낙관적 롤업 vs. ZK 롤업: 이더리움의 레이어 2 확장을 위한 전투

이더리움 네트워크가 확장성 문제로 어려움을 겪고 있는 가운데, 레이어 2 확장 기술의 최전선에 두 가지 흥미로운 솔루션이 나타났습니다: 낙관적 롤업과 영지식(ZK) 롤업. 이 발전은 오프체인에서 거래를 처리하여 수수료를 줄이고, 처리량을 증가시켜 메인넷의 혼잡을 완화하려고 합니다. 동일한 문제에 여러 해결책을 제공하고 투자자 및 개발자들 간에 논의를 시작하면서 레이어 2 공간에서 이들의 영향은 주목할 만합니다.

이더리움의 네트워크 용량은 탈중앙 금융(DeFi)과 대체 불가능 토큰(NFT)이 출현하면서 전례 없는 압박을 받고 있습니다. Etherscan의 데이터에 따르면, 평균 가스 요금이 수요가 많은 시기에 급등하여 정기 사용자들이 받아들일 수 없는 수준에 도달하는 경우가 종종 있습니다. 이는 합리적인 확장 솔루션의 시급성을 강조합니다.

이더리움 공동 설립자 비탈릭 부테린은 레이어 2 솔루션에 관한 블로그 게시물에서 "롤업은 단기에서 중기 그리고 장기적으로 이더리움에 대한 유일한 신뢰없는 확장 솔루션으로 현재 자리매김하고 있다"고 강조했습니다.

이러한 지지는 롤업을 전면에 부상시켰으며 이제 이더리움의 로드맵에 중요한 요소가 되었습니다.

낙관적 롤업과 ZK 롤업은 모두 다수의 거래를 하나의 배치로 이더리움 메인넷에 보냅니다. 그러나 보안 및 검증의 방법은 상당히 다릅니다. 이더리움 생태계를 구축하거나 투자하는 이해 관계자들은 우선 이 차이를 이해해야 합니다.

이 문서는 롤업의 메커니즘을 탐구하고, 낙관적 롤업과 ZK 롤업의 구체적인 특성을 살펴보고, 이들의 장단점을 비교하며, 현재와 미래의 응용 프로그램을 조사합니다. 독자들은 이러한 기술에 대해 철저히 알고, 이들이 결국 이더리움의 미래에 미칠 영향을 이해해야 합니다.

롤업이란 무엇인가?

기본적으로 롤업은 오프체인에서 거래를 처리하고 압축된 형태의 데이터를 메인넷에 제공하여 이더리움 같은 블록체인 시스템의 처리량을 높이기 위한 레이어 2 확장 솔루션입니다. 메인 블록체인의 계산 및 저장 부하를 줄이는 것이 주된 목표이며, 따라서 보안을 타협하지 않으면서 확장성이 증가합니다.

롤업은 여러 거래를 하나의 배치로 통합하거나 '롤링업'하여 저장합니다. 그 후, 이 배치는 오프체인에서 실행되고, 발생된 상태는 메인넷에 업로드됩니다. 따라서 롤업은 이론적으로 이더리움 메인넷보다 여러 배 이상의 트랜잭션 처리량을 달성할 수 있습니다.

에테리움 개선 제안서(EIP) 4844, 때때로 Proto-Danksharding라 불리는 이 구상은 데이터 비용을 낮추고 롤오버를 더욱 효율적으로 만드는 것을 목표로 하면서 많은 관심을 끌었습니다. 이 제안서 중 일부는 롤업을 이더리움 확장 전략의 주요 요소로 굳혔습니다.

롤업은 지하의 이더리움 네트워크 보안을 활용합니다. 트랜잭션 데이터를 메인넷으로 게시하면 레이어 2 솔루션이 해킹당하더라도 사용자가 이더리움의 내재된 보안 보장을 신뢰할 수 있음을 보장합니다. 이 특성은 롤업을 사이드체인이거나 보안 메커니즘이 적을 수 있는 다른 레이어 2 솔루션과 다르게 만드는 중요한 특징입니다.

ConsenSys의 분석에 따르면 롤업은 이더리움의 트랜잭션 처리량을 약 15초당 트랜잭션(TPS)에서 수천 TPS로 증가시킬 수 있습니다. 분산형 거래소(DEX), 게임 플랫폼 및 고주파 무역 시스템을 포함한 용도에 즉, 큰 확장성이 필요한 응용 프로그램에 대한 흥미로운 솔루션으로 만듭니다.

