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Arjun Chand
Head of Research/
LI.FI
2023.06.08

*번역 Lani Oh(elcreto) | 범용메시징브릿지(下) | 원문보기

레이어제로, 크로스체인 브릿지, 멀티체인 브릿지, 이더리움 브릿지, 브릿지 해킹

들어가며

LI.FI에서 제품을 피칭하거나 개발자나 사용자와 이야기를 나누다보면 크로스체인 브릿지토큰브릿지와 동의어가 된 듯한 느낌을 받습니다. , 유동성네트워크 또는 제3신뢰기관이 토큰X를 체인A에서 체인B로 전송하는 이종체인간 토큰전송을 크로스체인 브릿지의 주된 역할로 인식하는 것이죠.

하지만 토큰 전송은 사실 체인 간 통신의 극히 일부에 불과합니다. 크로스체인 브릿지는 토큰 전송 이상의 기능을 할 수 있으며, 크로스체인 거버넌스, 토큰의 출시, 컨트랙트의 호출, 게이밍 경험 등을 향상시킬 수 있습니다.

LI.FI가 통칭하여 "범용/임의 메시징 브릿지"(Arbitrary Messaging Bridge•AMB)라 칭하는 생태계에는 크로스체인 커뮤니케이션의 확장을 꾀하는 다양한 플랫폼들이 존재하고 있습니다. 명칭에서도 드러나듯이, AMB에서는 토큰 뿐 아니라, 체인의 상태, 컨트랙트의 호출, NFT, 거버넌스 투표 등 종류를 불문하고 각종 데이터를 체인A에서 체인B로 이동시킬 수 있습니다.

이번 보고서에서는 AMB에 대해 자세히 살펴보도록 하겠습니다. LI.FI는 이번 보고서를 통해 1) 개발자에게는 각 AMB 기반 구축시의 장단점을 빠르게 평가할 수 있는 AMB 비교분석틀을 제시하고, 2) 브릿지 및 디앱 사용자들에게는 크로스체인 공간에서 일어나는 보안 트레이드오프에 대해 설명하고자 합니다.

이 글에서는 데이터 메시징 브릿지의 설계보안신뢰가정에 대해 살펴보겠습니다. 각 브릿지의 비교를 위해 액셀라(Axelar), 레이어제로(LayerZero), 웜홀(Wormhole), 노매드(Nomad), 셀러 인터체인 메시지(Celer Inter-chain Message, IM), 멀티체인 애니콜(Multichain anyCall), 하이퍼레인(Hyperlane, () Abacus) 등 총 7개 브릿지에 LI.FI 평가 매트릭스를 적용하였습니다.

개요, 작동방식, 보안, 신뢰가정. 4개 항목이 바로 각 브릿지에 할애된 섹션에서 알아볼 내용입니다:

1. 개요
- 브릿지 개요
- 설계 및 기술적 차별점
- 네트워크 효과(브릿지 가치 및 사용자경험 제고) 

2. 작동방식 & 트랜잭션 수명주기: 블록체인A에서 블록체인B로 메시지가 전송되는 과정, 브릿지를 구현하는 다양한 구성요소, 트랜잭션에 관여하는 주요 이해관계자와 그 역할

3. 보안: 브릿지 설계상의 보안안정성을 뒷받침하는 이론적 토대와 이를 실제로 구현하기 위해 도입한 보안 기제들

4. 신뢰가정: AMB 설계의 트레이드오프가 초래할 수 있는 결과들

상기 분석을 통해 각 브릿지의 설계, 강점과 약점(보안성 보장 및 트레이드오프), 작동방식에 대한 이해를 도모하고, 마지막 단락에서는 LI.FI의 평가 매트릭스를 적용한 비교분석으로 앞서 다룬 내용들을 요약하겠습니다.

이제 본격적으로 시작합니다!

