소개

블록체인은 최근 몇 년간 디지털 환경에서 가치와 정보 교환을 재정의하는 핵심 기술로 부상했습니다. 그러나 이더리움과 같은 새로운 플랫폼에서는 확장성과 초당 처리되는 거래 수의 문제가 발생했습니다. 이러한 상황에서 레이어-2, 특히 ZK-롤업과 같은 솔루션이 완벽한 해결책이 됩니다.

본 글에서는 ZK-롤업의 역할, 롤업 기술의 발전, 그리고 이더리움 레이어-2와 롤업의 미래에 대해 설명합니다. 특히 레이어-1의 거래량을 능가할 수 있는 가능성과 블록체인 활용 사례에서의 확장성 및 속도에 중점을 둡니다.

ZK-롤업이란 무엇인가

ZK-롤업은 제로 지식 증명 (ZKPs)을 사용하여 여러 오프체인 거래를 결합하고 이더리움 메인넷에 그 유효성을 증명하는 레이어-2 확장 방식입니다. 이 기술은 기본 레이어의 컴퓨팅 부담을 크게 줄여 더 큰 거래 용량과 낮은 가스 수수료를 가능하게 합니다.

제로 지식 증명, 즉 zk-SNARKs(Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)는 ZK-롤업의 기반입니다. 이러한 암호화 방식을 통해 증명자는 진술의 유효성 외에 다른 정보를 공개하지 않고도 검증자에게 진술의 진실성을 입증할 수 있습니다.

ZK-롤업의 맥락에서, 이는 롤업 운영자가 특정 거래의 세부 사항을 메인넷에 공개하지 않고도 거래 그룹의 유효성을 입증할 수 있다는 것을 의미합니다. 이는 개인정보 보호를 강화하고 이더리움 블록체인에 저장해야 하는 데이터의 양을 줄입니다.

ZK-롤업의 주요 구성 요소:

제로 지식 증명(ZKPs): 암호학에서 이는 한 당사자(증명자)가 다른 당사자(검증자)에게 진술이 사실이라는 것 외에 어떤 정보도 전달하지 않고 해당 진술이 참임을 증명할 수 있는 방법입니다. ZK-롤업과 관련하여 ZKP는 블록체인에 거래의 세부 사항을 공개하지 않고도 오프체인 거래의 무결성을 확인하는 데 사용됩니다.
롤업 컨트랙트: 레이어-1에서 스마트 컨트랙트는 롤업의 상태를 저장하고 레이어-2 운영자가 보낸 증명을 검증합니다.
오프체인 연산: 대부분의 거래는 오프체인에서 수행되어 레이어-1 블록체인의 부담을 줄이고 레이어-2의 효율성을 높입니다.

ZK-롤업은 어떻게 작동하는가?

ZK-롤업은 다수의 거래를 배치로 묶어 zk-SNARK라는 암호화 증명을 제시하는 방식으로 작동합니다. 이 증명은 영향을 받는 모든 거래를 확인하고 최종 상태 루트에 조작이 포함되지 않았음을 확인합니다. 이러한 방식으로 ZK-롤업은 레이어-1 에서 직접 실행하는 것보다 훨씬 높은 처리량과 더 저렴한 비용으로 거래를 처리할 수 있습니다.

보안성과 효율성

ZK-롤업의 이점은 그 의미론적 특성에서 명확히 드러납니다: 레이어-1 체인의 보안성을 활용하면서 연산과 상태를 더 확장 가능한 환경으로 이전합니다. 이는 검열 저항성과 최소한의 신뢰라는 필수적인 특성을 유지하면서 스마트 컨트랙트 환경에서의 전체 거래 처리량 향상에 기여합니다.

롤업 기술의 진화

1. 초기 레이어-2 솔루션

레이어-2 확장 솔루션의 역사는 블록체인 확장성의 길을 열어준 상태 채널과 사이드체인으로 시작되었습니다. 상태 채널은 일련의 거래를 위한 오프체인 환경을 제공하며, 최종 순 변경사항이 블록체인에 기록됩니다. 반면 사이드체인은 양방향 페그를 통해 메인 블록체인에 연결된 별도의 블록체인으로, 메인 블록체인과는 독립적입니다.

