Ethereum블록체인은 혁신적이었지만, 인기가 급증하면서 확장성 측면에서 상당한 어려움에 직면해 왔습니다. 하지만 ZK-Rollups와 같은 혁신적인 솔루션 덕분에 Ethereum 초당 더 많은 거래를 처리하고, 가스 수수료를 줄이며, 전반적인 확장성을 향상시킬 수 있게 되었습니다.
이 글에서는 Ethereum 네트워크에서 ZK-Rollups를 활용하는 가장 흥미로운 프로젝트들을 살펴봅니다. 각 프로젝트는 고유한 특징을 지니고 있으며, 레이어 2 확장 솔루션으로서 ZK-Rollups의 다재다능함과 잠재력을 보여줍니다.
ZK 롤업이란 무엇인가요?
ZK-롤업은 Ethereum 리움 레이어 2 확장 솔루션으로, 영지식 증명(ZK-Rollup)을 사용하여 여러 트랜잭션을 하나의 증명으로 묶어 이더 Ethereum 메인넷에 게시합니다. ZK-롤업에 포함된 각 트랜잭션은 완전히 유효하며, Ethereum 메인넷은 각 트랜잭션을 개별적으로 검증할 필요 없이 이를 신뢰할 수 있으므로 필요한 컴퓨팅 리소스를 줄일 수 있습니다. 이는 이더리움의 처리량을 크게 향상시켜 Ethereum혼잡을 완화하고 거래 수수료를 낮추는 효과를 가져옵니다.
본질적으로 ZK-Rollup은 연산을 오프체인으로 옮기고 필요한 데이터만 온체인에 남겨두어 가스 수수료를 획기적으로 줄입니다. 중요한 것은 이 기술이 온체인에 데이터 가용성 레이어를 유지함으로써 높은 수준의 보안을 유지한다는 점입니다. 이는 ZK-Rollup 레이어가 오프라인 상태가 되더라도 사용자가 자금을 인출할 수 있도록 보장합니다.
ZK-롤업이 다른 레이어 2 솔루션에 비해 갖는 주요 장점 중 하나는 Ethereum 완벽한 호환성을 유지한다는 점입니다. 즉, 개발자는 기존 지식과 도구를 활용할 수 있습니다. 또한, ZK-롤업은 확정성을 제공합니다. 즉, 트랜잭션이 ZK-롤업에 포함되면 최종 확정되어 되돌릴 수 없습니다.
전반적으로 ZK-롤업은 Ethereum의 확장성 문제를 해결할 수 있는 가장 유망한 솔루션 중 하나로 여겨지며, 높은 수준의 보안과 탈중앙화를 유지하면서 더 빠르고 저렴한 거래를 제공합니다.
2023년 최고의 ZK 롤업 프로젝트
대출 및 차입 프로토콜, 탈중앙화 거래소(DEX) 등 여러 프로토콜이 멀티체인을 지원하게 되었습니다. 이는 여러 개의 ZK-Rollup 기반 레이어 2를 지원하여 사용자에게 거래 수수료를 낮추고 거래 속도와 확정성을 높이는 다양한 선택지를 제공한다는 의미입니다.
시장을 선도하는 프로젝트 중 ZK-Rollup 기술을 활용하여 확장성을 확보하는 몇 가지 사례를 아래에 소개합니다.
다각형
2017년 Matic Network라는 이름으로 처음 출시된 Polygon은 Ethereum 개발자인 Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani, Mihailo Bjelic의 아이디어에서 탄생했습니다.
폴리곤은 ZK-롤업을 활용하여 확장성을 향상시켰습니다. 기존의 ZK-롤업은 상당한 시간이 소요되는 등의 한계를 가지고 있었지만, 폴리곤은 재귀적 증명 방식을 독창적으로 적용하여 이러한 문제를 해결했습니다. 일반적인 ZK-롤업 기반 블록체인은 한 번에 하나의 트랜잭션에 대한 증명만 생성하는 반면, 폴리곤은 모든 트랜잭션에 대한 증명을 일괄적으로 생성한 후 Ethereum 메인넷으로 전송할 수 있습니다.
