금을 훔쳐갔고, 결국 로닌은 전체 체인 자산이 비워지는 딜레마에 빠졌다.
2022년 4월 바이낸스가 투자를 주도하고 로닌이 다시 시작할 수 있도록 자산을 주입했습니다.
생태학적 개발:
생태학적 개발:
현재는 엑시인피니티 관련 생태계만 사용하면 되는데, 해킹되기 전의 DEX와 브릿지는 기본적으로 엑시인피니티 게임 내부용으로 배치되어 있습니다.
3.2.6 애플리케이션 비교
3.3 Plasma
3.3.1 요약
Plasma
Plasma 자체는 확장 가능한 Dapp을 구축하기 위한 프레임워크를 의미하며 개발자는 Plasma가 제공하는 도구를 개발에 사용할 수 있습니다. Plasma는 사이드체인 오퍼레이터에 대한 사용자의 신뢰를 최소화하는 것을 목표로 하는 사이드체인의 진화적 솔루션으로 등장했으며, 오퍼레이터가 악을 행하더라도 Plasma는 사용자 자금이 도난당하는 것을 방지할 수 있습니다. 플라즈마의 기본 원칙은 플라즈마 체인에 보안 장애가 발생하더라도 모든 사용자의 자산이 여전히 플라즈마 체인에서 인출되어 메인넷으로 반환될 수 있다는 것입니다.
플라즈마 체인
서브체인이라고도 하는 플라즈마 체인은 독립적인 합의 메커니즘을 갖춘 다른 블록체인(루트 체인/메인 체인/메인 네트워크라고 함)에 구축된 독립적으로 실행되는 블록체인입니다. 루트 체인에 배포할 수 있는 맞춤형 스마트 계약; 서로 다른 하위 체인은 루트 체인의 서로 다른 계약에 해당하므로 서로 다른 작업에 대해 서로 다른 하위 체인을 사용할 수 있습니다. POS 합의 메커니즘에 따라 메인 네트워크 플라즈마 계약에서 토큰을 약속한 사람은 누구나 플라즈마 체인의 운영자가 될 수 있습니다.일반적으로 Plasma Chain에는 거래를 처리하는 노드가 매우 적고 프로젝트 측에서 자체적으로 노드(Operator)를 운영하는 경우가 많아 새로운 중앙 집중화 문제가 발생합니다.
플라즈마 체인에 계약을 배포하면 하위 하위 체인을 구축할 수 있으며 이러한 다양한 하위 체인은 레이어별로 나무와 같은 플라즈마 네트워크를 형성할 수 있습니다(아래 그림 참조). 플라즈마는 MapReduce 알고리즘을 사용하여 크게 분할합니다. 계산 작업을 작은 작업으로 나눈 다음 계산을 위해 각 하위 체인에 배포하고 마지막으로 레이어별 집계 후 결과를 제출하여 많은 수의 복잡한 계산을 신속하고 저렴한 비용으로 처리할 수 있습니다.
플라즈마 계약
플라즈마 계약은 플라즈마 체인 안팎에서 사용자 자금을 처리하는 데 사용되는 이더리움과 같은 루트 체인에서 실행되는 스마트 계약을 말하며 플라즈마 체인의 상태 커밋(State Commitments)을 추적하고 악의적인 행위를 처벌합니다. 사기 증거 제출.
플라즈마 계약 내의 데이터 구조는 다음과 같습니다.
1) 계약 소유자(초기화 시 설정)
2) Plasma chain block list: Merkle root 및 각 블록의 Merkle root 제출 시간
3) 사용자가 플라즈마 체인을 나가기 위해 제출한 트랜잭션 요청 목록: 제출자의 주소, UTXO 위치(플라즈마 블록 번호, txindex, outindex) 포함
관계
플라즈마 계약은 브리지 역할을 하여 사용자가 이더리움 메인넷과 플라즈마 체인 간에 자산을 이동할 수 있도록 합니다. 사용자는 루트 체인에서 하위 체인으로 자금을 이체할 수 있으며 하위 체인은 복잡한 계산을 처리하여 가스 비용을 절약합니다. 하위 체인에 배포된 DApp은 루트 체인과 직접 상호 작용할 필요가 없으며 하위 체인의 상태 업데이트는 블록 해시 Merkle Root를 루트 체인에 제출하기만 하면 루트 체인이 최소한의 정보만 받을 수 있습니다. 데이터의 양은 분쟁이 있는 경우에만 계산하면 되므로 루트 체인의 계산량을 크게 줄일 수 있습니다.
