모듈식 블록체인 혁신: Celestia & Fuel

 

 

확장성은 항상 블록체인 산업의 초점이었으며, 현재 블록체인은 '블록체인의 3중 딜레마'에 직면해 있습니다.

 

Celestia에서 시작된 모듈식 블록체인은 확장성, 높은 수준의 보안 및 탈중앙화를 중심으로 이에 대한 해결책을 제시합니다.

 

PART 1: 기본 개념

현재 개선이 필요한 문제

- 신뢰할 수 없는 크로스 체인 통신

-트랜잭션 수가 증가함에 따른 롤업 확장성 문제

-높은 수준의 보안과 탈중앙화를 유지하면서 처리량을 증가시키는 것 (블록체인의 삼중 딜레마)

 

우선 이러한 개념을 완전히 이해하기 위해 다음 몇 가지 용어를 정립해야 합니다.

 

 

 

블록

 

블록체인의 필수적인 부분인 블록은 블록 헤더와 블록 본문이라는 두 가지 구성 요소로 구성됩니다.

 

헤더에는 이전 블록의 해시, 타임스탬프와 같은 데이터가 포함되고 본문에는 블록의 모든 트랜잭션이 포함되어 있습니다.

 

 

 

시장에서 인기 있는 확장 전략은 더 큰 블록을 사용하는 것입니다. (=Solana)

블록이 커지면 처리량이 증가하지만 탈중앙화 측면에서 몇 가지 문제가 있습니다.

블록이 커지면 노드에 더 많은 데이터가 필요하며, 대용량 데이터를 처리할 수 있는 고가의 하드웨어를 감당할 수 있는 사람은 거의 없기 때문에 기관 서비스에 의존하게 되는 노드의 중앙화 위험이 존재합니다.

 

 

노드

 

완전한 노드는 전체 블록체인과 첫 번째 블록 이후 발생한 모든 트랜잭션을 저장해야 합니다.

 

블록체인에서 트랜잭션을 수행하려면 합의가 보장되어야 하고, 데이터를 사용할 수 있으며 블록이 유효해야 합니다.

 

 

라이트 노드(라이트 클라이언트)

 

라이트 노드는 롤업에 사용되며 대부분의 작업을 풀 노드에 아웃소싱합니다.

 

트랜잭션의 유효성을 검사하지 않지만 각 블록 합의 여부와 블록 데이터가 네트워크에 사용 가능한지 여부를 확인합니다.

 

대부분의 라이트 노드는 대다수의 참가자(검증자)가 정직하다고 가정하는 '다수 정직 가정'에 의존하기 때문에 하드웨어 사양과 노드 요구사항이 더 적지만 보안측면에서 약점을 가지고 있습니다.

 

 

 

 

롤업(이더리움에서)

 

Rollup / L2는 이더리움 위에 구축된 체인입니다.

 

이더리움 메인 네트워크를 결제 레이어로 사용하고 롤업은 별도의 실행 레이어로 간주하여 트랜잭션 패키지를 메인 네트워크로 반환하여 검증을 진행합니다.

현재 옵티미스틱 롤업과 ZK 롤업 두 가지 롤업이 있습니다.

 

 

블록체인 레이어

 

블록체인은 4개의 레이어로 나눌 수 있습니다.

 

- 실행 레이어: Dapp을 위한 환경을 제공하고 트랜잭션을 처리합니다.

- 데이터 가용성 레이어(DA): 노드는 블록 생산자로부터 블록을 받고 데이터(트랜잭션)가 공개적으로 사용 가능한지 확인합니다.

- 합의 레이어: 트랜잭션의 순서를 결정합니다.

- 정산 레이어: 블록체인의 실제 상태를 결정합니다.

 

모놀리식 vs 모듈식

 

모놀리식 블록체인은 위의 4개 레이어가 모두 하나에 포함된 체인입니다.  이더리움을 비롯한 대부분의 모놀리식 블록체인은 한 체인에서 모든 프로세스를 처리해야 합니다.