 

액셀라 브릿지, 크로스체인 브릿지, Axelar

액셀라(Axelar)

개요

액셀라는 자신의 네트워크를 크로스체인 메시지를 안전하게 전달하는 풀스택 탈중앙화 전송 레이어로 소개합니다. 액셀라는 개발자와 사용자 모두에게 통일된 크로스체인 메시징 솔루션을 제공합니다. 개발자는 액셀라 게이트웨이 컨트랙트를 사용하여 체인이나 UI 변경 없이도 모든 체인의 EVM 컨트랙트와 연결할 수 있습니다.

액셀라의 대표적인 강점은 광범위한 개발자 키트와 OsmosisJunø와 같은 코스모스 기반 체인과의 연결성입니다. 또한, 액셀라 자체가 코스모스 기반 체인이며, 검증에도 자체 블록체인이 사용됩니다. 바로 이점이 액셀라 설계의 핵심이자, 액셀라의 많은 장점에 불구 일부 단점이 존재하는 이유이기도 합니다.

액셀라의 핵심기능은 다음과 같습니다:

1) 간편한 SDK, API, 플러그 앤 플레이 통합 - 액셀라는 크로스체인 구현에 있어 보편성을 접근방식으로 택했습니다. 블록체인쌍()에 구애 받지 않는 전방위적 프로그램 결합성(Universal Composability)을 제공함으로써 어떠한 디앱이라도 다양한 블록체인 생태계를 심리스하게 활용할 수 있도록 지원하기로 한 것입니다. 또한 Axelarscan와 같은 종합적인 툴과 문서를 통해 액셀라 기반 프로젝트 구축을 지원하고 있습니다.

2) 변환레이어(Translation Layer)로서의 액셀라 - 액셀라는 합의에 구애받지 않기 때문에 모든 체인과 연결할 수 있습니다. , EVM 체인, 비트코인, 코스모스 기반 체인과 상호 운용이 가능합니다. 합의에 구애받지 않는 액셀라의 특성 덕분에 프로젝트들은 새로운 체인을 심리스하게 추가할 수 있습니다. 이 덕분에 네트워크 레이어에서는 새롭게 연결된 체인이 기존에 상호연결된 생태계의 이점을 누릴 수 있습니다. 다시 말해, 액셀라는 다양한 유형의 블록체인의 고유한 언어를 하나로 통합하는 변환계층(Translation Layer)의 역할을 하는 것입니다.

3) 사용자 비용 절감 - 사용자는 소스 체인에서 전송되는 자산에 대해서만 수수료를 지불하고, 다른 모든 수수료(블록완결, 릴레이)는 백엔드가 부담합니다. 또한 액셀라 재단은 목적지 체인에서 가스 가격 변동이 발생할 경우 전송 비용을 보조하기도 합니다. 현재 배치(Batch) 트랜잭션을 통해 비용절감을 가속화하고 있으며, 향후 코드 단의 가스 최적화를 추가할 계획입니다.

4) 단일 서명 - 액셀라 네트워크에서는 트랜잭션 승인에 단 1개의 서명만 있으면 됩니다. 액셀라의 단일서명은 대다수 검증자의 집합적 결정을 대변하며, 트랜잭션 크기와 비용을 줄이고, 다른 체인과의 상호연결성을 강화시킴으로써 액셀라의 확장성을 제고하는 역할을 합니다.

5) IBC를 통한 확장성 - 여러 개의 애플리케이션 또는 체인별 포크를 스핀업할 수 있습니다. 이를 통해 액셀라는 n개의 애플리케이션 또는 네트워크로 확장할 수 있습니다. 이렇게 발생한 모든 포크는 Cosmos Interchain Security의 보호를 받게 됩니다.

이어서 엑셀라의 네트워크 효과로 넘어가 보겠습니다:

1) 코스모스 커뮤니티와의 연결 - 액셀라는 코스모스 생태계에 깊이 뿌리를 두고 있으며, 개발 및 거버넌스에 커뮤니티의 적극적인 참여가 있었습니다. 액셀라는 Osmosis, Secret Network, Junø 등 여러 코스모스 기반 및 비() EVM 체인과 연결되어 있어, 이들 생태계로부터 상당량의 브릿지 볼륨이 발생합니다.