3.3.2 타임라인
2017년 8월, Plasma는 Lightning Network의 저자 중 한 명인 Vitalik과 Joseph Poon이 작성한 백서 Plasma: Scalable Autonomous Smart Contracts에서 처음 제안되었습니다.
2018년 1월 Vitalik은 UTXO 모델과 권한 증명 합의 메커니즘을 사용하여 최초의 공식 플라즈마 애플리케이션인 Plasma MVP를 제안했습니다.
2018년 3월 Vitalik은 Plasma MVP의 대규모 종료 문제를 해결하기 위한 Plasma Cash를 제안했습니다. 사용자가 토큰 소유권을 쉽게 증명할 수 있도록 모든 토큰은 NFT로 표시됩니다.
2018년 6월 Dan Robinson은 Plasma Cash와 유사한 Plasma Debit을 제안했다. 대형 라이트닝 허브.
2018/11년에 BANKEX 재단은 RSA 누적기를 사용하여 플라즈마 캐시의 많은 역사적 증거 문제를 해결하기를 희망하면서 플라즈마 프라임을 제안했습니다. 그러나 Plasma Prime을 설명하는 공식적이고 종합적인 문서가 없으며 아직 구상 단계에 있습니다.
2018년 말 ETH 가격은 바닥을 쳤다.암호화 분야 낙관론이 사라진 상황에서 플라즈마캐시는 플라즈마MVP에 비해 개선됐지만 아직 이더리움이 약속한 비자급 솔루션은 아니다. 도 달성하기 어려워보여서 플라즈마캐시용 클라이언트를 개발하는 업체들이 대부분 손을 뗐고, 현재 개발 진행도 반쯤 끝난 상태로 플라즈마는 죽은 것 같습니다.
2019년부터 이더리움 커뮤니티는 새로운 레이어 2 확장 솔루션 롤업을 탐색하기 시작했습니다. 아래 롤업 섹션에서 세부 사항을 확장하겠습니다.
3.3.3 기술 원칙
세 가지 핵심 아이디어:
오프체인 실행: Plasma의 가정은 메인 네트워크가 모든 거래를 검증할 필요가 없고 자산을 스마트 계약 안팎으로 이동할 필요가 없는 작업은 오프체인에서 처리할 수 있으므로 대부분의 작업은 의 플라즈마 애플리케이션이 메인 네트워크 외부에서 처리됩니다. 플라즈마 체인은 종종 단일 운영자를 사용하여 다른 노드의 동의를 기다리지 않고 트랜잭션을 실행하므로 비용을 줄이고 속도를 높일 수 있으며 일부 분산화를 희생시키면서 확장성을 향상시킬 수 있습니다.
상태 약정: 상태 약정은 플라즈마 체인 상태의 압축된 버전을 저장하는 암호화 방식입니다. 플라즈마에서 상태 커밋은 플라즈마 체인 블록의 모든 트랜잭션으로 구성된 머클 트리(Merkle Tree)의 루트 해시 값(Merkle Root)을 의미합니다. Merkle Root는 Merkle Proof를 통해 트랜잭션이 블록에 포함되어 있는지 빠르게 확인할 수 있으므로 운영자는 Merkle Root를 업로드하여 현재 블록 상태를 커밋할 수 있습니다.Plasma는 체인 외부에서 트랜잭션을 실행하지만 정산은 메인 네트워크에서 수행되므로 운영자는 정기적으로 Plasma 블록의 Merkle Root를 이더리움에서 state Commitment로 릴리스하여 오프체인 계산의 최종 상태를 확인해야 합니다. 오프체인 실행 온체인 청산을 실현합니다.메인 네트워크의 검증에 의존하는 이 메커니즘은 Plasma가 메인 네트워크 보안의 일부를 상속받도록 합니다.