폴리곤의 ZK-롤업은 독특한 구조 덕분에 다른 대부분의 ZK-롤업 확장 솔루션보다 네트워크 속도가 빠르고 비용 효율적이며, 검증자가 특수 장비를 보유할 필요가 없습니다. 실제로 개발 중인 폴리곤 제로 네트워크에서는 일부 증명이 45KB에 불과하여 다른 확장 솔루션에 비해 블록체인 성능에 훨씬 적은 부담을 줍니다.
Polygon의 ZK-Rollup은 대부분의 레이어 2 방식과 달리 Ethereum 완벽하게 호환되므로, StarkNet과 같은 레이어 2 대안과는 달리 개발자는 Polygon 스마트trac을 스크립팅하기 위해 새로운 언어를 익힐 필요가 없습니다.
폴리곤은 사이드체인과 다소 유사하지만 기능이 다른 여러 개의 "커밋 체인"을 생성하여 운영되며, 이 커밋 체인은 Ethereum 메인넷에서 더 많은 보안을 가져옵니다.
스타크넷/스타크엑스
StarkNet과 StarkEx는 모두 2017년 Alessandro Chiesa와 Eli Ben-Sasson이 설립한 Starkware라는 회사의 제품입니다.
StarkNet은 또 다른 탈중앙화 ZK-Rollup 기반 레이어 2 블록체인입니다. 하지만 Polygon과 달리 StarkNet 개발자는 Solidity 대신 Cairo 프로그래밍 언어를 익혀야 하므로 신규 개발자의 진입 장벽이 높을 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 어려움을 극복하기 위해 Solidity를 Cairo 및 기타 인기 프로그래밍 언어로 변환하는 트랜스파일러가 개발되고 있습니다.
StarkNet은 다른 ZK-Rollup 기반 체인과 유사하게 여러 레이어 2 트랜잭션을 단일 Ethereum 트랜잭션으로 패키징하여 거래 속도를 향상시키고 가스 수수료를 절감합니다.
StarkNet을 개발한 팀이 StarkEx라는 또 다른 블록체인도 개발했습니다. StarkNet은 공개 탈중앙화 애플리케이션(dApp) 개발을 지원하는 반면, StarkEx는 탈중앙화 암호화폐 거래소(DEX)에 특화된 SaaS(서비스형 소프트웨어) 확장성 솔루션으로, 거래소가 비용을 절감하면서 속도와 유동성을 향상시킬 수 있도록 지원합니다.
StarkEx는 이더리움(ETH), ERC-20 토큰, 기타 EVM 호환 체인의 토큰은 물론 전 세계적으로 인기 있는 ERC-721 NFT까지 지원합니다. 또한 ERC-1155 준대체 가능 동적 NFT(SFND)에 대한 오프체인 발행 지원도 개발 중입니다. Ethereum 기준으로 가장 큰 규모의 레이어 2 솔루션 중 하나이며 TVL , 현재 다양한 dApp과 프로토콜을 지원하고 있습니다.
ZKSync
ZKSync의 개발을 이끈 주역은 Matter Labs의 Alexandr Vlasov와 Alex Gluchowski이며, 이들은 2020년에 이 솔루션을 출시했습니다.
ZKSync는 초고속 트랜잭션 처리(초당 2,000건 이상)와 낮은 가스 수수료, 높은 보안성을 유지하도록 설계된 Ethereum 리움 레이어 2 확장 솔루션입니다. 다른 여러 레이어 2 솔루션과 달리 ZKSync는 Ethereum 레이어 1 메인넷으로 거의 즉각적인 자금 인출을 제공합니다. 특히 ZKSync는 현재까지 EVM과 완벽하게 호환되는 유일한 zk-rollup 프로토콜로, 개발자가 기존 이더 Ethereum 스마트trac을 ZKSync에 맞게 재작성하거나 수정할 필요 없이 손쉽게 재배포할 수 있도록 지원합니다. 이는 상호 운용성을 크게 향상시키고 개발 시간을 단축시켜 줍니다.
ZKSync는 특정 측면에서 StarkNet 및 StarkEx와 유사하지만, 핵심적인 차이점은 사용되는 증명 프로토콜 유형에 있습니다. ZKSync는 SNARK(Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge)를 사용하는 반면, StarkEx는 STARK(Scalable Transparent ARguments of Knowledge)를 활용합니다.
