많은 기대를 받고 있는 ZK 롤업이란 무엇인가요?
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롤업은 현재 시장에서 가장 일반적인 Layer2 솔루션입니다. 롤업 솔루션은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업입니다. 이 글에서는 ZK 롤업에 대해 소개합니다.
1. ZK 롤업이란 무엇인가요?
ZK는 Zero Knowledge의 약자로, 무지식 증명을 의미합니다. 무지식 증명을 통해 사용자는 지갑의 개인 키와 같은 민감한 정보를 공개하지 않고도 중요한 데이터에 대한 지식이나 소유권을 증명할 수 있습니다.
롤업은 여러 트랜잭션을 함께 묶어 효율성을 개선하는 Layer2 솔루션입니다. 트랜잭션이 완료된 후 트랜잭션 데이터는 다시 메인 네트워크로 전송됩니다. 롤업은 보안을 위해 메인 네트워크에 의존하면서 트랜잭션 성능을 확장하고 개선하는 데 중점을 둡니다.
ZK 롤업은 유효성 증명을 활용하여 계산을 확장하는 솔루션입니다. 오프체인에서 계산을 수행하고 유효성 증명을 다시 메인 체인에 제출합니다.
2. ZK 특성
ZK( Zero Knowledge)의 기본 원칙에는 증명자와 검증자라는 두 당사자가 포함됩니다. 증명자는 증명을 생성하고, 검증자는 실제 정보에 접근하지 않고도 증명을 검증합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다:
1. 포괄성: 증명자가 정답을 가지고 있다면 검증자에게 그 진실을 증명할 수 있는 방법을 찾을 수 있습니다. 즉, 참인 것을 거짓으로 증명할 수 없습니다.
2. 건전성: 증명자가 답을 가지고 있지 않다면 검증자에게 그 답을 증명할 수 없습니다. 즉, 거짓은 진실로 증명될 수 없습니다.
3. Zero-Knowledge: 검증자는 증명 과정에서 증명 자체에 대한 지식만 얻을 뿐, 추가적인 관련 정보를 획득하지 않습니다.
ZK 롤업의 경우, 일반적으로 압축 계산을 달성하고 비용을 절감하기 위해 ZK의 처음 두 가지 속성만 적용됩니다. 따라서 사용자 트랜잭션 정보는 계속 쿼리할 수 있습니다.
3. ZK 롤업 솔루션의 장단점
1. 빠른 자산 전송: 검증에 약 7일이 소요되는 옵티미스틱 롤업에 비해 ZK 롤업은 훨씬 빠른 자산 전송을 제공합니다. 이는 두 롤업 솔루션의 검증 프로세스가 다르기 때문입니다. 트랜잭션 데이터가 Layer2 네트워크에서 처리된 후:
· ZK 롤업은 이더리움 메인넷에 블록을 제출할 때 zero-knowledge 증명을 생성합니다. 메인넷 노드는 이 증명을 검증하며, 사용자는 일반적으로 인지할 수 있는 지연이 없습니다.
· 옵티미스틱 롤업은 7일의 대기 기간이 있으며, 이 기간 동안 이더리움 메인넷 노드는 트랜잭션이 허위임을 이의를 제기하고 증명할 수 있습니다.
2. 저렴한 거래 비용: ZK 롤업은 오프체인에서 계산을 수행하고 유효성 증명을 메인 체인에 제출하므로 모든 트랜잭션 데이터를 메인넷으로 다시 전송할 필요가 없습니다. 따라서 트랜잭션 비용이 절감됩니다. 또한, 증명 파일의 크기가 작고 검증 시간이 일정하게 유지되므로 트랜잭션 수에 따라 증명 자체의 크기가 증가하지 않습니다.
3. 높은 기술 수준: ZK 롤업은 Ethereum Virtual Machine(EVM)과 호환되지 않는 복잡한 zero-knowledge 증명 알고리즘을 사용합니다. 따라서 ZK 롤업을 사용하여 Layer2 네트워크에 이더리움 애플리케이션을 배포하려는 개발자는 애플리케이션을 다시 빌드해야 할 뿐만 아니라 Layer2 네트워크에 특화된 개발 언어도 배워야 합니다.
