이더리움의 고질적인 문제점인 확장성 부족을 해결하기 위해 등장한 레이어 2 스케일링 솔루션은 다양한 형태로 발전해왔습니다. 그중에서도 ZK-Rollup과 Optimistic Rollup은 가장 주목받는 기술이며, 각각의 고유한 특징과 장단점을 가지고 있습니다. 이 글에서는 두 기술의 핵심적인 차이점을 살펴보고, 성능, 보안, 개발 용이성 등 다양한 측면에서 비교 분석하여 독자들이 자신에게 맞는 솔루션을 선택하는 데 도움을 주고자 합니다.
레이어 2 스케일링이란 무엇일까요?
레이어 2 스케일링은 이더리움 메인넷(레이어 1)의 혼잡도를 줄이고 트랜잭션 처리 속도를 향상시키는 기술입니다. 메인넷의 보안성을 유지하면서 트랜잭션을 오프체인에서 처리하고, 그 결과를 메인넷에 기록하는 방식으로 작동합니다. 이는 이더리움 네트워크의 효율성을 크게 높여 더 많은 사용자와 애플리케이션을 수용할 수 있게 해줍니다.
ZK-Rollup의 작동 원리 및 특징
ZK-Rollup은 Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge의 약자로, 영지식 증명 기술을 활용하여 트랜잭션의 유효성을 증명합니다. 모든 트랜잭션은 오프체인에서 처리되고, 트랜잭션 데이터와 함께 유효성 증명(Validity Proof)이 메인넷에 제출됩니다. 이 증명은 트랜잭션이 유효하다는 것을 수학적으로 보장하며, 전체 트랜잭션 데이터를 확인할 필요 없이 빠르게 검증할 수 있습니다.
- 장점
- 높은 보안성: 영지식 증명은 트랜잭션의 유효성을 수학적으로 보장하므로, Optimistic Rollup에 비해 높은 수준의 보안성을 제공합니다.
- 빠른 최종성: 유효성 증명이 즉시 검증되므로 트랜잭션의 최종성이 빠릅니다.
- 적은 온체인 데이터: 트랜잭션 데이터가 아닌 유효성 증명만 메인넷에 기록되므로 온체인 데이터 양이 적습니다.
- 단점
- 복잡한 구현: 영지식 증명 기술은 매우 복잡하고 구현이 어렵습니다.
- 높은 연산 비용: 유효성 증명을 생성하는 데 많은 연산 자원이 필요합니다.
- EVM 호환성 제한: 초기 ZK-Rollup은 EVM 호환성이 제한적이어서 기존 이더리움 애플리케이션을 쉽게 포팅하기 어려웠습니다. 최근에는 EVM 호환성을 개선한 ZK-EVM이 등장하고 있습니다.
Optimistic Rollup의 작동 원리 및 특징
Optimistic Rollup은 모든 트랜잭션이 유효하다고 “낙관적으로” 가정하고, 문제가 발생했을 때만 이의 제기 기간(Challenge Period)을 통해 검증하는 방식입니다. 트랜잭션 데이터는 메인넷에 게시되고, 이의 제기 기간 동안 누구나 잘못된 트랜잭션에 대해 이의를 제기할 수 있습니다. 이의가 제기되면, 해당 트랜잭션은 메인넷에서 검증되고, 잘못된 트랜잭션을 제출한 사람은 처벌을 받습니다.
- 장점
- 높은 EVM 호환성: Optimistic Rollup은 EVM과 호환성이 높아 기존 이더리움 애플리케이션을 쉽게 포팅할 수 있습니다.
- 상대적으로 간단한 구현: ZK-Rollup에 비해 구현이 상대적으로 간단합니다.
- 낮은 연산 비용: 유효성 증명을 생성할 필요가 없으므로 연산 비용이 적습니다.
- 단점
- 낮은 보안성: 트랜잭션이 잘못되었을 가능성이 존재하므로 ZK-Rollup에 비해 보안성이 낮습니다.
- 느린 최종성: 이의 제기 기간 동안 트랜잭션의 최종성이 보장되지 않습니다.
- 높은 온체인 데이터: 트랜잭션 데이터 전체가 메인넷에 기록되므로 온체인 데이터 양이 많습니다.