2. 롤업의 도입

레이어-2 롤업은 레이어-2 접근 방식의 개선된 두 번째 솔루션이 되어, 여러 거래를 한 번에 배치로 묶어 메인 체인에 전송할 수 있는 기능을 제공했습니다. 롤업에는 낙관적 롤업과 ZK-롤업이라는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 낙관적 롤업은 모든 거래가 정당하다고 가정하고 분쟁이 있을 경우에만 연산을 수행하는 반면, ZK-롤업은 메인 체인 외부에서 연산적으로 검증된 거래를 수행하고 메인 체인에 증명을 전송합니다.

3. ZK-롤업 기술의 발전

ZK-롤업 개발의 최신 동향은 성능, 보안 수준 및 다른 시스템과의 호환성을 높이는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, ZK-롤업은 중재를 위한 시간이 필요한 낙관적 롤업과 달리 즉각적인 출금이 가능합니다. 또한 ZK-롤업은 오프체인 거래에 대한 추가 정보를 보유하므로 더 나은 프라이버시를 제공할 가능성이 높습니다. 그러나 zk-SNARKs의 구성과 검증은 여전히 비용이 많이 들고 시간이 소요됩니다. 따라서 ZK-롤업의 사용은 일반적인 이더리움 가상 머신(EVM) 거래로 제한됩니다.

ETH 레이어-2와 롤업의 예상 성장

현재 이더리움 레이어-1 개요: 현재 이더리움 레이어-1은 초당 20-30 TPS 정도를 처리하며, 이는 초당 수천 건의 거래를 처리하는 솔라나와 아발란체에 비해 크게 뒤떨어집니다. 이로 인해 높은 거래 수수료와 느린 처리 시간이 발생하여 이더리움 네트워크의 확장성이 제한됩니다.
레이어-2 솔루션의 잠재력: Arbitrum, Optimism, zkSync Era 등 이더리움에서 개발된 L2 롤업 솔루션은 이더리움 레이어-1에 비해 상대적으로 저렴한 거래 수수료로 약 40,000 TPS를 처리할 수 있습니다. 블록체인 기술 활용에 있어 효율적이고 저렴한 실제 솔루션에 대한 수요로 인해 이러한 솔루션들이 지난 해 더 많은 모멘텀과 사용량을 얻은 것으로 관찰되었습니다.
향후 업그레이드와 혁신: 이더리움 커뮤니티에서는 레이어-1과 레이어-2 솔루션에 영향을 미치는 문제들을 해결하기 위한 프로젝트들이 진행 중입니다. '댕크샤딩' 업그레이드는 레이어-2의 거래 비용을 줄여 이더리움이 100,000 TPS 이상을 처리할 수 있게 하는 것을 목표로 합니다. 또한 "프로토-댕크샤딩" 계획에는 롤업만을 위한 효율적이고 임시적인 저장소인 "블롭"이라는 새로운 유형의 저장소가 포함되어 있습니다.
확장성과 속도의 가능성: 이더리움 레이어-2와 롤업의 확장성과 속도 성장 가능성은 매우 큽니다. 대부분의 무거운 연산을 기본 레이어에서 벗어나 이동시키고 레이어-1 비용을 배치 작업으로 분산시킴으로써, 롤업은 현저히 낮은 수수료와 사실상 무제한의 TPS를 달성하는 데 도움을 줍니다. 이는 사용자 경험을 향상시키고 네트워크 트래픽을 완화하여 이더리움을 일상적인 사용에 이상적으로 만듭니다.

결론

ZK-롤업은 이더리움과 같은 블록체인 네트워크가 직면한 확장성 문제에 대한 유망한 해결책을 제시합니다. 연산과 상태를 오프체인으로 이동하면서도 기본 레이어 네트워크의 보안을 유지함으로써, ZK-롤업은 거래 처리량을 크게 증가시키고 비용을 절감합니다.

롤업 기술의 지속적인 혁신과 이더리움의 레이어-2가 더욱 확장될 것으로 예상된다는 사실은 곧 거래량에서 레이어-1을 능가하고 블록체인 애플리케이션의 확장성과 속도를 혁신할 수 있음을 시사합니다. 기술이 꾸준히 발전함에 따라 블록체인 확장성이 더욱 향상될 수 있다는 점은 이러한 솔루션들이 실질적으로 모든 분야에 적용될 수 있다는 긍정적인 전망을 제시합니다.

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