2) EVM 체인에서의 강력한 입지 - 액셀라는 폴리곤, 아발란체, 팬텀, 니어, 폴카닷(문빔)과 같은 EVM 체인에서도 입지를 구축하여 많은 양의 크로스체인 트랜잭션을 지원하고 있습니다. 예를 들어, 액셀라의 폴리곤 axlUSDC/USDCCurve 내 일일 거래량 기준 상위 3개 풀에 꾸준히 이름을 올리고 있습니다. 또한 액셀라는 니어 프로토콜의 Aurora에서 주요 디앱과 긴밀한 파트너십을 맺고 있습니다.

3) 네트워크 연결성 - 2022 9월 기준, 액셀라는 총 23개의 체인을 지원하고 있습니다. (액셀라를 포함해, 이더리움, BNB 체인, 아발란체, 폴리곤, 팬텀, 문빔, 오로라, 코스모스, 오스모시스, e-Money, Junø, Crescent, Injective, Secret, Kujira, AssetMantle, Evmos, Fetch.ai, KI, Regen, Stargaze )

4) 파트너십 및 통합 - 다양한 애플리케이션과 블록체인 생태계가 액셀라의 기술을 활용해 크로스체인 기능을 제공하고 있습니다. (디앱: Prime Protocol, Astroport | 코스모스 앱체인: Osmosis Kujira | 아발란체 서브넷: Heroes of NFT, Pocketworlds | NFT 프로젝트: MintDAO, Omnisea )

5) 풍부한 실무경험 - 액셀라는 암호화, 합의, 분산 시스템에 대한 전문성을 갖춘 핵심 인력을 보유하고 있습니다. 액셀라의 공동 창립자인 Sergey Gorbunov Georgios VlachosAlgorand의 창립버이기도 하며 다년간의 블록체인 인프라 구축 경험을 보유하고 있습니다.

6) 자금 조달 - 6,500 달러 이상의 자금을 조달했으며, 최근에는 시리즈 B 라운드에서 10억 달러의 가치를 인정 받아 3,500만 달러에 달하는 투자유치에 성공했습니다.

작동방식과 트랜잭션 수명주기

액셀라 네트워크는 다음의 두 가지 레이어로 나뉩니다.

1) 핵심 인프라 레이어(Core Infrastructure Layer) - 액셀라의 핵심 인프라 레이어는 1) 트랜잭션을 실행하는 일련의 검증자에 의해 유지되는 액셀라 네트워크 자체로 구성되는 한편, 2) 액셀라 네트워크와 다른 블록체인을 연결하는 스마트 컨트랙트 역할을 하는 게이트웨이로도 구성됩니다. 검증자는 게이트웨이 프로토콜을 운영하면서, 소스 체인 게이트웨이에서 들어오는 트랜잭션을 읽고 합의에 도달한 다음, 목적지 체인에 있는 게이트웨이에 트랜잭션을 작성해 트랜잭션을 실행합니다. 이 과정이 완료되면 자금이 소스 체인에 고정되고 동일한 양의 자산(Canonical Asset)이 목적지 체인에서 발행됩니다.

2) 애플리케이션 개발 레이어(Application Development Layer) 개발자들은 애플리케이션 개발 레이어를 구성하는 SDK/API를 통해 상기 핵심 인프라 레이어를 사용할 수 있습니다. API를 통해 개발자가 서로 다른 체인에 범용(Generalizaed) 메시지를 전송할 수 있기 때문에, 크로스체인 작업이 가능해집니다. 예컨대, 개발자는 이종(異種)체인 간 토큰 락/언락, 전송, 교차 애플리케이션 트리거 등을 실행할 수 있는 것이죠.

