모듈형 블록체인의 개념
모듈형 블록체인은 몇 가지 책임을 처리하는 데 중점을 두고 나머지는 하나 이상의 독립 계층에 아웃소싱하는 블록체인입니다. 모듈형 블록체인을 사용하여 다음과 같은 개별 작업 또는 작업 조합을 처리할 수 있습니다.
실행: 트랜잭션 실행을 지원하고 스마트 계약과의 배포 및 상호 작용을 가능하게 합니다.
데이터 가용성: 거래 데이터의 가용성을 보장합니다.
합의: 승인된 거래의 내용과 순서.
정산: 거래를 완료하고, 분쟁을 해결하고, 증거를 확인하고, 다양한 실행 계층을 연결하는 데 사용됩니다.
모듈형 체인은 일반적으로 두 개 이상의 상호 의존적인 기능을 수행합니다. 예를 들어, 데이터 가용성 계층은 데이터 순서에 동의해야 합니다. 그렇지 않으면 어떤 데이터가 올바른 버전의 기록을 나타내는지 알 수 없습니다.
모듈형 블록체인 설계의 장점
확장성:블록체인에서 모듈성을 사용하면 유해한 신뢰 가정을 도입하지 않고도 규모를 늘릴 수 있습니다.
새로운 블록체인을 쉽게 시작할 수 있습니다:모듈식 설계를 활용하면 아키텍처의 모든 측면을 올바르게 유지하는 것에 대해 걱정할 필요 없이 새로운 블록체인을 더 빠르게 시작할 수 있습니다.
유연성:특수 제작된 모듈식 체인은 절충 및 설계 구현을 위한 더 많은 옵션을 제공합니다. 예를 들어, 모듈형 블록체인 시스템에는 보안 및 데이터 가용성에 초점을 맞춘 모듈형 체인이 포함될 수 있고, 다른 시스템은 실행에 중점을 둘 수 있습니다.
모듈형 블록체인 설계의 단점
안전:모놀리식 체인과 달리 모듈형 블록체인은 자체 보안 품질을 보장할 수 없습니다. 합의 및 데이터 가용성을 처리하는 데 사용되는 보안 계층이 효과적이지 않으면 모듈형 블록체인은 실패할 위험이 있습니다.
복잡성:모듈식 블록체인 설계를 구현하면 새로운 복잡성이 발생합니다. 예를 들어, Ethereum의 데이터 샤딩 계획은 특정 샤드의 노드가 데이터를 숨기지 않도록 보장하기 위해 데이터 가용성 샘플링에 의존합니다. 마찬가지로, 실행 계층은 사기 증명, 유효성 증명과 같은 특정한 복잡한 메커니즘을 생성하여 보안 계층이 오프체인 상태 전환의 유효성을 보장할 수 있도록 해야 합니다.
토큰 가치:일부 모듈식 블록체인 기본 토큰은 제한된 응용 프로그램으로 인해 가치를 흡수하지 못할 수 있습니다. 예를 들어, 합의 및 데이터 가용성 계층에만 초점을 맞춘 유틸리티 토큰은 실행 계층보다 사용량이 적으므로 이러한 네트워크에 참가자를 유치하는 것이 더 어려울 수도 있습니다.
이더리움의 모듈식 형태: 샤딩 및 롤업
비트코인과 같은 1세대 블록체인과 마찬가지로 이더리움도 원래 모놀리식 블록체인으로 설계되었습니다. 그러나 네트워크 성능을 향상하고 확장성 및 지속 가능성을 향상시키기 위해 Ethereum 네트워크는 현재 모듈식 프레임워크로 전환하고 있습니다.
샤딩은 시스템(예: 데이터베이스)을 여러 부분으로 나누어 실행하는 프로세스입니다. 여러 구성 요소에 기능을 분산함으로써 시스템은 더 큰 출력과 효율성을 달성할 수 있습니다. 블록체인 네트워크에서 샤딩은 블록체인을 여러 하위 체인으로 나누고 하위 체인은 네트워크 활동의 다양한 부분을 처리합니다.
이더리움의 샤딩 설계에서는 64개의 샤드 체인이 병렬로 실행됩니다. 샤딩은 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있으며(실행 샤딩) 블록체인 데이터의 다른 부분을 저장하는 데에도 사용할 수 있습니다(데이터 샤딩). 데이터 샤딩을 사용하면 Ethereum 노드는 모든 노드가 동일한 데이터를 저장해야 하는 현재 구조와 달리 샤드 체인에 게시된 데이터만 저장합니다.
