이더리움 Layer 2 확장 솔루션: zkSync 에 대해 알아보자

zkSync logo

zkSync는 이더리움 블록체인 상에서 확장성과 거래 속도를 높이기 위해 설계된 레이어 2(Layer 2) 확장 솔루션입니다. zkSync는 ZK-Rollup(Zero-Knowledge Rollup) 기술을 사용하여 거래 비용을 줄이고, 속도를 높이며, 동시에 이더리움 메인넷의 보안을 유지하는 것을 목표로 합니다. zkSync는 Matter Labs라는 개발 팀에 의해 개발되었으며, 이더리움의 확장성 문제를 해결하기 위해 ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge)와 같은 영지식 증명 기술을 사용합니다.

여기에서는 zkSync의 작동 원리, 기술적 특징, 장단점, 그리고 생태계 및 실제 응용 사례를 중심으로 자세히 설명하겠습니다.

---

1. zkSync란 무엇인가?

zkSync는 이더리움의 레이어 2 확장 솔루션으로, 이더리움의 높은 수수료와 낮은 트랜잭션 처리 속도를 개선하기 위해 ZK-Rollup 기술을 사용합니다. zkSync는 레이어 2 네트워크에서 거래 데이터를 처리하고, 영지식 증명(ZKP, Zero-Knowledge Proofs)을 통해 이더리움 메인넷에 거래의 정확성을 보장합니다.

1.1 레이어 2(Layer 2) 확장 솔루션이란?

레이어 2는 이더리움 메인넷과 같은 기존 블록체인(Layer 1)의 확장성 문제를 해결하기 위해 블록체인 외부에서 트랜잭션을 처리하는 솔루션입니다. 이를 통해 거래 수수료(Gas fee)를 절감하고, 더 빠른 트랜잭션 처리를 가능하게 합니다.

• 레이어 2의 목적:
  • 확장성(Scalability): 더 많은 트랜잭션을 저렴한 비용으로 처리.
  • 속도: 더 빠른 거래 확인과 사용자 경험 향상.
  • 보안: 기존 이더리움의 보안 모델을 유지하면서 확장성을 제공.

1.2 ZK-Rollup 기술이란?

ZK-Rollup은 레이어 2 기술의 한 종류로, 여러 개의 트랜잭션을 하나의 롤업 블록(Rollup Block)에 묶어서 처리하고, 이 블록의 요약 정보를 이더리움 메인넷에 기록하는 방식입니다. ZK-Rollup은 다음과 같은 방식으로 작동합니다:

• 많은 트랜잭션을 하나의 데이터 블록으로 묶기: 다수의 트랜잭션을 한 번에 처리하여, 트랜잭션 데이터를 압축합니다.
• 영지식 증명(ZKP, Zero-Knowledge Proofs)을 사용하여, 트랜잭션의 유효성을 증명하고, 이를 이더리움 메인넷에 간략한 증명 데이터로 제출합니다.
• 요약된 증명 데이터만을 기록: 이더리움 메인넷에는 상세한 거래 정보가 아닌 요약된 데이터만 기록되므로, 메인넷의 부하를 줄이고 저렴한 수수료를 달성할 수 있습니다.

1.3 zkSync의 기본 원리

zkSync의 기본 아이디어는 많은 트랜잭션을 레이어 2 네트워크에서 처리하고, 트랜잭션의 유효성을 영지식 증명(ZKP)을 통해 압축하여 이더리움 메인넷에 제출하는 것입니다.

• 오프체인 처리:
  • 대부분의 트랜잭션을 zkSync 네트워크(오프체인)에서 처리하고, 거래 수수료와 시간 지연을 줄입니다.
• 온체인 데이터 검증:
  • 트랜잭션의 유효성은 ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge)를 사용하여 검증하고, 검증된 요약 정보를 온체인(이더리움 메인넷)에 기록합니다.
• 데이터 압축:
  • ZK-Rollup은 많은 트랜잭션을 하나의 압축된 증명 데이터로 변환하여 이더리움 메인넷에 기록함으로써, 저렴한 수수료와 높은 처리량을 제공합니다.