ZK-SNARK는 소수의 개발자가 정확하고 안전하게 코드를 작성할 수 있도록 일회성 설정을 요구하므로 중앙 집중화가 심화되고 신뢰성이 저하됩니다. 반면 ZK-STARK는 공개적으로 검증 가능한 난수를 사용하여 신뢰할 수 없으면서도 검증 가능한 시스템을 구축합니다. 또한 STARK는 양자 컴퓨팅 공격에 대한 저항력이 있는 것으로 알려져 있지만 SNARK는 그렇지 않습니다. STARK는 확장성 측면에서도 우수한 성능을 제공합니다. 따라서 ZKSync는 StarkNet에 비해 몇 가지 단점을 가지고 있습니다.
ZKSync 블록체인에 배포된 주목할 만한 프로젝트로는 Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally 및 1inch Network 등이 있습니다.
불변의 X
Immutable은 Ethereum기반의 레이어 2 솔루션을 제공하는 플랫폼입니다. 개발자에게 API와 개발 도구를 제공하여 레이어 2 애플리케이션 개발을 용이하게 합니다.
개발자는 Immutable X를 활용하여 대체 불가능 토큰(NFT) 및 블록체인 게임을 위한 빠르고 확장 가능하며 안전한 애플리케이션을 만들 수 있습니다. 예를 들어, 게임 개발자는 Immutable X를 사용하여 게임 내 자산의 진정한 소유권을 보장하는 정교한 게임 경제 시스템을 구현할 수 있습니다. 또한 게임 자산의 무료 발행, 빠르고 저렴한 게임 내 거래, 사용자가 게임 아이템에 대한 소유권을 확보할 수 있도록 지원하는 자체 관리형 지갑, 그리고 공개 시장에서 게임 아이템을 거래할 수 있는 글로벌 주문장과 같은 기능을 활용할 수 있습니다.
또한, Immutable X는 토큰 및 자산 거래 플랫폼을 지원하여 사용자 간 빠르고 안전하며 비용 효율적인 거래를 가능하게 합니다. 최대 유동성을 보장하는 글로벌 주문장을 제공하며, 블록체인 거래 분석 도구는 Immutable X의 API를 통해 과거 거래, 거래 내역 및 사용자 행동에 대한 데이터를 쉽게 얻을 수 있습니다.
Immutable은 가장 탈중앙화되고 안전하며 널리 사용되는 블록체인으로서의 명성 때문에 Ethereum 을 기반으로 솔루션을 구축하기로 결정했으며, 이는 상당한 네트워크 효과를 가져옵니다. Ethereum 다운타임, 사기, 통제 또는 제3자의 간섭 없이 스마트trac및 탈중앙화 애플리케이션을 생성하고 실행할 수 있도록 합니다.
Immutable X는 ZK 롤업 배치 메커니즘을 활용하는 두 개의 실행 계층을 제공합니다. ZK 롤업은 크게 두 가지 구성 요소로 이루어져 있습니다. 하나는 트랜잭션 배치, 이전 상태 루트, 새로운 상태 루트로부터 압축된 암호화 증명을 생성하는 오프체인 배치 메커니즘(가상 머신)이고, 다른 하나는 현재 상태 루트를 저장하고 배치의 일관성을 검증하는 온체인trac입니다.
Immutable X에서 ZK 롤업이 작동하는 방식은 다음과 같습니다. 레이어 2 트랜잭션 모음이 배치 처리 메커니즘으로 전송되면, 해당 메커니즘은 트랜잭션, 이전 상태 루트, 그리고 새로운 상태 루트를 기반으로 암호화 증명을 생성합니다. 이 증명은 검증을 위해 레이어 1 스마트trac으로 전송됩니다. 스마트trac은 증명에 있는 이전 상태 루트가 자신의 현재 상태 루트와 일치하는지 확인합니다. 일치하면 스마트trac은 현재 상태 루트를 배치에 포함된 새로운 상태 루트로 업데이트합니다.
Immutable은 현재 두 가지 레이어 2 솔루션을 제공합니다. 하나는 Starkware에서 생성 및 관리하는 특정 유형의 트랜잭션을 일괄 처리하는 서비스인 StarkEx이고, 다른 하나는 모든 개발자가 스마트trac을 작성하고 zkEVM에 배포할 수 있도록 하는 스마트trac플랫폼인 Immutable zkEVM입니다. 개발자는 Immutable X에서 제공하는 API 엔드포인트를 이용하거나 회원 가입을 통해 이러한 솔루션에 접근할 수 있습니다. 특히 게임 개발에 최적화된 Immutable zkEVM은 EVM zk-rollup 프레임워크 내에서 저비용, 고처리량의 Ethereum호환 스마트trac을 제공합니다.