이더리움의 스마트 계약 기능과도 매끄럽게 통합되는 것이 롤업의 또 다른 장점입니다. 레이어 2 솔루션과 상호작용하는 계약은 개발자가 메인넷에 부담을 주지 않고 복잡한 특징을 만들 수 있도록 합니다. 여러 응용 프로그램에 롤업의 채택은 이 호환성에 의존합니다.

그러나 롤업에는 문제가 없는 것은 아닙니다. 데이터 가용성과 현재 이더리움 도구와의 상호운용성에서 복잡성이 발생할 수 있고 사용자와 개발자가 새로운 기술을 수용해야 할 수 있습니다. 롤업 시스템에서 탈중앙화를 보장하고 동시다발적 실패점을 피하는 것도 여전히 지속적으로 중요한 문제입니다.

낙관적 롤업이란 무엇인가?

낙관적 롤업은 기본적으로 거래가 유효하다고 가정하는 롤업 유형으로 "낙관적"이라는 이름이 붙여졌습니다. 트랜잭션은 기본적으로 유효하다고 가정하여, 특정 도전 기간 내에 사기 증거가 제출되지 않는 이상 추가적인 계산—특히 검증—이 필요하지 않습니다. 거래가 사기로 의심되지 않는 한 개별적으로 검증할 필요가 없기 때문에 이 낙관적 가정은 더 나은 확장성을 가능하게 합니다.

기본적인 프로세스는 도전 기간에 따라 트랜잭션의 유효성을 도전할 수 있는 주체가 사기 증거를 제공하여 유효성을 도전할 수 있습니다. 사기 거래가 발견되면 시스템은 이를 되돌려서 남용한 행위자는 벌금을 지불할 수 있습니다. 이 시스템은 게임 이론적 개념에 의존함으로써 보안을 유지하고 정직성을 장려합니다.

이더리움 가상 머신(EVM)과의 호환성으로 설계된 낙관적 롤업은 현재 앱을 레이어 2 솔루션으로 이전하려는 개발자가 많은 변경 없이 스마트 계약을 실행할 수 있게 합니다. Optimism 같은 주요 낙관적 롤업 구현체가 존재하며, Optimism 팀은 솔루션이 이더리움 메인넷보다 가스 비용을 최대 10-100배 절감할 수 있을 것이라고 주장합니다.

Offchain Labs의 Arbitrum은 강력한 특성과 개발자 친화적인 환경으로 인해 높은 관심과 수용을 받은 또 다른 유명한 프로젝트입니다.

그러나 낙관적 롤업에는 몇 가지 단점이 있습니다. 이더리움 메인넷으로의 자금 이체 시, 몇 시간에서 일주일이 소요될 수 있는 도전 기간 때문에 지연이 발생할 수 있습니다. 즉각적인 유동성을 필요로 하는 사람들에게 이러한 지연은 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 빠른 출금 시스템이나 유동성 공급자와 같은 솔루션이 개발 중이지만, 이는 복잡성을 추가합니다.

또한, 낙관적 롤업의 보안은 필요 시 최소한 한 명의 정직한 참여자가 사기 증거를 제시할 것이라는 가정에 의존합니다. 이 모델은 강력하지만, 완벽하지 않습니다. 공동 작업이나 정직한 참여자가 없는 상황에서는 시스템이 취약할 수 있습니다.

이러한 장애물에도 불구하고 낙관적 롤업은 상당히 광범위하게 수용되었습니다. 예를 들어, 가장 큰 분산형 거래소 중 하나인 Uniswap은 Optimism에 배포되어 수수료가 낮고 처리량이 증가한다고 설명하며 이 동작으로 인해 사용자들이 Uniswap에서 거래할 때 마찰이 줄어들어 플랫폼의 접근성을 향상시켰습니다.

영지식 롤업이란 무엇인가?

영지식 롤업, 또는 ZK 롤업은 거래를 검증하기 위해 암호학적 증거를 사용하는 다른 접근 방식을 취합니다. 이들은 구체적으로 간결하고 상호 상호작용하지 않는 영지식 증명(SNARK 또는 STARK)을 생성하여 거래의 정확성을 확인하지만 추가 정보를 공개하지 않습니다. 이 시스템은 모든 거래가 합법적임을 보장하여 도전 기간의 필요성을 없앱니다.