이더리움의 비콘체인과 샤드체인의 관계
샤딩은 서로 다른 구성요소(샤드 체인)가 서로 다른 책임을 처리하는 모듈화의 한 형태입니다. 데이터 샤딩에서 샤드 체인은 이더리움 데이터의 다양한 부분을 저장하고 실행 샤딩을 통해 각 샤드 체인이 자체 트랜잭션 세트를 처리하여 데이터 처리량을 늘리고 처리 시간을 줄일 수 있습니다.
일부 개발자는 Ethereum 확장에 대해 롤업 중심 접근 방식을 채택했습니다. 순수한 오프체인 확장 솔루션(예: 사이드체인)과 달리 롤업은 메인 체인과 긴밀하게 통합됩니다. Ethereum 블록체인은 결제, 합의 및 데이터 가용성을 유지하면서 계산을 롤업으로 아웃소싱합니다. 이더리움은 L2 롤업의 기본 계층 역할을 하기 때문에 롤업은 분산화나 보안을 손상시키지 않으면서 더 빠른 블록 시간과 더 큰 블록을 통해 실행을 적극적으로 최적화할 수 있습니다.
모듈형 블록체인 아키텍처에서 이더리움(L1 기본 레이어) 및 롤업(L2)의 기능
이더리움의 모듈형 기술 스택 개발 프로세스
이더리움의 모듈형 기술 스택 개발 프로세스는 다음과 같습니다.
1. 모놀리식 블록체인: 이더리움 L1 또는 그 자체가 모놀리식 블록체인인 메인 체인을 나타냅니다.
2. 롤업: Arbitrum 및 Optimism과 같이 실행 계층 역할을 하는 L2 솔루션은 실행 계층을 Ethereum L1 밖으로 이동하고 상태 루트 및 롤업 데이터를 게시한 후 다시 Ethereum L1으로 전송합니다.
3. 모듈식 롤업: 모듈식 데이터 가용성을 갖춘 롤업입니다.
이더리움의 모듈식 L2 기술 스택은 높은 수준의 보안과 분산성을 유지하면서 확장성을 제공할 수 있습니다. 이 강력한 조합은 이더리움에 보다 효율적이고 지속 가능한 블록체인 생태계를 위한 기반을 제공합니다.
모놀리식 블록체인
모놀리식 블록체인은 이더리움의 원래 실행 형태이며 롤업이나 데이터 샤딩을 사용하지 않고 모든 것을 처리합니다. 이 모놀리식 아키텍처는 최고의 보안을 제공하지만 비용이 많이 들고 확장성이 제한된다는 단점이 있습니다. 따라서 이더리움 메인넷의 거래 속도는 평균 TPS가 15~20에 불과할 정도로 상대적으로 느립니다. 현재 이더리움은 주로 롤업 중심 컴퓨팅 및 데이터 샤딩 전략의 채택을 통해 점차 모듈형 블록체인으로 변모하고 있습니다.
Rollup
롤업은 실행을 위한 별도의 레이어를 제공함으로써 이더리움의 모놀리식 아키텍처를 확장하는 모듈형 블록체인의 최초 기술 혁신입니다. 롤업은 블록체인의 실행 계층을 시퀀서로 안전하게 추상화합니다. 시퀀서는 강력한 컴퓨터를 사용하여 여러 트랜잭션을 패키징하고 실행한 후 정기적으로 압축된 데이터를 이더리움 메인넷으로 다시 전송하여 검증합니다. 롤업은 이 계산 프로세스를 이더리움 체인 외부로 이동하여 TPS를 20~50배 증가시킬 수 있습니다.
현재 시나리오에서 롤업은 실행 계층의 역할을 수행하여 트랜잭션을 처리하는 동시에 정산, 합의 및 데이터 가용성을 아웃소싱합니다. 예를 들어 낙관적 가상 머신을 사용한 낙관적 롤업과 zk EVM을 실행하는 ZK 롤업이 있습니다. 이러한 롤업은 스마트 계약을 실행하고 트랜잭션을 처리하지만 여전히 Ethereum을 사용하여 다음을 수행합니다.
