Dank 샤딩 (Dank Sharding) 이해하기

[Xangle Originals]

요약

• 지난 2월 14일, 이더리움 재단의 리서치 팀 주최 하에 새로운 PoC(Proof of Concept) 단계의 Dank 샤딩 기술에 대한 교육 세션이 진행되었으며, 이더리움 창시자인 비탈릭 부테린도 관련 EIP 제안 및 후반부 세션에 참여하는 등 적극적으로 지지하는 모습
• Dank 샤딩의 핵심은 새로운 블록체인 디자인 구조를 바탕으로 롤업과 레이어 1의 통합하는 것
• 이를 통해 이더리움의 확장성을 확보하는 동시에 탈중앙화와 안정성을 모두 강화할 수 있을 것이라는 기대를 받고 있음
• 향후 해당 기술이 어떻게 적용되고 발전될 지 지켜볼 필요가 있다는 판단

2022년 2월 14일, 이더리움 재단의 리서치 팀 주최 하에 새로운 샤딩 기술과 관련한 교육세션이 진행되어 주목을 받았습니다. @epolynya는 트위터를 통해 “블록체인이 어떻게 더 큰 확장성을 확보하는 동시에 ‘탈중앙화’ 및 ‘안정성(보안)’을 강화할 수 있는지 알아보려면 이 세미나가 꼭 챙겨봐야할 가장 중요한 세미나” 라고 언급했습니다.

해당 세션의 후반부에는 이더리움의 창시자인 Vitalik Buterin도 참여하였으며, Dank 샤딩이 구현 가능할 수 있는 환경을 조성하기 위한 추가적인 EIP 제안을 하는 등 적극적으로 이를 지지하는 모습을 보였습니다. 해당 세션을 통해 공유된 노트에서 Vitalik은 롤업이 단기 및 중기적, 혹은 더 나아가 장기적인 관점까지에서도 이더리움을 위한 신뢰할 수 없는 유일한 확장 솔루션일 수 있다고 밝혔습니다.

<“Dude, what’s the Danksharding situation?” Workshop>, Ethereum Foundation

한편, Vitalik은 아비트럼이나 옵티미즘 같은 레이어 2 솔루션도 이더리움의 기본 레이어 자체보다 대체로 3~8배 낮은 수수료를 제공하고  ZK 롤업의 경우에는 40~100배까지 수수료를 낮출 수 있지만, 여전히 대부분의 사용자들에게는 충분하지 않은 수준이라고 말했습니다. 이에 궁극적으로는 샤딩을 통해 비용을 절감하는 것이 맞지만 기술적으로 구현 및 배포를 하는데 시간이 오래걸리기 때문에, 롤업을 최대한 활용하는 방안을 그 역시도 고민하고 지원하는 모습입니다.

이처럼 Dank 샤딩은 아직은 PoC(Proof of Conecept) 단계에 있지만, 블록체인의 트릴레마, 즉 탈중앙성, 확장성, 안정성을 모두 만족시킬 수 있는 해답을 제시할 새로운 기술이 될 수 있다는 기대를 받고 있습니다.

Dank 샤딩 (Dank Sharding) 개요

Vitalik Buterin이 백서에서 명시한 것처럼, 이더리움이 궁극적으로 스마트 컨트랙트를 기반으로 한 세계 컴퓨터 (World Computer)가 되기 위해 넘어야할 가장 큰 장애물은 무엇보다도 확장성입니다. 이더리움의 경우 1) 흔히 TPS (Transaction Per Second) 라고 일컫는 처리속도가 겨우 7~15 정도에 그치고 있고 (비자카드는 65,000 이상, 나스닥의 경우는 500,000 이상 수준), 2) 거래를 하기 위해 지불해야하는 수수료 비용이 매우 높다는 점을 감안한다면, 이를 극복하여 확장성을 확보하는 것이 이더리움의 최우선 과제임을 확인할 수 있습니다. 이에 이더리움 블록체인 상에서 거래 처리속도를 높이고 비용을 낮추기 위해, 거래에 필요한 여러 단계들을 분리해서 묶음으로 처리하거나 혹은 실행체인을 여러개로 나누어서 처리하는 등이 여러 방법이 제안되고 있습니다.

이러한 가운데, 이번에 새로 제안된 Dank 샤딩은 해당 개념을 제시한 이더리움 핵심 개발연구원인 Dankrad의 이름에서부터 명명되었습니다. Dankrad는 비콘체인과 샤드체인 간의 밀접한 통합을 강조한 새로운 디자인을 제시하였으며, (원문글: New sharding design with tight beacon and shard block integration) 이전 디자인이 체인을 병렬적인 구조로 연결하는 방식이었다면, 새로운 종류의 트랜잭션을 추가하여 샤드(Shard), 즉 쪼개서 처리하는 데이터를 바로 레이어 1에서 활용할 수 있게끔 만드는 것이 핵심입니다.

@pseudotheos에 따르면, 해당 모델을 사용하면 L1과 롤업의 데이터를 같은 계층에서 처리하게 되어, L1과 롤업 간의 상호운용성과 연결성이 증대되는 효과를 기대한다고 밝혔습니다. 즉, L1 위에서 롤업이 돌아가는 구조가 아니라, L1 실행 계층이 L1과 롤업을 포함한 전체 구조의 일부 역할을 하게 됩니다. 또한 이러한 구조에서는 향후에 원한다면 L1이 롤업으로 전환이 될 수도 있으며, crList를 사용하면 트랜젝션이 블록에 들어오기도 전에 Committee 단계에서 트랜잭션에 대한 확인이 가능해질 수도 있다고 보았습니다.