인출 메커니즘: 사용자가 플라즈마 체인에서 자금을 인출하려면 인출할 수 있는 자금이 있고 금액이 정확하다는 것을 메인 네트워크의 플라즈마 계약에 증명해야 합니다.사용자는 Merkle Proof를 제출할 수 있습니다. Merkle Proof는 운영자가 제공할 수 있지만 운영자는 위법 행위의 위험이 있습니다.
사용 프로세스는 아래 그림과 같습니다.
1. 보증금:플라즈마 체인을 사용하려면 사용자는 먼저 이더리움의 플라즈마 계약에 ETH 또는 ERC-20 토큰을 예치해야 합니다. 사용자가 자금을 입금하면 하나의 거래만 포함하는 블록이 플라즈마 체인에 생성되고, 플라즈마 계약을 모니터링하는 플라즈마 오퍼레이터는 플라즈마 체인에 동일한 금액의 자산을 생성하여 사용자에게 전송합니다. 플라즈마 체인 주소를 통해 사용자는 플라즈마 체인에서 자금을 받은 후 플라즈마 체인에서 거래할 수 있습니다.
2. 거래:사용자는 플라즈마 체인에서 암호화된 메시지에 서명하여 각 트랜잭션을 확인하고 트랜잭션과 해당 서명은 패키징을 위해 플라즈마 체인의 운영자에게 전송됩니다.
3.Operator:오퍼레이터는 받은 트랜잭션을 플라즈마 체인 블록에 패킹합니다. 오퍼레이터가 블록을 채울 만큼 충분한 트랜잭션을 받으면 이 트랜잭션은 머클 트리를 형성합니다. 오퍼레이터는 블록에 대한 상태 약속으로 머클 루트를 이더리움 메인 네트워크에 제출합니다. 소량의 데이터와 일정한 데이터 크기의 머클루트만 제출하기 때문에 메인넷에 제출하는 가스비를 크게 줄일 수 있다. 또한 운영자는 메인체인의 플라즈마 체인 블록의 해시값을 제출하고 어떤 사용자라도 챌린지에 성공하면 플라즈마 체인의 잘못된 블록을 롤백하고 잘못된 블록을 생성한 사람을 처벌한다. .
4. 종료
4.1 인출 요청을 시작하려면:
플라즈마 체인에서 자산을 인출하려면 사용자는 메인 네트워크에서 플라즈마 계약에 대한 종료 트랜잭션을 시작하고 Merkle Proof와 함께 제출해야 합니다(Merkle Proof는 운영자를 통해 얻을 수 있음). 금액이 정확하고 이중 지출이 아님을 보장하는 Merkle Proof의 유효성.
또한 사용자는 출금 요청 시 보증금을 추가해야 하며, 도전자가 사용자의 출금 요청이 유효하지 않음을 증명하는 경우 도전자에 대한 보상으로 보증금의 일부를 몰수합니다.
4.2 출금 요청에 이의를 제기하려면:
이더리움 메인넷에는 플라즈마 체인에 대한 상태 정보가 있지만 이 정보가 올바른지 확인할 수는 없습니다. 악의적인 사용자가 악의적인 출금 요청을 할 수 있습니다. 그들은 이미 지출했으며 이러한 거짓 주장을 뒷받침하기 위해 거짓 인증서를 제공합니다.
위의 두 가지 악성 행위를 방지하기 위해 Plasma는 챌린지 기간(보통 일주일)을 도입합니다. 이 기간 동안 누구나 출금 요청의 유효성에 이의를 제기하기 위해 메인 체인에 사기 증거를 제출할 수 있습니다. 예를 들어 과거 거래가 서명되었기 때문에 악의적인 사용자의 자금이 과거에 사용되었고 유효하지 않다는 것을 증명할 수 있습니다. 도전에 성공하면 Plasma 컨트랙트가 악의적인 출금 요청을 거부하고 도전자는 보상을 받습니다.