이번에는 액셀라의 작동원리를 조망해보겠습니다:

  • 1단계 - 체인 간 정보 전송을 요청하는 사용자는 체인A의 액셀라 검증자가 토큰예치 또는 기타 작업을 확인할 때까지 기다립니다.
  • 2단계 - 액셀라 검증자는 체인A 노드를 관찰하고 트랜잭션이 체인A에서 발생했는지에 대해 투표를 진행합니다.
  • 3단계 - 액셀라 검증자의 수가 기설정 임계값을 초과하면 액셀라 네트워크가 체인A 트랜잭션을 확인합니다.
  • 4단계 - 다자간 암호화(Multi-party Cryptography)를 사용하여 투표를 통해 승인이 완료된 명령 목록에 액셀라 검증자그룹이 서명합니다. 검증자의 제곱투표(Quadratic Voting)에 의해 서명이 기설정된 임계값을 초과하면 서명된 명령 배치가 준비됩니다.
  • 5단계 - 서명된 명령 배치를 체인B의 게이트웨이로 전달할 때, 체인 간 토큰/데이터 전송을 보호하는 액셀라 마이크로서비스는 누구나 사용할 수 있습니다(무허가방식).

액셀라 브릿지 작동원리, Axelar

보안

액셀라의 보안기능은 다음과 같습니다:

1) IBC 보안 활용 - 액셀라는 크로스체인 보안의 표준으로 자리잡은 IBC를 활용하여 다른 IBC 호환 체인과 통신합니다.

2) 모듈 내 기능 분리 - 액셀라는 Cosmos SDK 단에서 모듈 내 각각의 기능을 고립화하여, 네트워크 간 연결로 인한 리스크의 확산을 억제합니다. 액셀라는 이 방식을 통해 체인을 서로 격리할 수 있습니다. 각각 EVM 체인과 IBC 체인을 위해 존재하는 별도의 모듈들이 그 예입니다.

3) 전송동결 - 특정 체인이 공격을 받거나 생태계 전반에 파급력을 미치는 광범위한 블랙스완 상황이 발생할 경우, 액셀라는 특수 명령을 사용하여 1개 또는 모든 체인의 전송을 동결할 수 있습니다. 이를 통해 액셀라는 특정 체인과 관련된 모든 요청의 송수신을 일시 중지할 수 있습니다.

4) 요청제한(Rate Limit)으로 감소시키는 도난규모 - 공격을 최소화하기 위해 액셀라의 ERC-20 컨트랙트에는 요청제한(Rate Limit) 기능이 포함되어 있어, 공격 발생 시 도난 피해액를 줄일 수 있습니다.

5) AXL 토크노믹스를 통한 보안 - 액셀라는 시스템 보안 및 탈중앙화 강화에 AXL 토큰을 활용하려고 합니다. AXL 토크노믹스는 정직한 검증자에게 스테이킹 보상을 제공하도록 설계되어 있습니다. 액셀라팀은 또한 AXL 토큰의 광범위한 배포를 통해 검증자 그룹을 탈중앙화하고, 커뮤니티 거버넌스 활동인원을 늘리려고 합니다.

6) 검증자수 제한없음 - 액셀라는 탈중앙화 PoS 컨센서스를 기반으로 하기 때문에, 필요한 만큼 많은 검증자를 지원할 수 있습니다. 현재는 검증자 1세트 당 최대 50개 검증자가 있지만, 온체인 거버넌스를 통해 그 수를 늘릴 수 있습니다.

7) 기술감사 및 버그바운티 - 액셀라는 프로토콜 변경사항에 대한 반복적인 감사를 포함해, 수차례의 기술감사를 진행했으며, Immunefi에서는 225 달러에 달하는 버그 바운티를 진행합니다.

앞으로 Cosmos Interchain Security가 출시되면, 액셀라의 보안성이 수배는 더 강화될 것으로 보입니다. 이렇게 되면, 액셀라는 코스모스 허브의 검증인단의 자금/자원 안정성(Economic Security)을 레버리지 할 수 있게 됩니다.