---

2. zkSync의 기술적 특징

zkSync는 ZK-Rollup을 기반으로 하여, 보안성, 확장성, 사용자 경험을 모두 고려한 레이어 2 확장 솔루션입니다. 다음은 zkSync의 주요 기술적 특징입니다:

2.1 ZK-Rollup 기반의 트랜잭션 압축

zkSync는 ZK-Rollup을 사용하여 수백 개의 트랜잭션을 하나의 Rollup 블록으로 묶어 처리하고, 이더리움 메인넷에 간략한 증명 데이터만 기록합니다. 이때, zkSync는 영지식 증명을 사용하여 모든 트랜잭션의 유효성을 보장합니다.

• ZK-SNARKs:
  • zkSync는 ZK-SNARKs를 사용하여, 모든 트랜잭션의 유효성을 암호학적으로 증명합니다.
  • ZK-SNARKs는 간결하고 효율적인 영지식 증명 방식으로, 블록의 유효성을 매우 짧은 데이터로 증명할 수 있습니다.
  • 이로 인해, zkSync는 거래 데이터를 압축하여 저렴한 비용으로 이더리움 메인넷에 제출할 수 있습니다.

2.2 보안성(안전한 합의 보장)

zkSync는 이더리움 메인넷의 보안 모델을 그대로 사용하므로, 레이어 1과 동일한 보안 수준을 유지합니다.

• 레이어 2의 트랜잭션은 영지식 증명을 통해 무결성이 보장되며, 유효하지 않은 트랜잭션은 이더리움 메인넷에서 승인되지 않습니다.
• 만약 zkSync 네트워크에서 악의적인 행동이 발생하더라도, ZKP(Zero-Knowledge Proof) 덕분에 모든 트랜잭션은 이더리움 메인넷에 의해 검증됩니다.

2.3 빠른 트랜잭션 처리

zkSync는 이더리움의 트랜잭션 속도에 비해 훨씬 더 빠른 처리 속도를 자랑합니다.

• ZK-Rollup은 여러 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있으므로, 초당 수천 건의 트랜잭션을 처리할 수 있습니다.
• 이는 거래 지연 시간을 줄이고, 사용자 경험을 향상시키는 데 기여합니다.

2.4 저렴한 수수료(Gas Fee 절감)

zkSync는 데이터 압축 및 효율적인 검증을 통해 거래 수수료(Gas Fee)를 크게 줄일 수 있습니다.

• 이더리움 메인넷에 기록되는 데이터가 매우 압축되어 있기 때문에, 거래 수수료가 레이어 1의 1/100 수준으로 저렴해집니다.
• 특히 소규모 거래나 마이크로 결제의 경우, zkSync는 매우 저렴한 비용으로 효율적으로 거래를 처리할 수 있습니다.

2.5 상태 채널과의 비교

zkSync는 다른 확장 솔루션인 상태 채널(state channel)과 비교했을 때 더 효율적이고 사용하기 쉽습니다.

• 상태 채널은 양쪽 참여자가 지속적인 상호작용을 요구하지만, zkSync는 블록체인 자체에서 유효성을 보장하므로, 추가적인 상호작용이 필요하지 않습니다.
• 사용자는 zkSync 레이어 2에서 즉시 거래를 수행하고, 원할 때 언제든지 이더리움 메인넷으로 자산을 이동할 수 있습니다.

---

3. **zkSync

의 장단점**
zkSync는 이더리움의 확장성을 높이기 위한 효율적인 레이어 2 솔루션이지만, 여전히 몇 가지 제약이 존재합니다. zkSync의 주요 장단점은 다음과 같습니다.

3.1 장점

• 보안성: zkSync는 이더리움 메인넷의 보안 모델을 사용하여, 레이어 2에서도 높은 보안성을 유지합니다.
• 확장성: ZK-Rollup 기술 덕분에 거래 처리량이 크게 증가하며, 초당 수천 건의 트랜잭션을 처리할 수 있습니다.
• 저렴한 수수료: zkSync는 거래 수수료를 크게 줄여, 마이크로 결제나 소규모 거래에 적합합니다.
• 최종성 보장: ZK-SNARKs를 통해 모든 트랜잭션의 유효성이 검증되므로, 즉시 최종성이 보장됩니다.