모듈식 블록체인은 4가지 레이어 중 하나 이상을 외부 체인에 아웃소싱하는 체인입니다. 모듈식 블록체인은 특정 요소에 집중할 수 있기 때문에 새로운 수준의 확장성을 얻을 수 있습니다.

 

 

위의 내용은 몇 가지 기본 개념을 설명한 것으로, 아래 표에 요약되어 있습니다.

 

 

 

현재 이더리움의 롤업(Arbitrum, Optimism)은 실행 레이어 역할을 하며 메인넷을 통해 데이터 가용성 레이어, 합의 레이어, 결제 레이어를 구현합니다.

 

이러한 롤업은 '온체인 데이터 가용성'을 사용하여 지정된 L1(이더리움)에 데이터를 게시합니다.

반대로 '오프체인 데이터 가용성'이 있는 롤업은 지정된 L1이 아닌 다른 위치에 데이터를 게시합니다.

 

롤업은 여전히 이더리움을 결제 레이어로 사용할 수 있지만, 셀레스티아는 오프체인 데이터 가용성을 활용하여 데이터를 게시하기 때문에 데이터 가용성 레이어 역할을 할 수 있습니다.

 

 

 

다음은 이더리움의 다양한 유형의 롤업 구조입니다.

-Monolith= 이더리움 메인넷

-Rollup= Arbitrum, Optimism(실행 레이어 역할을 하고 다른 레이어는 Ethereum을 사용함)

-Validium= '오프 체인 가용성 롤업', Celestia

 

 

PART 2: Celestia에 대한 이해

셀레스티아는 모듈식 블록체인 네트워크입니다.

 

아래 그림과 같이 EVM을 포함한 모든 블록체인의 가상머신과 롤업이 셀레스티아를 데이터 가용성 레이어와 합의 레이어로 사용할 수 있습니다.

 

셀레스티아는 'Sovereign Rollup', 'Celestium'과 같은 모듈식 확장을 위한 다양한 솔루션을 제공합니다.

 

 

'데이터 가용성 레이어'에 대한 이해

 

데이터 가용성: 블록 생산자로부터 블록을 받는 노드로서 블록체인의 다음 링크로 추가하기 위해 데이터가 공개(게시)되었는지 확인해야 합니다.

데이터 가용성 문제: 데이터가 유지될 때 발생합니다.

블록 생성자가 새 블록의 데이터를 공개하지 않는 경우 (데이터 숨기기 공격) 노드는 데이터를 읽을 수 없기 때문에 블록을 승인할 수 없으며, 이는 롤업에서 흔히 발생하는 문제입니다.

 

 

데이터 가용성 샘플링(DAS)

 

라이트 노드는 모든 데이터를 다운로드하지 않고도 데이터 가용성을 확인할 수 있으며, 데이터의 일부 샘플을 실행하여 매번 데이터가 실제로 실리스될 것이라는 50%의 확신을 얻습니다.

 

 

라이트 노드는 데이터의 1% 미만을 다운로드해도 99%의 데이터를 게시할 수 있습니다.

 

앞서 라이트 노드는 하드웨어 요구 사항 측면에서 훨씬 저렴하지만 '다수 정직 가정'에 의존하기 때문에 보안성이 떨어진다고 말씀드렸습니다.

그렇다면 '소수 정직한 가정'을 사용하는 라이트 노드는 어떨까요?

 

 

예를 들어, 셀레스티아의 라이트 노드는 데이터의 일부를 다운로드하여 데이터 가용성 샘플링을 사용합니다.

 

이는 '소수 정직 가정' (소수의 블록체인 트레이더가 정직하고 프로토콜의 규칙을 준수한다는 가정)에 의존하여 보안을 크게 강화할 수 있습니다.

 

 

아래 그림은 서로 다른 노드와 클라이언트의 비교를 보여줍니다.