그러나 챌린지 기간 동안 아무도 사기 증거를 제공하지 않으면 사용자의 출금 요청이 유효한 것으로 간주되며 이더리움의 플라즈마 계약에서 자산을 출금할 수 있으므로 플라즈마 체인의 다른 정직한 사용자에게 손실을 입힐 수 있습니다.
5. 플라즈마 체인 모니터링(단점)
플라즈마 체인의 자금 안전을 보장하기 위해 사용자는 플라즈마 체인을 수시로 모니터링해야 합니다.소프트웨어를 실행하면 플라즈마 체인의 데이터가 자동으로 주기적으로 다운로드되어 모든 것이 올바르게 실행되는지 확인합니다. 데이터 동기화는 Plasma 스마트 계약에 설정된 매개변수에 따라 다릅니다.
악의적인 운영자가 자금을 훔치려는 등 플라즈마 체인에서 악의적인 행동이 발생하면 사용자의 지갑은 사용자 자금의 보안을 보장하기 위해 자동으로 플라즈마 체인에서 자금을 인출하기 시작합니다.시스템 설계가 필요하지만, 완전한 메커니즘과 인센티브 모델은 아직 나타나지 않았습니다.
3.3.4 장점과 단점
위의 단점으로 인해 많은 응용 프로그램이 처음에는 Plasma 방식을 사용하여 확장하지만 나중에 포기하고 Rollups 방식으로 전환합니다.
3.3.5 적용
Plasma Group → Optimism（Optimistic Rollup）
2017년 플라즈마가 공식적으로 제안된 후 세 명의 이더리움 핵심 개발자 및 연구원이 플라즈마 프레임워크 연구에 전념하는 비영리 연구 그룹인 플라즈마 그룹을 설립했습니다.
2019년 1월 Plasma Group은 Plasma Cash에 대한 사양을 발표했고, 한 달 후에 범용 Plasma 체인에 Plapps(플라즈마 앱)를 배포하려는 시도로 범용 Plasma 아키텍처를 발표했습니다. 그러나 연구가 심화되면서 Plasma의 단점이 점점 더 명백해졌고, 기술팀이 많은 시도를 했지만 Plasma에서 범용 스마트 계약이 실행되지 않아 2019년 Plasma의 발전이 정체되었습니다.
2019년 6월 John Adler는 영지식 암호화 없이 이더리움에서 완전히 검증 가능한 오프체인 합의 시스템을 가능하게 하는 Minimum Viable Merge Consensus라는 디자인을 제안했습니다. 나중에 Plasma Group은 현재 Optimistic Rollup으로 알려진 통합 합의 디자인의 확장 버전을 발표했습니다.
2020년 1월 Paradigm과 IDEO CoLab Ventures의 350만 달러 지원으로 Plasma Group은 비영리 연구기관에서 영리를 추구하는 스타트업 기업으로 탈바꿈하고 Optimism이 정식으로 탄생하게 되었으며 이는 팀이 공식적으로 플라즈마에 대한 연구를 포기하고 낙관적 롤업에 대한 연구에 집중했습니다(자세한 내용은 아래 낙관적 롤업 섹션 참조).
OMG Network → Boba Network（Optimistic Rollup）
OMG 네트워크는 오프체인 확장 개념을 제안한 최초의 이더리움 확장 프로젝트 중 하나이며 한때 이 분야의 선두 프로젝트였습니다. 2013년에는 태국 금융결제회사 SYNQA의 자회사인 Omise가 설립되었으며 주요 사업은 APP측의 온라인 결제입니다. 2017년에 Omise는 블록체인 부서인 OmiseGO를 설립하고 같은 해에 2,500만 달러의 $OMG 토큰을 발행했으며 총 1억 4천만 개가 발행되었습니다.
2020년 6월 OmiseGO는 이름을 OMG 네트워크로 변경하고 이더리움 네트워크의 용량을 확장하기 위해 More Viable Plasma 기술을 사용하는 메인넷을 출시했습니다. 가치 교환이 최적화됩니다. 이후 Bitfinex는 USDT 입금 및 출금을 위한 OMG 네트워크 지원을 발표했습니다.