ZK 롤업에서의 거래는 오프체인에서 처리되고 이더리움 메인넷으로 유효성 증거와 함께 전송됩니다. 메인넷 스마트 계약은 이 증거를 검증하여 유효 상태 전환을 보장합니다. 이 접근 방식은 자금을 인출할 때 거의 즉각적인 결정을 가능하게 하며, 낙관적 롤업보다 큰 이점을 제공합니다.

ZK 롤업의 주요 이점 중 하나는 높은 보안 보장입니다. 모든 거래 배치는 유효성 증거와 함께 제공되므로, 사기를 발견하기 위해 게임 이론적 인센티브나 정직한 참여자가 필요하지 않습니다. 이 암호적 보장 덕분에 ZK 롤업은 매우 안전합니다.

ZK-Rollups의 선도적인 구현에는 Matter Labs가 개발한 ZKSync와 StarkWare의 StarkEx가 있습니다. 이러한 프로젝트의 확장성과 효율성이 주목할 만한 발전을 보여줬습니다. 예를 들어, zkSync는 보안 표준을 유지하면서 가스 비용을 최대 100배 줄일 것을 약속하고 있습니다.

그러나 영지식 롤업은 계산 복잡성과 싸워야 합니다. 영지식 증명은 자원을 요구하므로 임의의 스마트 계약 로직을 지원하는 것이 어려울 수 있습니다. ZK 롤업은 상대적으로 간단한 거래나 전송에 대해 보다 효율적이지만, 보다 복잡한 작업을 지원하기 위해 더욱 효율적으로 발전하고 있습니다.

전체 EVM 호환성이 부족한 것도 제한점 중 하나입니다. Ethereum의 스마트 계약은 자연스럽게 영지식 증명과 상호작용하지 않기 때문에, 개발자들은 계약을 다시 작성하거나 특수한 프로그래밍 언어를 사용해야할 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 zkEVM과 같은 EVM 호환 ZK 롤업을 만들기 위한 노력이 포함된 프로젝트들이 진행 중입니다.

이러한 어려움에도 불구하고 ZK 롤업의 즉각적인 결정성과 암호학적 강도 덕분에 속도와 보안이 중요한 응용 프로그램에서는 매력적입니다. 기술의 성숙함에 따라 더 넓은 범위의 기능도 가능하게 될 것입니다.

낙관적 롤업과 ZK 롤업 비교

낙관적 롤업과 ZK 롤업은 모두 오프체인에서 트랜잭션을 처리하여 이더리움을 확장하려고 하지만, 그 기저 메커니즘은 서로 다른 기능과 절충점을 만듭니다.

검증 및 보안

낙관적 롤업은 거래의 유효성을 보장하기 위해 사기 증거와 도전 기간에 의존합니다. 이는 트랜잭션이 무효화될 수 있음을 의미하지만, 누군가 이에 대해 감지하고 보고해야 합니다. 반면 ZK 롤업은 메인넷에 제출된 각 트랜잭션 배치의 정확성을 암호학적로 보장하는 유효성 증명을 사용합니다.

Electric Capital 보고서에 따르면, “ZK-Rollups는 게임 이론 가정에 의존하지 않기 때문에 강력한 보안 보장을 제공합니다.”

인출 지연

낙관적 롤업에는 도전 기간으로 인해 최대 일주일의 인출 지연이 있습니다. 유동성 공급자를 통해 이를 완화할 수 있지만 복잡성을 추가합니다. ZK 롤업은 즉시 가능하게 합니다.

         Content: 인출은 상태가 올바르다는 것을 보장하는 유효성 증명 덕분에 발생합니다.

### EVM 호환성

Optimistic Rollups는 일반적으로 EVM과 더 호환성이 있어 개발자가 기존의 이더리움 스마트 계약을 최소한의 변경으로 배포할 수 있게 해줍니다. ZK-Rollups는 복잡한 작업에 대한 증명을 생성하는 데 계산 집약적이기 때문에 역사적으로 EVM 호환성에 어려움을 겪었습니다. 그러나 zkEVM과 같은 발전은 이 격차를 좁히려는 목표를 가지고 있습니다.

### 성능 및 확장성

ZK-Rollups는 특히 간단한 거래의 경우 유효성 증명이 거래 데이터를 더 효율적으로 압축하기 때문에 더 높은 처리량과 더 낮은 수수료를 제공할 수 있습니다. Optimistic Rollups는 사기 증명 필요성으로 인해 더 많은 오버헤드가 있을 수 있습니다.

