롤업은 최근 비트코인 확장성의 내러티브 중심이 되었으며, 라이트닝 네트워크에서 진정으로 “주목을 받는” 첫 번째 요소가 되었습니다. 롤업은 라이트닝 네트워크의 중심에 있는 유동성 제한에 의해 구속되지 않는 오프체인 레이어 2가 되는 것을 목표로 합니다. 즉, 최종 사용자는 돈을 받을 수 있도록 미리 자금을 할당(또는 “대출”)해 줄 누군가가 필요하며, 중개 라우팅 노드는 송신자에서 수신자까지 결제 금액의 이동을 용이하게 할 수 있는 채널 잔액이 필요합니다.
이 시스템은 원래 이더리움 및 기타 튜링 완전 시스템에서 작동하도록 개발되었지만, 최근에는 비트코인과 같은 UTXO 기반 블록체인으로 포팅하는 데 초점이 맞춰졌습니다. 이 기사는 현재 비트코인에서 구현되고 있는 것의 상태에 대해 논의하지 않고, 사람들이 장기적으로 목표로 하는 이상적인 롤업의 기능에 대해 논의할 것입니다. 이는 비트코인이 현재 지원하지 않는 기능, 즉 비트코인에서 제로 지식 증명(ZKP)을 직접 검증할 수 있는 능력에 따라 달라집니다.
롤업의 기본 구조는 다음과 같습니다: 단일 계정(비트코인의 경우 UTXO)은 롤업의 모든 사용자의 잔액을 보유합니다. 이 UTXO는 롤업 내 기존 계정의 모든 현재 잔액을 약속하는 머클 트리의 머클 루트 형태의 커밋을 포함합니다. 이 모든 계정은 공개/비공개 키 쌍을 사용하여 인증되므로, 오프체인 지출을 제안하기 위해 사용자는 여전히 키로 서명해야 합니다. 이 구조의 일부는 사용자가 원할 때 언제든지 허가 없이 떠날 수 있도록 하며, 자신이 머클 트리의 일부임을 증명하는 트랜잭션을 작성함으로써 운영자의 허가 없이 일방적으로 롤업에서 탈퇴할 수 있습니다.
롤업의 운영자는 오프체인 트랜잭션을 최종화하는 과정에서 계정 잔액의 머클 루트를 업데이트하는 트랜잭션에 ZKP를 포함해야 합니다. 이 ZKP가 없으면 트랜잭션은 유효하지 않으며 블록체인에 포함될 수 없습니다. 이 증명은 사람들이 오프체인 계정에 대한 모든 변경 사항이 계정 소유자에 의해 적절하게 승인되었음을 확인할 수 있게 하며, 운영자가 사용자로부터 돈을 훔치거나 다른 사용자에게 부정직하게 재배분하기 위해 악의적인 잔액 업데이트를 수행하지 않았음을 보장합니다.
문제는, 머클 트리의 루트만 블록체인에 게시되고 사용자가 이를 볼 수 있는 경우, 사용자가 원할 때 허가 없이 탈퇴할 수 있도록 자신의 가지를 어떻게 얻을 수 있느냐는 것입니다.
적절한 롤업
적절한 롤업에서는 새로운 오프체인 트랜잭션이 확인될 때마다 정보가 블록체인에 직접 입력되고 롤업 계정의 상태가 변경됩니다. 전체 트리가 아니라, 트리를 재구성하는 데 필요한 정보입니다. 순진한 구현에서는 롤업의 모든 기존 계정 요약이 잔액과 계정이 단순히 롤업을 업데이트하는 트랜잭션에 추가됩니다.
더 발전된 구현에서는 잔액 차이가 사용됩니다. 이는 업데이트 과정에서 돈이 추가되거나 차감된 계정의 요약입니다. 이를 통해 각 롤업 업데이트는 계정 잔액에 발생하는 변경 사항만 포함할 수 있습니다. 사용자는 체인을 스캔하고 롤업 시작부터 현재 계정 잔액 상태에 도달하기 위해 “계산”할 수 있으며, 이를 통해 현재 잔액의 머클 트리를 재구성할 수 있습니다.
이것은 많은 오버헤드와 블록 공간(따라서 비용)을 절약하면서도 사용자가 일방적으로 탈퇴하는 데 필요한 정보에 대한 접근을 보장할 수 있게 합니다. 블록체인에서 사용자가 이 데이터를 사용할 수 있도록 하는 공식 롤업의 규칙에 따라, 계정 요약이나 계정 차이를 포함하지 않는 트랜잭션은 유효하지 않은 트랜잭션으로 간주됩니다.