2021년 6월 플라즈마 경로가 사라진 후 OMG 네트워크는 이름을 OMG 재단으로 변경하고 Enya와 협력하여 Boba 네트워크를 시작하고 새로운 토큰 $BOBA를 출시할 것이라고 발표했습니다. Boba는 Optimistic Rollup을 기반으로 하는 이더리움 L2 솔루션입니다.(Boba Network의 구체적인 내용은 아래 낙관적 롤업 섹션을 참조하십시오.)
Polygon(이전 Matic Network) → 전체 스택 L 2 솔루션
2017년 매틱 네트워크가 설립되었습니다. 2020년 6월 메인넷은 이더리움 사이드 체인 Matic PoS Chain과 이더리움 Plasma 솔루션 Matic Plasma Chain을 동시에 출시할 예정이며, 후자는 Plasma의 오프체인 확장 솔루션을 채택하고 Plasma를 기반으로 일련의 개선을 이루었습니다. 이 확장 솔루션은 플라즈마 브리지를 통해 이더리움 메인넷과 상호 작용하여 사용자가 메인체인에서 플라즈마 체인으로 자산을 전송할 수 있도록 하여 빠르고 저렴한 트랜잭션을 달성합니다. Plasma 방식은 Matic PoS 사이드체인보다 안전하지만 사용자가 Plasma 네트워크에서 자금을 인출하는 데 대기 시간(7일)이 더 오래 걸리는 반면 Matic PoS 사이드체인은 약 3시간 밖에 걸리지 않는다는 단점이 있습니다. , 플라즈마 체인은 일반 스마트 계약을 실행할 수 없습니다.
Matic 솔루션은 Plasma More VP를 개선하지만 다음과 같은 Plasma의 가장 근본적인 문제를 여전히 해결할 수 없습니다.오프체인 데이터의 가용성을 보장할 수 없으며 대규모 종료 문제 및 사용자가 챌린지 기간을 거쳐야 하는 등그리고 원래 Plasma 연구팀은 점차 Rollup 개발로 눈을 돌렸고, 이는 Plasma 솔루션의 돌파구를 더욱 어렵게 만듭니다.
2021년 2월, Matic 브랜드는 Polygon으로 업그레이드되어 Ethereum의 오프체인 확장 솔루션의 애그리게이터로 변모했습니다. 같은 해 5월, 이더리움과 완벽하게 호환되는 Golang으로 작성된 모듈식 및 확장 가능한 프레임워크인 핵심 구성 요소인 Polygon SDK가 출시되었습니다.개발자는 Solidity, Vyper 및 Ethereum 도구 및 라이브러리와 같은 언어를 사용하여 직접 개발을 위해. 이는 개발자가 Plasma, Optimistic Rollups, zkRollups, Validium 및 Polygon PoS 체인과 같은 사이드 체인과 같은 자체 오프 체인 확장 솔루션을 사용자 정의하고 구축할 수 있도록 지원하는 모듈식의 유연한 프레임워크이며, 체인 간에 쉽게 통신하고 공유할 수 있습니다. 직접 이더리움 보안 및 네트워크 효과. Polygon Plasma의 현재 확장 계획은 커뮤니티에서 점차 포기했으며 Polygon은 Rollup 기술 개발에 중점을 둘 것입니다. 2021년 Polygon은 Hermez 및 Mir Protocol 인수를 통해 ZK Rollups를 한 단계로 통합할 것이며, 이는 풀 스택 오프체인 확장 솔루션에 한 단계 더 가까워질 것입니다.(자세한 내용은 아래 ZK 롤업 섹션 참조)
요약하다:
요약하다:
Plasma는 기술 전환 솔루션입니다: Plasma 기술 자체의 문제에 따라 Plasma Group은 Plasma 기반 프로젝트의 출시를 기다리지 않고 Optimistic Rollup 연구로 전환했습니다. 낙관적 롤업 및 ZK 롤업을 기반으로 한 솔루션 개발도 빠르게 이전되었으며, 요약하면 플라즈마 기반 응용 프로그램은 부진합니다.