3.2 단점

• 복잡한 개발 환경: zkSync는 ZK-SNARKs와 같은 고급 암호학을 사용하므로, 스마트 계약을 개발하는 데 고도의 기술적 이해가 필요합니다.
• 높은 초기 비용: ZK-Rollup은 영지식 증명을 생성하는 데 비용이 많이 들 수 있으며, 이로 인해 초기 증명 생성 비용이 높아질 수 있습니다.
• 유동성 문제: zkSync와 같은 레이어 2 솔루션은 초기에는 유동성 부족 문제를 겪을 수 있습니다. 많은 사용자가 이 네트워크로 이동해야 충분한 유동성이 확보될 수 있습니다.

---

4. zkSync의 실제 사용 사례

zkSync는 현재 다양한 블록체인 프로젝트와 탈중앙화 애플리케이션(DApp)에서 사용되고 있으며, 다음과 같은 실제 응용 사례가 있습니다.

4.1 탈중앙화 거래소 (DEX)

• zkSync는 유니스왑(Uniswap)과 같은 탈중앙화 거래소(DEX)의 거래 수수료 절감과 거래 속도 향상을 위해 사용됩니다.
• DEX는 zkSync의 빠른 거래 처리와 저렴한 수수료 덕분에, 더 많은 거래량을 소화할 수 있습니다.

4.2 NFT 마켓플레이스

• zkSync는 NFT 거래에서도 사용될 수 있으며, NFT 발행 및 거래 수수료를 줄여 NFT 거래의 접근성을 높입니다.
• zkSync 기반의 NFT 마켓플레이스는 이더리움 메인넷보다 훨씬 저렴한 비용으로 대규모 NFT 거래를 처리할 수 있습니다.

4.3 마이크로 결제 시스템

• zkSync는 저렴한 거래 수수료 덕분에 마이크로 결제나 소액 송금과 같은 분야에서도 활용됩니다.
• 예를 들어, 스트리밍 서비스나 소규모 구독 서비스에서 소액 결제를 효율적으로 처리할 수 있습니다.

---

5. zkSync의 미래와 발전 방향

zkSync는 이더리움 확장성 문제를 해결하기 위해 지속적으로 발전하고 있으며, 현재는 zkSync 2.0 버전 개발에 집중하고 있습니다. zkSync 2.0은 완전한 스마트 계약 지원을 통해 다양한 탈중앙화 애플리케이션(DApp)이 zkSync 위에서 개발될 수 있도록 할 예정입니다.

• zkSync 2.0:
  • zkSync 2.0은 ZK-Rollup과 zkEVM(Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine)을 통합하여, EVM 호환성을 제공합니다.
  • 이를 통해 개발자는 기존 이더리움 스마트 계약을 수정 없이 zkSync에 배포하고, 저렴한 비용으로 레이어 2에서 실행할 수 있습니다.
• zkSync 생태계 확장:
  • zkSync는 다양한 파트너십을 통해 생태계를 확장하고 있으며, 점점 더 많은 DApp이 zkSync를 도입하고 있습니다.
  • zkSync는 이더리움의 핵심 확장 솔루션으로 자리잡고 있으며, 앞으로도 확장성, 보안성, 사용자 경험을 개선하기 위해 지속적으로 발전할 것입니다.

zkSync는 레이어 2 기술의 중요한 발전을 이루고 있으며, 이더리움의 확장성 문제를 해결할 수 있는 핵심 기술로 평가받고 있습니다.

6. 관령 링크

2024.09.23 - [암호화폐] - 영지식 롤업(Zero-Knowledge Rollup, ZK Rollup)이란 무엇인가?

영지식 롤업(Zero-Knowledge Rollup, ZK Rollup)이란 무엇인가?

2024.09.23 - [암호화폐] - 롤업(Rollup): 이더리움 확장성의 최종 솔루션

롤업(Rollup): 이더리움 확장성의 최종 솔루션

 

2024.09.22 - [암호화폐] - Layer-2 솔루션: 블록체인의 미래를 여는 열쇠

Layer-2 솔루션: 블록체인의 미래를 여는 열쇠