한편, Dank 샤딩에 대해서 제대로 이해하려면 Dank 샤딩을 통해 통합하고자 하는 롤업과 샤딩에 대한 기본 개념을 아는 것이 중요합니다.

먼저 롤업은 L2에서 수많은 트랜젝션을 실행 혹은 처리하고 그 결과값들을 하나의 배치(batch)로 롤업한 뒤 (묶은 뒤) 해당 배치의 state root (트랜젝션이 성사된 후의 merkle root)를 L1에 저장하는 기술입니다. (아래 그림 참고). 롤업은 모두 온체인 저장방식이지만, 앞서 언급했듯 사용하는 암호화 증명(cryptographic proof) 방식에 따라 옵티미스틱 롤업(optimistic rollup)과 ZK롤업으로 나뉩니다. 롤업에 대한 자세한 정보는 아래의 링크를 참조하세요.

<이더리움 레이어2(L2) 솔루션 총 정리>, 쟁글 리서치

롤업의 작동 방식 (state root 업데이트 전)

롤업의 작동 방식 (state root 업데이트 후)

한편, 샤딩은 L1 블록체인을 여러 개의 체인, 혹은 샤드(shards)로 쪼개는 것을 의미합니다. 쉽게 말해, 이더리움 체인을 여러 개의 하위 체인(샤드)들로 분할한 뒤, 노드들을 그룹 별로 나누어 샤드 당 한 그룹씩 배치시키는 것입니다. 이때, 노드들은 소속되어 있는 샤드의 트랜젝션만 검증하고 저장하면 되서 결과적으로 네트워크 부담을 줄이고 효율성은 증가하는 효과가 생깁니다. 트랜젝션은 아래 그림과 같이 일정한 규칙과 패턴에 의해 각 샤드로 전송이 됩니다. 한편, 샤딩의 개념 및 기존 이더리움 샤딩 구조의 디자인에 대한 설명은 아래의 링크를 참조하세요.

<샤딩(Sharding): 이더리움 블록체인의 미래>, 쟁글 리서치

Dank 샤딩이란 이더리움의 확장성을 위한 두 가지 솔루션, 즉 1) 처리와 실행, 저장 레이어를 분리하는 롤업과 2) 실행 체인을 하위 체인으로 분할하여 빠르게 트랜잭션을 검증함으로써 속도를 높이는 샤딩 기술을 궁극적으로 통합하기 위한 방법을 제안한 것으로 보여지며, 여러 레이어를 연결하고 비효율적인 검증 단계를 거치기 보다는 하나의 통합된 형태로 운영을 하되 추가적인 조치를 통해 탈중앙성과 안정성을 유지하는 방안을 제시한 것입니다.

다음 ‘Dank 샤딩’ 이해하기 시리즈에서는 위의 Dank 샤딩 구조에 대한 자세한 설명과 함께, Dank샤딩이 탈중앙성과 안정성을 높이기 위해 선택한 PBS(Propoer-Builder Separation)와 crList, 즉 1) 블록체인에 참여하는 주체들은 누구이고, 2) 제안자와 블록 빌더의 역할이 분리되면 왜 탈중앙화가 되는지, 3) 2) MEV는 무엇이고 채굴자와 검증자 등의 이해관계는 어떻게 되는지, 4) 추가적으로 필요한 조치는 무엇이 있는 지에 대해 살펴볼 예정이니 Dank 샤딩에 대해 더 자세한 정보가 궁금하시다면 다음 시리즈를 기대해주시기 바랍니다.

Dank 샤딩 (Dank Sharding), 새로운 기술의 등장이 시사하는 광의

일부 블록체인 투자자는 Dank 샤딩이라는 개념을 듣는 순간 이미 높은 피로감을 느낄 수도 있으리라는 생각이 듭니다. 샤딩이 무엇인지도 겨우 이해했는데 또 새로운 개념이 등장한 데다가, 당장 적용될지도 모를 기술을 이해하기 위해 시간과 노력을 들인다는 것이 결코 쉬운일은 아닙니다. 그럼에도 불구하고 우리는 왜 지금 이 시점에서 Dank 샤딩에 대해 짚고 넘어가야 할까요?

이더리움이 PoS 전환을 시도하는 과정 내에서 과거에도 수많은 기술 및 개념들이 제시 되어왔습니다. 모든 제안들이 PoS 전환에 직접적인 영향을 끼치지 않았지만 현존하는 수많은 알트-레이어 1 가운데 새로 제안되는 개념에서 피봇(pivot) 되어 초기 단계부터 주목을 받으며 런칭한 사례가 존재하는 것은 물론, 이더리움 자체 역시 이를 시험하고 적용하는 과정을 통해 기술적인 업그레이드를 지속하였습니다.

이에 해당 글은, Dank 샤딩의 기술적인 측면을 깊게 파고들기 보다는, 해당 기술을 이해하는 데 필요한 개념 및 용어의 정리, Dank 샤딩이 적용되었을 때 기대할 수 있는 효과 등에 대해 중점적으로 정리하는 것이 목적입니다. 현재 Dank 샤딩 기술 자체로써는 투자 아이디어를 얻기에 충분하지 않지만 이를 바탕으로 향후 이더리움의 PoS 전환 과정에서 더 큰 업사이드를 보거나, Dank 샤딩 기술을 피벗한 새로운 레이어 1 체인 혹은 레이어 2 솔루션이 등장했을 때 빠르게 캐치업 할 수 있는 밑거름이 되기를 바랍니다.

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