신뢰가정

액셀라의 신뢰가정은 다음과 같습니다:

1) 검증자세트에 의한 외부검증 - 액셀라는 50 검증자로 이루어진 검증자세트(작성 시점에 48개 활성화됨)를 활용해 트랜잭션을 실행합니다. 검증자 중 가 메시지에 서명해야 제곱투표(Quadratic Voting)를 통해 통과될 수 있습니다. 따라서 액셀라를 사용하는 애플리케이션의 보안은 액셀라의 컨센서스보다 더 안전합니다. 또한 액셀라에서는 각 애플리케이션이 코드베이스를 커스터마이즈할 수 있기 때문에 애플리케이션 단위의 보안이 가능합니다. 예를 들면, 각 애플리케이션의 거버넌스는 자체적으로 검증자 및 릴레이어 세트를 취사선택해 허가방식으로 운영할 수 있으며, 이를 통해 액셀라의 포크를 스핀업하여 트랜잭션 검증에 활용할 수 있습니다.

2) 왜곡된 투표권 - 액셀라의 48명의 활성검증자 중 약 10명의 검증인이 1% 미만의 투표권을 보유하고 있습니다. 투표권이 더 집중되면 엘리트 검증자 세트에 유리하게 투표권이 왜곡돼 액셀라와 같은 지분 증명 시스템의 보안이 저하될 수 있습니다. 그러나 AXL 토큰이 출시되면 투표권이 보다 균등하게 분배될 것으로 예상됩니다. 또한, 액셀라는 크로스체인 트랜잭션을 검증하고 처리하기 위해 제곱투표(Quadratic Voting)를 도입했습니다. 제곱투표는 액셀라의 네트워크를 더욱 탈중앙화해 투표권 왜곡을 현저히 개선합니다. 제곱투표와 액셀라의 보안방식에 대한 더 자세한 내용은 여기에서 확인하실 수 있으며, 검증자의 지분과 제곱투표권은 액셀라 블록 탐색기인 axelarscan.io에서 확인하실 수 있습니다.

3) 점진적 탈중앙화 - 액셀라 네트워크의 업그레이드는 온체인 탈중앙화 거버넌스 메커니즘에 의해 이루어지는 반면, 스마트 컨트랙트의 업그레이드에는 다중서명이 사용됩니다. 관리 하에 놓인 다중서명(Governed Multisig)의 개입이 탈중앙화의 걸림돌이 될 수는 있지만, 이를 통해 액셀라는 요청제한(Rate Limit) 등의 기능을 실행할 수 있습니다. 액셀라는 로드맵이 경과해 나감에 따라 검증자세트가 스마트 컨트랙트 업그레이드를 공동으로 승인하는 체제로 옮겨가 네트워크를 더욱 탈중앙화하는 것을 목표로 하고 있습니다.

4) 검증자가 지원할 체인을 선택할 수 있기 때문에 발생할 수 있는 활성도(작업연속성) 문제 - 액셀라에서 새로운 체인이 추가되려면 제곱투표 기준 검증자 60%가 해당 체인의 노드를 운영할 수 있어야 합니다. 검증인이 특정 EVM 체인 유지 여부를 선택할 수 있지만, 투표 과반수 기준은 여전히 전체 검증인세트의 제곱투표권 60% 이상입니다. 따라서 참여하는 검증자수가 충분하지 않은 EVM 체인의 경우라 하더라도 보안이 아닌 활성도에만 영향을 받습니다. 또한, 온체인 거버넌스를 통해 투표권 하한선을 높일 수 있습니다.

커뮤니티 및 리소스

액셀라에 대한 더 자세한 내용과 커뮤니티의 최신정보는 아래의 링크를 통해 확인하실 수 있습니다:

·        Official Website

·        Docs

·        Axelar for Developers

·        Whitepaper

·        Github

·        Block Explorer

·        Medium

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