1. 블록체인 롤업 개요
- 목적:
Ethereum의 확장성 문제를 해결하기 위한 Layer 2 솔루션 중 하나 입니다.
여러 오프체인 트랜잭션을 하나의 번들로 묶어 처리함으로써, 가스 비용 부담을 줄이고 초당 처리량을 증가시킵니다. - 보안:
번들로 묶인 트랜잭션은 Ethereum(L1)에 제출되어, Ethereum의 보안성을 그대로 상속받습니다.
2. 롤업이 필요한 이유
- 블록체인 트렐레마 문제:
블록체인은 다음 세 가지 속성을 동시에 달성하기 어려운데,- 탈중앙화: 중앙 통제가 없는 상태
- 안전성: 보안 위협(51% 공격, Sybil 공격, 리플레이 공격 등)에 대한 보호
- 확장성: 시스템이 빠르게 성장할 수 있는 능력
이 중에서 두 가지만 만족시킬 수 있다는 점이 블록체인 삼위일체 문제입니다.
- Ethereum의 한계:
Ethereum은 초당 약 15건의 트랜잭션만 처리할 수 있으며,
트랜잭션 수요 증가로 인해 가스 가격이 상승하게 되어 사용자 경험에 부정적인 영향을 미칩니다.
- 롤업의 역할:
오프체인에서 트랜잭션을 처리함으로써, Ethereum 네트워크의 부하를 줄이고,
높은 트랜잭션 수요에도 불구하고 가스 비용을 낮추면서 확장성을 확보합니다.
3. 롤업의 작동 원리
- 트랜잭션 제출:
사용자가 롤업 네트워크에 트랜잭션을 제출합니다. - 트랜잭션 번들링 및 압축:
운영자(노드나 서비스)가 다수의 트랜잭션을 모아 하나의 블록으로 결합하고, 데이터를 압축합니다. - L1에 제출:
번들링된 데이터는 Ethereum 메인체인(L1)에 제출되어, Ethereum의 보안성을 그대로 유지합니다. - 옵티미스틱 vs. ZK:
기본적인 트랜잭션 처리 과정은 동일하지만,
옵티미스틱 롤업은 사후에 부정행위 증명 과정을 거치는 반면,
ZK 롤업은 미리 ZK 증명을 통해 각 묶음의 유효성을 보장합니다.
4. 롤업의 종류
옵티미스틱 롤업
- 기본 가정:
모든 오프체인 트랜잭션이 유효하다고 기본 가정합니다. - 챌린지 메커니즘:
일정 기간(챌린지 기간) 동안 부정행위 증명을 통해 트랜잭션의 유효성을 검증할 수 있습니다.
부정행위가 발견되면 해당 트랜잭션 묶음은 되돌려집니다. - 예시:
Optimism, Arbitrum
제로 지식(ZK) 롤업
- 유효성 증명:
각 트랜잭션 묶음마다 복잡한 수학적 암호 증명(ZK 증명)을 생성하여,
트랜잭션이 올바르다는 것을 즉각적으로 증명합니다.
이 과정에서 트랜잭션의 세부 내용은 공개되지 않습니다. - 예시:
zkSync Era, StarkEx
5. 롤업 운영자 유형
롤업 네트워크에서는 여러 역할을 담당하는 운영자가 존재합니다:
- 검증자 (Validators):
새로운 롤업 블록을 제안하며, L1에 예치할 스테이크를 제공하여 네트워크의 보안을 강화합니다. - 시퀀서 (Sequencers):
트랜잭션을 순서대로 정렬하고 번들링하여 L1에 제출하는 역할을 합니다. - 프로버 (Provers):
주로 ZK 롤업에서, ZK 증명을 생성하고 제출하여 트랜잭션 묶음의 유효성을 입증합니다. - 제안자 (Proposers):
롤업 체인의 현재 유효 상태를 제안합니다. - 배처/집계자 (Batchers/Aggregators):
트랜잭션을 묶어 하나의 배치로 만드는 역할을 수행합니다.
6. 롤업의 단계(성숙도)
롤업은 그 성숙도에 따라 몇 가지 단계로 구분됩니다. 이는 프로젝트들이 점차 탈중앙화를 향해 나아가도록 하는 인센티브를 제공합니다.
- 단계 0 (초기 단계):
운영자가 주로 관리하며, 소스가 공개된 소프트웨어를 통해 L1 데이터를 재구성하여 투명성을 보장합니다. - 단계 1 (강화된 거버넌스):
스마트 계약과 보안 위원회가 도입되어, 탈중앙화된 부정행위/유효성 증명 시스템을 갖추고 있습니다.
원치 않는 업그레이드가 있을 경우, 사용자가 독자적으로 시스템을 탈출할 수 있습니다. - 단계 2 (완전 탈중앙화):
모든 관리가 스마트 계약에 의해 이루어지며, 증명 시스템 역시 허가 없이 운영됩니다.
사용자 보호가 강화되어, 거버넌스 공격에 대비할 수 있습니다.
7. 결론
- 핵심 요약:
블록체인 롤업은 Ethereum의 확장성 문제를 해결하기 위해 오프체인에서 다수의 트랜잭션을 처리하고, 이를 하나의 번들로 만들어 Ethereum에 제출하는 L2 솔루션입니다. - 유형 및 검증 방식:
옵티미스틱 롤업은 기본적으로 모든 트랜잭션의 유효성을 가정하고 부정행위 증명을 통해 오류를 잡으며,
ZK 롤업은 각 번들마다 암호학적 증명(ZK 증명)을 통해 사전에 유효성을 확인합니다. - 운영자와 단계:
다양한 운영자(검증자, 시퀀서, 프로버 등)가 네트워크의 안정성과 효율성을 보장하며,
롤업은 초기부터 완전 탈중앙화 단계까지 발전해 나가며 사용자와 네트워크 모두의 안전을 도모합니다.