 

Celestia의 다양한 솔루션

 

Sovereign Rollup

소버린 롤업은 아비트럼이나 옵티미즘처럼 이더리움을 결제 레이어로 사용하는 대신 실행 및 정산 레이어를 자체적으로 처리합니다.

 

소버린 롤업의 장점

- 실행 환경의 다양성

- 컴퓨팅 리소스를 공유하지 않음

- 문제 발생 후 하드포크 가능

소버린 롤업은 기존 L1과 유사하며 다른 소버린 롤업 및 결제 레이어와 연결할 수 있습니다.

 

Cluster

 

블록체인 클러스터는 '신뢰 최소화 접근 방식'으로 서로 통신할 수 있는 블록체인 및 롤업 그룹입니다.

 

신뢰 최소화 브리지는 자금을 확보하기 위해 중개자나 정직성을 가정할 필요 없이 두 체인 사이를 연결하는 다리입니다.

 

 

클러스터의 예로는 이더넷의 다양한 체인과 클러스터 내 통신(신뢰할 수 있는 브리지 대신 최소화된 브리지 신뢰)이 가능한 롤업(L2) 또는 Cosmos 에코시스템이 있습니다.

 

신뢰 최소화 통신(Cluster intercommunication)은 셀레스티아가 필요로 하는 '소수의 정직한 가설'을 필요로 하며, 라이트 노드는 데이터 가용성 샘플링을 사용할 수 있습니다.

 

신뢰 최소화 브리지는 체인의 '클러스터'와 '클러스터 내 통신'을 형성하여 훨씬 더 안전하므로, 셀레스티아는 롤업이 클러스터를 형성하고 신뢰 없는 방식으로 통신하는 데 필요한 핵심 구성 요소를 제공합니다.

 

Celestia Quantum Gravity Bridge와 Celestium

Celestia Quantum Gravity Bridge는 이더리움과 셀레스티아 사이의 데이터 가용성 브리지로, 이더리움의 L2(셀레스티아를 데이터 가용성 레이어로 사용하는 이더 롤업)에 대한 '오프체인 데이터 가용성'을 허용합니다.

 

 

Celestium은 이더리움 위에 구축된 L2 롤업입니다.

 

데이터 가용성 레이어로 이더리움이 아닌 셀레스티움을 사용하고 결제와 합의를 위해 메인 이더리움 네트워크를 사용합니다.

 

 

 

 

셀레스티아는 독립형 데이터 가용성 레이어 역할을 하며 경우에 따라 합의 레이어가 될 수도 있습니다.

 

롤업은 데이터 가용성 샘플링과 '몇 개의 정직한' 라이트 노드라는 고유 기술을 활용해 확장성 개선에 셀레스티아를 사용할 수 있습니다.

 

PART 3: Fuel Labs

Fuel Labs는 처리량 확장을 위해 높은 보안과 탈중앙화를 전제로 이더리움과 셀레스티아로 구현할 수 있는 실행 레이어를 구축하고 있습니다.

 

 

 

 

퓨얼 랩스에 대해 알아보기

 

-퓨얼 랩스의 제품 중 하나는 이더리움 확장을 위한 옵티미스틱 롤업입니다.

 

-Fuel과 Ethereum 사이의 신뢰 최소화 브릿지

 

-FuelVM, 'UTXO'(미사용 트랜잭션 출력)를 사용하여 스마트 계약을 병렬 검증

 

-Sway 프로그래밍 언어

 

 

 

Celestia는 모든 VM(가상머신)에서 작동하기 때문에 여러 프로세스를 동시에 실행할 수 있으며(병렬 유효성 검사), Fuel은 Celestia를 데이터 가용성 레이어 또는 합의 레이어로 사용하여 롤업을 시작할 수 있습니다.

 

 

 

 

원문 출처 - https://twitter.com/ThorHartvigsen/status/1613579112534396928  

 

 

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