발리디움
사용자가 인출할 수 있도록 데이터 가용성 문제를 처리하는 또 다른 방법은 데이터를 블록체인 외부의 다른 곳에 저장하는 것입니다. 이는 미묘한 문제를 야기하며, 롤업은 여전히 데이터가 다른 곳에 제공되었음을 보장해야 합니다. 전통적으로 이 목적을 위해 다른 블록체인이 사용되며, 롤업과 같은 시스템을 위한 데이터 가용성 레이어로 기능하도록 설계되었습니다.
이것은 보안 보장이 동일하게 강력하지 않다는 딜레마를 만듭니다. 데이터가 비트코인 블록체인에 직접 게시될 때, 합의 규칙은 그것이 절대적으로 정확하다는 것을 보장할 수 있습니다. 그러나 외부 시스템에 게시될 때, 최선은 데이터가 다른 시스템에 게시되었다는 SPV 증명을 확인하는 것입니다.
이는 다른 체인에 데이터가 존재한다는 증명을 확인하는 것을 수반하며, 이는 궁극적으로 오라클 문제입니다. 비트코인 블록체인은 자신의 블록체인에서 발생하는 것 외에는 아무것도 완전히 검증할 수 없으며, 최선은 ZKP를 검증하는 것입니다. 그러나 ZKP는 롤업 데이터가 실제로 생성된 후 공개적으로 방송되었다는 것을 검증할 수 없습니다. 외부 정보가 실제로 모든 사람에게 공개적으로 이용 가능하다는 것을 검증할 수 없습니다.
이것은 데이터 withholding 공격의 가능성을 열어주며, 데이터 게시에 대한 약속이 생성되고 롤업을 진행하는 데 사용되지만, 데이터가 실제로 제공되지 않는 경우입니다. 이는 사용자의 자금이 인출할 수 있는 능력을 넘어서는 것을 초래합니다. 이 문제에 대한 유일한 실제 해결책은 비트코인과 완전히 외부 시스템의 가치와 인센티브 구조에 전적으로 의존하는 것입니다.
바위와 어려운 장소
이것은 롤업 측면에서 딜레마를 만듭니다. 데이터 가용성 문제에 관해서는, 본질적으로 비트코인 블록체인에 데이터를 게시할 것인지 아니면 다른 곳에 게시할 것인지의 이진 선택이 있습니다. 이 선택은 롤업 보안과 주권, 그리고 확장성 모두에 막대한 영향을 미칩니다.
한편으로는, 데이터 가용성 레이어로 비트코인 블록체인을 사용하는 것은 롤업이 확장할 수 있는 양에 대한 경직된 한계를 도입합니다. 블록 공간은 한정되어 있으며, 이는 동시에 존재할 수 있는 롤업의 수와 모든 롤업이 집합적으로 처리할 수 있는 트랜잭션 수에 상한선을 둡니다. 모든 롤업 업데이트는 마지막 업데이트 이후 잔액 변경이 있었던 계정 수에 비례하는 블록 공간을 요구합니다. 정보 이론은 데이터를 압축할 수 있는 한계가 있으며, 그 시점에서 더 이상의 확장 이득 가능성은 없습니다.
반면에, 데이터 가용성을 위해 다른 레이어를 사용하면 확장성 이득에 대한 경직된 한계를 제거하지만, 새로운 보안 및 주권 문제를 도입합니다. 데이터 가용성을 위해 비트코인을 사용하는 롤업에서는 사용자가 인출하는 데 필요한 데이터가 블록체인에 원자적으로 게시되지 않으면 롤업의 상태가 변경될 수 없습니다. 발리디움에서는 그 보장이 사용되는 외부 시스템이 게임 조작 및 데이터 withholding에 저항할 수 있는 능력에 전적으로 의존합니다.
외부 데이터 가용성 시스템의 모든 블록 생성자는 블록을 생성하고 실제로 방송하지 않음으로써 비트코인 롤업 사용자의 자금을 인질로 잡을 수 있습니다.
그렇다면 비트코인에서 실제로 일방적인 사용자 인출을 가능하게 하는 이상적인 롤업 구현에 도달하게 된다면, 어떤 선택을 할 것인가요? 바위, 아니면 어려운 장소일까요?