3.4 Rollups
3.4.1 요약
2014년 초에 Vitalik은 거래 데이터와 상태를 체인에 두고 컴퓨팅을 오프 체인으로 하는 섀도우 체인 개념을 제안했습니다. 이것이 롤업의 프로토타입이지만 당시에는 심각하게 받아들여지지 않았던 것 같습니다. Plasma의 제한된 스마트 계약 실행 기능과 대량 종료 문제로 인해 Ethereum 연구원은 새로운 확장 솔루션인 Rollups를 찾기 시작했습니다.
2018년 9월 V God은 Ethereum의 확장 문제를 해결하기 위해 영지식 증명을 사용할 것을 제안했습니다. 2019년 6월, Consensys 연구원이자 Celestia의 공동 설립자인 John Adler는 Ethereum Research에 Minimal Viable Merged Consensus를 게시하여 종료 시간 사기 증명이 있는 낙관적 롤업 확장 체계를 제안했습니다. 2019년 12월 이더리움 이스탄불의 하드 포크로 콜 데이터 저장 비용이 4배로 떨어졌고, 롤업 처리량이 크게 향상되었으며, 롤업 생태계와 다양한 응용 프로그램이 빠르게 발전했으며, 롤업도 현재 주류 2계층이 되었습니다. 네트워크(계층 2) 확장 솔루션 중 하나입니다.
3.4.2 기술 원칙
롤업의 핵심 아이디어는 계산 프로세스와 상태 저장소를 체인에서 분리하는 반면 상태 커밋과 압축된 트랜잭션 데이터는 체인에 패키징하는 것입니다.
롤업 거래의 상태 루트(상태 약정)를 업데이트하고 압축된 거래 내용을 기록하는 일을 담당하는 레이어 1에 스마트 계약이 있을 것입니다. 누구나 2계층 네트워크에서 트랜잭션을 수집하고 집계 및 압축하여 트랜잭션 배치(batch)를 형성하고 콜데이터의 형태로 메인 체인의 컨트랙트에 보낼 수 있습니다. 이 배치에는 압축된 트랜잭션 집합, 이전 블록 상태의 Merkle 루트 및 새 상태 루트(트랜잭션 처리 후 상태 루트)가 포함됩니다. 메인 체인 계약이 배치를 받은 후 이전 상태 루트가 계약의 상태 루트와 일치하는지 확인하고 일치하면 Rollup 상태가 앞뒤로 연결되어 있음을 증명할 수 있으며 계약은 자체 상태를 업데이트합니다. 뿌리.
이미지 설명
Source: https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html
그러나 롤업은 업로드된 트랜잭션 배치의 정확성을 어떻게 보장합니까? 즉, 트랜잭션 배치의 사후 상태 루트가 올바른지 어떻게 알 수 있습니까? 누군가 결과 없이 임의의 사후 상태 루트가 있는 배치를 제출할 수 있는 경우 롤업의 모든 토큰을 자신에게 전송할 수 있습니다. 그리고 이 문제는 두 가지 솔루션과 해당하는 두 가지 유형의 롤업을 가져옵니다.
사기 방지 → 낙관적 롤업
유효성 증명 → ZK 롤업
오프체인 가상머신
롤업의 계산 및 상태 저장은 오프체인 가상 머신에서 수행됩니다. 이 가상 머신은 트랜잭션 계산 및 상태 변경을 완료하며 레이어 2 애플리케이션의 실행 환경이기도 합니다.
Ethereum Layer 2의 주요 목적은 Layer 1을 확장하는 것입니다. 따라서 Layer 2는 최대한 Layer 1과 유사한 실행 환경을 제공해야 합니다. 그리고 이 유사성은 EVM 호환성이라고도 하는 레이어 2 가상 머신에 의해 결정됩니다.EVM 호환성은 Ethereum 개발자가 코드를 다시 작성하지 않고도 스마트 계약을 EVM 호환 체인으로 쉽게 마이그레이션할 수 있도록 EVM과 유사한 코드 실행 환경을 만드는 것을 의미합니다.