4. ZK 가스 요금이 왜 그렇게 높은가요?
사용자가 지불하는 가스비는 주로 검증자 노드에 대한 인센티브, 메인넷에 제출하는 가스비, 저장 비용으로 구성됩니다.
검증자 노드는 사용자를 대신하여 트랜잭션을 확인하고 브로드캐스트하지만, 이러한 작업을 수행하려면 인센티브가 필요합니다. 메인넷의 혼잡도가 높아질수록 메인넷에 제출하는 가스 수수료가 증가합니다.
스토리지 비용은 비교적 고정적입니다. 사용 가능한 리소스를 사용하는 사람이 많을수록 평균 비용이 낮아집니다. ZK 롤업은 아직 널리 채택되지 않았기 때문에 더 일반적으로 사용되는 옵티미스틱 롤업에 비해 가스 요금이 훨씬 높습니다.
5. 현재 사용 가능한 ZK 롤업 솔루션
기존 EVM 호환 솔루션 중 특히 주목할 만한 솔루션은 StarkNet, zkSync, Polygon, Scroll입니다.
5.1 StarkNet
StarkNet은 StarkWare 팀에서 개발했습니다. 다른 ZK 솔루션과 달리 StarkNet은 STARK 증명을 사용하는 반면, 다른 솔루션은 SNARK 증명을 사용합니다. 간단히 말해서, 이 두 가지 증명 시스템은 다음과 같은 점에서 다릅니다:
- STARK는 중앙 집중화에 대한 의존도를 낮추고 보안을 강화합니다.
- SNARK를 사용하면 더 빠른 인증과 낮은 거래 수수료가 가능합니다.
5.2 zkSync
zkSync는 Matter Labs 팀에 의해 개발되었으며 현재 zkSync Era 네트워크에서 실행되고 있습니다. 현재 zkSync 네트워크의 장점은 다음과 같습니다:
- 데이터 압축: zkSync는 데이터 가용성을 개선하고 대량의 입력 데이터로 인한 트랜잭션 비용을 절감합니다.
- 계정 요약: 사용자 및 개발자 경험을 개선하기 위해 최근에 도입된 기능입니다. 이 기능의 초기 용도는 특정 통화로 가스 요금을 지불하는 것입니다.
5.3 Polygon
Bytecode 레벨의 EVM 호환성 방법을 채택하는 것 외에도 Polygon은 네트워크 보안을 강화하는 동시에 탈중앙화를 강화하는 Proof of Efficiency (POE)라는 새로운 합의 메커니즘도 구현했습니다.
5.4 Scroll
Scroll은 올해 2월에 출시되었으며 현재 Pre-Alpha 테스트넷 단계에 있습니다. 스크롤은 Bytecode 수준에서 Ethereum Virtual Machine(EVM)과 완벽하게 호환되는 것을 목표로 합니다. 즉, 개발자는 EVM과 호환되는 모든 언어를 사용하여 스마트 컨트랙트를 생성하고 이를 스크롤 플랫폼에 배포할 수 있습니다.
네 가지 솔루션의 비교 차트:
개발 단계 | 프로그래밍 언어 | EVM 호환성 | SNARK 또는 STARK | 수수료 | |
Polygon | Public Beta | Solidity | EVM과 완벽 호환 | SNARK +STARK | ETH |
Scroll | Pre-Alpha | Solidity | EVM과 완벽 호환 | SNARK | ETH |
zkSync Era | Public Beta | Solidity、Vyper、LLVM | 호환되는 언어만 지원 | SNARK | 모든 erc20 Tokens |
StarkNet | Alpha Mainnet | Cairo, Solidity (Using Compiler) | 호환되는 언어만 지원 | STARK | STRK 및 ETH |
6. 미래 잠재력
ZK 롤업 솔루션은 효율성과 개인정보 보호 사이의 균형을 달성하여 더 높은 TPS(초당 트랜잭션 수)와 더 낮은 비용을 제공합니다. 이 단계에서 개발의 주요 제약은 주로 기술적인 요인, 특히 EVM 호환성 때문입니다. 여러 기술 팀이 자체 솔루션을 제안했으며 현재 테스트 단계에 있습니다. 이러한 프로젝트가 메인넷에 적용되면 ZK 롤업이 광범위하게 채택될 수 있는 길이 열릴 것입니다.