성능 비교
일반적으로 ZK-Rollup은 Optimistic Rollup보다 더 높은 처리량(TPS)을 제공할 수 있습니다. 유효성 증명을 통해 트랜잭션을 빠르게 검증할 수 있기 때문입니다. 하지만 ZK-Rollup의 연산 비용이 높기 때문에 복잡한 연산이 필요한 애플리케이션에서는 성능이 저하될 수 있습니다. Optimistic Rollup은 EVM 호환성이 높기 때문에 기존 이더리움 애플리케이션을 쉽게 포팅할 수 있으며, 복잡한 연산도 효율적으로 처리할 수 있습니다. 하지만 이의 제기 기간 때문에 트랜잭션의 최종성이 느리고, 온체인 데이터 양이 많다는 단점이 있습니다.
보안 비교
ZK-Rollup은 영지식 증명 기술을 사용하여 트랜잭션의 유효성을 수학적으로 보장하므로 Optimistic Rollup보다 높은 수준의 보안성을 제공합니다. Optimistic Rollup은 이의 제기 기간에 의존하므로, 공격자가 이의 제기를 방해하거나 잘못된 트랜잭션을 제출하는 경우 보안 문제가 발생할 수 있습니다. 하지만 Optimistic Rollup은 이더리움 메인넷의 보안성을 상속받기 때문에, 메인넷이 안전하다면 Optimistic Rollup도 안전하다고 볼 수 있습니다.
개발 용이성 비교
Optimistic Rollup은 EVM과 호환성이 높아 기존 이더리움 개발자들이 쉽게 접근할 수 있습니다. 솔리디티(Solidity)와 같은 익숙한 프로그래밍 언어를 사용하여 스마트 컨트랙트를 개발할 수 있으며, 기존 이더리움 도구와 라이브러리를 그대로 사용할 수 있습니다. 반면 ZK-Rollup은 영지식 증명 기술을 사용하므로 개발 난이도가 높습니다. 새로운 프로그래밍 언어나 프레임워크를 익혀야 할 수도 있으며, 디버깅도 어렵습니다. 하지만 최근에는 ZK-EVM과 같이 EVM 호환성을 개선한 ZK-Rollup 솔루션이 등장하면서 개발 난이도가 점차 낮아지고 있습니다.
ZK-Rollup과 Optimistic Rollup, 어떤 것을 선택해야 할까요?
ZK-Rollup과 Optimistic Rollup은 각각의 장단점을 가지고 있으며, 어떤 기술을 선택해야 할지는 애플리케이션의 요구 사항에 따라 달라집니다. 높은 보안성과 빠른 최종성이 중요하다면 ZK-Rollup이 좋은 선택이 될 수 있습니다. 반면, EVM 호환성과 개발 용이성이 중요하다면 Optimistic Rollup이 더 적합할 수 있습니다. 최근에는 두 기술의 장점을 결합한 하이브리드 솔루션도 등장하고 있으며, 앞으로 레이어 2 스케일링 기술은 더욱 발전할 것으로 예상됩니다.
현재 주요 프로젝트 현황
ZK-Rollup 기반의 주요 프로젝트로는 zkSync, StarkNet, Polygon Hermez 등이 있습니다. 이들은 높은 TPS와 낮은 가스비를 제공하며, 다양한 DeFi 애플리케이션을 지원하고 있습니다. Optimistic Rollup 기반의 주요 프로젝트로는 Arbitrum, Optimism 등이 있습니다. 이들은 EVM 호환성을 강점으로 내세우며, 기존 이더리움 애플리케이션을 쉽게 포팅할 수 있도록 지원하고 있습니다.
미래 전망
레이어 2 스케일링 기술은 이더리움의 확장성 문제를 해결하고 더 많은 사용자와 애플리케이션을 수용하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. ZK-Rollup과 Optimistic Rollup은 서로 경쟁하면서 기술 발전을 이끌어갈 것이며, 앞으로 더 효율적이고 안전한 스케일링 솔루션이 등장할 것으로 기대됩니다. 특히 ZK-EVM의 발전은 ZK-Rollup의 활용 범위를 넓히고, 더 많은 개발자들이 ZK-Rollup 기술을 사용할 수 있도록 할 것입니다.