EVM 호환성을 달성하기 위한 가장 간단한 솔루션은 BNB 체인과 같은 GETH를 포크하는 것입니다. 그러나 롤업의 경우 호환 가능한 증명(사기 증명 및 유효한 증명)의 검증도 필요합니다. 낙관적 롤업은 Arbitrum의 Nitro 및 Optimism의 OVM과 같은 더 나은 EVM 호환성을 달성할 수 있습니다. ZK Rollups 프로토콜의 경우 효과적인 증명(영지식 증명)은 EVM 호환성을 달성하기 어렵습니다.스마트 계약의 논리를 회로 논리로 변환하면 회로 논리 자체가 매우 복잡하고 관련 지식에 대한 영지식 증명이 필요합니다.따라서 현재의 모든 프로덕션 등급 ZK 롤업 프로토콜은 Loopring, ImmutableX, dYdX, zkSync 1.0, zkSwap과 같은 애플리케이션에 따라 다릅니다.
누가 블록을 포장할 수 있습니까?
이론적으로는 누구나 블록을 싸서 메인체인 컨트랙트에 올릴 수 있지만, 악의를 막기 위해서는 이 사람이 일정 금액을 컨트랙트에 서약해야 합니다. 많은 사람들이 트랜잭션을 동기식으로 패키징하지만 하나의 블록만 생성되면 추가 컴퓨팅 및 블록 리소스가 소비됩니다. 따라서 트랜잭션 속도를 향상시키기 위해 현재 대부분의 Rollups 프로젝트는 패키징 트랜잭션에 중앙 집중식 시퀀서(Centralized Sequencer)를 사용하며 중앙 집중식 시퀀서가 가장 효율적이지만 단일 실패 지점이 있습니다.
또한 POS 검증 노드가 무작위로 사람을 선택하거나 DPoS 투표를 통해 블록을 포장할 사람을 결정하는 분류기 경매를 진행할 수 있습니다. 시퀀서 경매는 MEV 값을 포착하지만 단일 실패 지점 문제를 해결하지는 않습니다. POS와 DPoS 모두 자금을 잠그어야 하므로 자금 사용의 효율성이 떨어집니다.
트랜잭션 압축
압축 기술은 롤업 확장성의 핵심 중 하나입니다. 압축은 체인에 저장된 데이터의 양을 줄여 비용을 절감합니다.
간단한 ETH 전송 트랜잭션은 이더리움에서 ~110바이트가 필요하지만 롤업에서는 ~12바이트만 필요합니다. 이것의 일부는 인코딩 때문이고 일부는 영리한 압축 기술 때문입니다. 예를 들어 메인 체인 컨트랙트에 주소와 인덱스의 매핑 테이블을 저장할 수 있고 20바이트 주소를 3-4바이트 인덱스로 대체할 수 있습니다. 또한 BLS 앙상블 알고리즘은 여러 서명을 하나의 서명으로 압축하여 서명 크기를 줄일 수 있습니다(ZK 롤업에서는 영지식 증명이 서명을 대체함).
이미지 설명
https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html
거래 비용
트랜잭션 압축을 통해 체인에서 롤업 트랜잭션의 저장 비용을 줄일 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러면 롤업 트랜잭션 비용은 정확히 무엇으로 구성됩니까?
롤업 트랜잭션 비용 = L 1 데이터 저장 비용 + L 2 계산 처리 비용
그 중 L 1의 저장 비용이 L 2의 계산 비용보다 훨씬 크기 때문에 비용을 절감하기 위해서는 L 1에서 가장 비용 효율적인 저장 공간을 찾아야 합니다. Ethereum에는 메모리, 스토리지 및 calldata의 세 가지 데이터 저장 위치가 있습니다.calldata는 수정 불가능하고 비영구적인 영역입니다. calldata는 함수의 입력 데이터를 저장하는 데 사용할 수 있습니다. Ethereum 네트워크 자체의 상태를 변경하지 않으므로 calldata의 저장 비용이 가장 저렴합니다.비용을 줄이기 위해 Rollups는 거래 데이터를 L 1 계약의 calldata에 저장합니다.
롤업이 해결해야 할 핵심 문제는 어떻게 하면 보안과 탈중앙화를 줄이지 않고 이더리움의 처리량을 최대한 늘려 사용자 트랜잭션 비용을 줄이는가 하는 것입니다. EIP 제안에서 우리는 또한 롤업 체인의 저장 비용을 줄이기 위해 이더리움이 한 노력을 볼 수 있습니다.