### 복잡성과 개발 노력

ZK-Rollups 구현은 관련된 고급 암호학 때문에 더 복잡합니다. 이는 개발 속도를 늦추고 버그 발생 가능성을 증가시킬 수 있습니다. Optimistic Rollups는 상대적으로 구현이 더 간단하여 애플리케이션 배포 속도가 더 빨라졌습니다.

### 생태계 채택

두 유형의 롤업은 상당한 채택을 받고 있습니다. Optimistic Rollups는 현재 EVM 호환성으로 인해 더 많은 DeFi 애플리케이션을 보유하고 있습니다. ZK-Rollups는 EVM 호환성 솔루션이 성숙해짐에 따라 점차 따라잡고 있습니다. Dune Analytics에 따르면, 두 솔루션의 총 가치 잠금을 포함한 신뢰와 채택이 증가하고 있음을 반영하고 있습니다.

### 규제 고려사항

ZK-Rollups의 암호학적 특성은 더 나은 프라이버시 기능을 제공할 수 있지만, 이는 규제 준수 측면에서 양면성을 가질 수 있습니다. Optimistic Rollups는 더 투명하여 규제 기대치에 더 잘 부합할 수 있습니다.

## Optimistic Rollups와 ZK-Rollups의 사용 사례

Optimistic Rollups의 EVM 호환성은 복잡한 스마트 계약 애플리케이션에서 사용하기에 이상적입니다. 이는 DeFi 플랫폼, NFT 마켓플레이스 및 상세한 논리가 필요한 기타 애플리케이션에 이상적입니다. 예를 들어, 파생상품 유동성 시스템인 Synthetix는 Optimism과 협력하여 수수료를 낮추고 확장성을 높였습니다. 이 통합의 사용자는 합성 자산을 더 빠르고 수월하게 거래할 수 있었습니다.

거래 속도와 보안이 절대적으로 중요한 경우, ZK-Rollups가 빛을 발합니다. ZK-Rollups의 즉각적인 최종성과 뛰어난 처리량은 결제 앱, 현물 거래를 위한 분산 거래소, 게임 플랫폼에 도움이 됩니다. ZK-Rollups를 사용하여, Loopring이라는 Layer 2 프로토콜은 빠르고 저렴한 거래를 제공하는 분산 거래소를 만들었습니다. Loopring의 데이터에 따르면 사용자는 메인넷 비용의 0.1%와 같은 낮은 수수료로 거래할 수 있어 매우 접근성이 좋습니다.

또한 프라이버시를 염두에 둔 애플리케이션과 신원 검증에서 점점 인기를 얻고 있는 것이 ZK-Rollups입니다. 준수와 사용자 프라이버시를 위해, 영지식 증명을 사용하여 사용자는 개인정보를 공개하지 않고 특성을 증명할 수 있는 기능이 매우 높게 평가됩니다.

zkSync와 같은 프로젝트는 ZK-Rollups에서 스마트 계약을 가능하게 하여 기존의 Optimistic Rollups 기반으로 제한되었던 사용 사례들을 개방하려고 합니다. 이러한 기술이 발전함에 따라, 그들의 기능성이 구분되지 않고 개발자에게 더 많은 자유를 제공할 수 있습니다.

## 결론

Optimistic Rollups와 ZK-Rollups 간의 경쟁은 이더리움의 확장성 노력에서 건강한 발전을 보여줍니다. 두 기술 모두 특별한 이점을 가지고 있으며 증가하는 수요를 관리할 수 있는 네트워크를 위해 필수적입니다.

EVM 적합성과 더 쉬운 구현 덕분에 Optimistic Rollups는 DeFi 장면에서 인기를 끌고 있습니다. ZK-Rollups가 제공하는 더 강력한 보안 보장과 즉각적인 최종성은 암호학적 발명을 놀라운 방식으로 확장시키고 있습니다.

이 두 선택권은 아마도 이더리움 생태계가 발전함에 따라 다양한 요구와 목적에 부합하며 공존하게 될 것입니다. 이들의 발전은 분산 애플리케이션의 방향에 큰 영향을 미치므로, 개발자, 투자자, 소비자는 이러한 기술에 대해 지속적으로 정보 업데이트를 유지해야 합니다.

"단기적으로는 롤업이 유일한 무신뢰 확장 솔루션이며, 장기적으로는 이더리움 생태계의 중요한 부분"이라고 Vitalik Buterin이 말한 바가 상황을 잘 요약하고 있습니다.

Optimistic 및 ZK-Rollups의 발전은 이 비전을 강조하고 있습니다: 더 확장 가능하고 효율적인 이더리움 네트워크가 약속됩니다.