Loopring
Loopring 은 Ethereum 블록체인 기반의 레이어 2 확장 프로토콜로, 특히 탈중앙화 거래소(DEX)를 위해 설계되었습니다. 루프링은 다양한 기능을 제공하면서 초당 수천 건의 거래를 처리할 수 있도록 지원합니다. Loopring DEX의 프로토콜 레이어 역할을 할 뿐만 아니라, 가스 수수료 없이 안전하고 빠른 거래를 가능하게 하는 비수탁형 거래 플랫폼인 Loopring 거래소(Loopring Exchange)도 제공합니다.
Loopring 의 핵심 기술은 ZKP(Zero-Knowledge Proof)입니다. ZKP는 블록체인 혁신 기술로, 트랜잭션을 묶어 효율성을 향상시킵니다. Loopring ZKP를 활용하여 높은 처리량을 자랑하는 비수탁형 탈중앙화 거래소(DEX) 개발을 가능하게 합니다. 또한, 이 프로토콜은 자체 토큰인 LCR을 도입하여 ZK-Rollup(Zero-Knowledge Rollup) 운영자와 유동성 공급자에게 보상을 제공합니다.
Loopring)은 Ethereum 네트워크와 연동하여 확장성을 향상시키는 레이어 2 솔루션인 제로 지식 롤업(zk-Rollups)을 구현하는 방식을 채택했습니다. zk-Rollups는 수많은 트랜잭션을 하나의 경량 제로 지식 증명(Zero-Knowledge Proof)으로 통합하고, 이를 Ethereum 네트워크에서 일괄적으로 검증합니다. 이는 Ethereum리움 네트워크 단독으로 처리할 때보다 트랜잭션 처리량을 크게 증가시킵니다. zk-Rollups 계산 과정은 오프체인에서 이루어지지만, 기본 데이터와 트랜잭션은 Ethereum 블록체인에 그대로 유지됩니다. Loopring zk-Rollups를 탈중앙화 거래소(DEX) 프로토콜과 통합하여 복잡한 계산을 가능하게 함으로써 거래 수수료를 절감하고 유동성을 크게 향상시킵니다.
기존의 주문장 기반 중앙 집중식 거래소(CEX)와 비교했을 때, 탈중앙화 거래소(DEX)는 일반적으로 더 낮은 거래 수수료와 더 폭넓은 디지털 자산 지원 등의 장점을 제공합니다. 하지만 유동성과 거래 속도 측면에서는 여전히 중앙 집중식 거래소가 DEX보다 우수합니다. Loopring zk-Rollups 기술을 도입하여 이러한 격차를 해소하고, 중앙 집중식 거래소의 장점을 탈중앙화 생태계에 제공하고자 합니다.
Ethereum 네트워크 내에서 zk-Rollups는 트랜잭션 블록 검증을 더욱 빠르고 비용 효율적으로 제공합니다. 데이터 입력량이 적고 최종 암호화 증명 검증에 스마트trac만 필요하므로 효율성이 향상됩니다. zk-Rollups를 통해 처리된 트랜잭션은 Ethereum 블록체인에 참조 데이터로 저장되므로 네트워크에서 데이터를 검색하는 것보다 연산량이 적습니다. Loopring 이러한 기능들을 하나의 개방형 프로토콜로 통합하여 Ethereum 생태계 전반의 효율성을 높이고 블록체인 기술의 도입을 가속화합니다.
결론
Ethereum블록체인의 확장성 문제는 ZK-롤업과 같은 혁신적인 기술로 정면으로 해결되고 있습니다. 이미 여러 주요 프로젝트에서 이 기술을 활용하여 Ethereum 네트워크의 거래 속도를 향상시키고, 비용을 절감하며, 보안을 강화하고 있습니다.
이러한 솔루션들이 지속적으로 발전하고 성숙해짐에 따라, Ethereum의 잠재력을 최대한 발휘하여 사용자와 개발자 모두에게 더욱 접근하기 쉽고 효율적인 환경을 제공할 가능성이 커지고 있습니다. Ethereum의 미래는 ZK-롤업의 발전과 적용과 밀접하게 연관되어 있는 것으로 보입니다.