EIP 2028: Calldata 가스 비용이 68 가스 단위/바이트에서 16 가스 단위/바이트로 감소
EIP 4488: Calldata 가스 비용이 16가스 단위/바이트에서 3가스 단위/바이트로 감소했습니다.
EIP 4844: 데이터 블롭: 이것은 EVM에서 액세스할 수 있다고 약속하는 사용자 정의 데이터입니다. Blob은 모든 비콘 노드에서 다운로드되고 비교적 짧은(1개월) 지연 후에 삭제됩니다. 롤업의 트랜잭션 데이터는 데이터 블롭에 배치되어 L 1 스토리지 비용을 크게 줄입니다.
트랜잭션 처리량
Ethereum에는 블록 크기 제한이 있습니다. 각 블록의 목표 크기는 1,500만 단위의 가스이며, 네트워크 수요가 증가하면 블록 제한을 3,000만 단위의 가스(목표 블록 크기의 2배)까지 높일 수 있습니다. 여기서는 일반 1,500만 블록 제한을 사용합니다. 현재 이더리움의 평균 블록 생성 시간은 12~15초이며 단순 이체 트랜잭션에는 21,000 단위의 가스가 필요합니다.다음 계산에서는 이더리움의 블록 생성 시간을 15초로 가정합니다.
블록 공간에 의해 제한되는 이더리움 메인넷의 경우 이론적 TPS(초당 트랜잭션)는 15,000,000(가스 한도)/21,000/15 = 47.6에 도달할 수 있습니다.
낙관적 롤업을 위해서는 압축된 트랜잭션 데이터를 메인넷 컨트랙트에 업로드해야 합니다. 앞서 언급했듯이 현재 롤업 전송 트랜잭션은 약 12바이트입니다. 현재 calldata 가스 비용은 16단위/바이트입니다. 그러면 블록은 15,0000,000/12/16 = 78,125개의 트랜잭션을 가질 수 있습니다. 위의 가정을 계속하면 Ethereum 블록 시간은 15초이며 낙관적 롤업은 초당 78, 125/15 = 5,208 전송 트랜잭션을 처리할 수 있습니다.
ZK Rollups의 경우 약 500,000 가스 단위인 체인에 대한 영지식 증명의 검증 비용도 고려해야 합니다. 동일한 논리로 ZK 롤업은 초당 ( 15 , 000 , 000-500 , 000 )/12/16/15 = 5 , 034 전송 트랜잭션을 처리할 수 있습니다.
위는 롤업이 이더리움 전체 블록을 점유하는 것이 불가능하고 모든 트랜잭션이 이체 트랜잭션이 될 수 없기 때문에 다소 낙관적인 추정치(이론적 처리량)입니다.그러나 동일한 규모에서 Rollups는 트랜잭션 속도를 100배 이상 높일 수 있음을 알 수 있습니다.
현재 롤업이 달성할 수 있는 TPS 한도는 약 2,000건의 트랜잭션입니다.롤업의 실제 처리량은 트랜잭션 배치를 더 작은 요약으로 압축할 수 있는 정도에 따라 다릅니다. ZK 롤업은 낙관적 롤업과 같은 모든 트랜잭션 콘텐츠를 업로드할 필요가 없기 때문에 ZK 롤업의 TPS는 종종 낙관적 롤업보다 높습니다.
3.4.3 장점과 단점
3.4.5 Optimistic Rollups
3.4.5.1 요약
낙관적 롤업(OPRU)은 오프체인에서 실행되는 트랜잭션의 정확성을 보장하기 위해 사기 증명에 의존하는 롤업 유형입니다. 그 이름과 같이 Optimistic Rollups에 패키지된 트랜잭션은 낙관적으로 올바른 것으로 가정하므로 추가 작업이 필요하지 않으며, 분쟁이 발생한 경우에만 메인 체인이 Rollups 블록에서 각 트랜잭션을 실행하여 사기 발생 여부를 확인합니다.
3.4.5.2 타임라인
2018 8