정산: 모든 롤업 거래는 이더리움에서 완료됩니다. 낙관적 롤업 사용자는 챌린지 기간이 지나거나 사기 방지 계산 후 거래가 유효한 것으로 간주될 때까지 기다려야 합니다. zk 롤업 사용자는 유효성 검사 유효성이 입증될 때까지 기다려야 합니다.
합의 및 데이터 가용성: 롤업은 트랜잭션 데이터를 CallData 형식으로 이더리움 메인넷에 게시하여 누구나 롤업 트랜잭션을 수행하고 필요한 경우 상태를 재구성할 수 있도록 합니다. 낙관적 롤업에는 대량의 블록 공간이 필요하며 최종 완료까지 7~14일의 챌린지 기간이 필요합니다. Zk 롤업은 검증에 사용할 수 있는 데이터를 30일 동안 저장하여 즉각적인 최종성을 제공하지만 증거를 생성하려면 상당한 처리 능력이 필요합니다.
이더리움을 롤업의 기본 계층으로 사용하면 롤업을 통해 분산화나 보안을 손상시키지 않으면서 더 빠른 블록 시간과 더 큰 블록을 허용할 수 있습니다. 롤업은 이더리움의 새로운 시대의 시작이라고 할 수 있습니다. Arbitrum과 Optimism의 전체 거래량은 최근 이더리움의 거래량을 초과했는데, 이는 이더리움의 모듈화 추세를 반영합니다.
모듈식 롤업
최신 모듈식 롤업은 데이터 가용성 계층을 Ethereum 밖으로 이동합니다. 예를 들어 Mantle은 합의와 합의를 위해 여전히 Ethereum을 사용하지만 Mantle DA를 데이터 가용성 계층으로 활용합니다. Mantle DA는 트랜잭션을 실행하지 않고도 데이터 정렬을 수행하고 데이터 인증을 제공하며, 트랜잭션 실행은 효과적으로 Mantle의 실행 레이어에 아웃소싱됩니다.
이전에는 Ethereum이 롤업을 위한 유일한 데이터 가용성 솔루션이었기 때문에 비용 문제가 발생했습니다. 데이터 가용성은 대부분의 롤업 비용의 가장 큰 원인이며, 특히 비용의 최대 70%를 차지할 수 있는 Ethereum에 트랜잭션 데이터를 저장하는 경우가 많습니다. 더욱이 이 비용은 가변적이며 사용량에 비례하여 증가하므로 더 많은 사용자가 가입할수록 상당한 장벽이 됩니다. 지금까지는 상당한 리소스를 갖춘 대규모 롤업만이 더 큰 사용자 기반을 수용할 수 있었습니다.
다행히도 이더리움의 상황은 변화하고 있으며 거래 데이터 제출 비용을 줄이기 위해 데이터 가용성 계층의 형태로 새로운 모듈형 솔루션이 등장하고 있습니다. 데이터 가용성 계층의 주요 예로는 EigenDA, Celestia 및 Avail이 있으며, 이들은 모두 데이터 가용성 문제를 해결하고 롤업 제한에 대한 잠재적 솔루션을 제공합니다.
모듈식 미래
지난 10여년 동안 블록체인 분야는 확장성 문제를 다룰 때 종종 악순환에 빠졌습니다. 즉, 이더리움의 높은 비용과 한계로 인해 새로운 L1 블록체인을 지속적으로 생성하는 것입니다. 하지만 이더리움의 높은 수수료는 실제로 해결 불가능한 버그는 아닙니다.
L2 솔루션이 대량 채택의 표준이 되고 있는 세상에서 모듈형 블록체인은 실행, 결제, 합의 및 데이터 가용성 계층을 나누어 블록체인 아키텍처에 혁명을 일으킵니다. 모놀리식 블록체인이 확장성에 어려움을 겪을 때 모듈식 아키텍처의 잠재력이 발휘될 것입니다.
데이터 가용성 계층이 발전하고 경쟁함에 따라 새로운 롤업에 대한 진입 장벽과 진입 장벽이 크게 낮아질 것입니다. 가까운 미래에 OP 또는 ZK 스택의 애플리케이션은 데이터 가용성 비용 절감과 모듈식 기능의 추가 개선으로 인해 호황을 누릴 가능성이 높습니다.
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