Validium

Validium은 영지식 롤업과 같은 유효성 증명을 사용하여 트랜잭션의 무결성을 강화하지만 이더리움 메인넷에는 트랜잭션 데이터를 저장하지 않는 확장 솔루션입니다. 오프체인 데이터 가용성은 장단점이 있지만, 확장성을 크게 개선할 수 있습니다(Validium은 초당 약 9,000개 이상의 트랜잭션을 처리 (opens in a new tab)할 수 있습니다).

필수 구성 요소

이더리움 확장 및 레이어 2에 대한 페이지를 읽고 이해해야 합니다.

Validium이란 무엇인가요?

Validium은 이더리움 메인넷 외부에서 트랜잭션을 처리하여 처리량을 개선하도록 설계된 오프체인 데이터 가용성 및 연산을 사용하는 확장 솔루션입니다. 영지식 롤업(ZK-롤업)과 마찬가지로 Validium은 이더리움에서 오프체인 트랜잭션을 검증하기 위해 을 게시합니다. 이를 통해 유효하지 않은 상태 전환을 방지하고 validium 체인의 보안 보장을 강화합니다.

이러한 "유효성 증명"은 ZK-SNARK(Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) 또는 ZK-STARK(Zero-Knowledge Scalable Transparent ARgument of Knowledge)의 형태로 제공될 수 있습니다. 영지식 증명 (opens in a new tab)에 대해 자세히 알아보기

Validium 사용자의 자금은 이더리움의 스마트 계약에 의해 제어됩니다. Validium은 ZK-롤업과 마찬가지로 거의 즉각적인 출금을 제공합니다. 메인넷에서 출금 요청에 대한 유효성 증명이 검증되면 사용자는 머클 증명을 제공하여 자금을 출금할 수 있습니다. 머클 증명은 사용자의 출금 트랜잭션이 검증된 트랜잭션 배치에 포함되었음을 검증하여 온체인 계약이 출금을 처리할 수 있도록 합니다.

하지만 validium 사용자는 자금이 동결되고 출금이 제한될 수 있습니다. 이 문제는 validium 체인의 데이터 가용성 관리자가 사용자에게 오프체인 상태 데이터를 제공하지 않는 경우 발생할 수 있습니다. 트랜잭션 데이터에 액세스할 수 없는 사용자는 자금 소유권을 증명하고 출금을 실행하는 데 필요한 머클 증명을 계산할 수 없습니다.

이것이 데이터 가용성 스펙트럼에서의 위치라는 점에서 validium과 ZK-롤업의 주요 차이점입니다. 두 솔루션은 데이터 저장에 다르게 접근하며, 이는 보안과 무신뢰성에 영향을 미칩니다.

Validium은 이더리움과 어떻게 상호 작용하나요?

Validium은 기존 이더리움 체인 위에 구축된 확장 프로토콜입니다. 오프체인에서 트랜잭션을 실행하지만, validium 체인은 다음을 포함하여 메인넷에 배포된 스마트 계약 모음에 의해 관리됩니다.

1. 검증자 계약: 검증자 계약은 validium 운영자가 상태를 업데이트할 때 제출한 증명의 유효성을 검증합니다. 여기에는 오프체인 트랜잭션의 정확성을 증명하는 유효성 증명과 오프체인 트랜잭션 데이터의 존재를 확인하는 데이터 가용성 증명이 포함됩니다.

2. 메인 계약: 메인 계약은 블록 생성자가 제출한 상태 커밋(머클 루트)을 저장하고 유효성 증명이 온체인에서 검증되면 validium의 상태를 업데이트합니다. 이 계약은 또한 validium 체인으로의 입금 및 출금을 처리합니다.

Validium은 또한 다음을 위해 메인 이더리움 체인에 의존합니다.

정산

Validium에서 실행된 트랜잭션은 상위 체인에서 유효성을 확인할 때까지 완전히 확인될 수 없습니다. Validium에서 수행되는 모든 비즈니스는 궁극적으로 메인넷에서 정산되어야 합니다. 이더리움 블록체인은 또한 validium 사용자에게 "정산 보장"을 제공합니다. 즉, 오프체인 트랜잭션은 온체인에 커밋되면 되돌리거나 변경할 수 없습니다.

보안

정산 레이어 역할을 하는 이더리움은 validium의 상태 전환 유효성도 보장합니다. Validium 체인에서 실행되는 오프체인 트랜잭션은 기본 이더리움 레이어의 스마트 계약을 통해 검증됩니다.

온체인 검증자 계약이 증명이 유효하지 않다고 판단하면 트랜잭션이 거부됩니다. 이는 운영자가 validium의 상태를 업데이트하기 전에 이더리움 프로토콜에 의해 시행되는 유효성 조건을 충족해야 함을 의미합니다.

Validium은 어떻게 작동하나요?

트랜잭션

사용자는 validium 체인에서 트랜잭션을 실행하는 노드인 운영자에게 트랜잭션을 제출합니다. 일부 validium은 단일 운영자를 사용하여 체인을 실행하거나 운영자 순환을 위해 지분 증명(PoS) 메커니즘에 의존할 수 있습니다.

운영자는 트랜잭션을 배치로 집계하여 증명을 위해 증명 회로로 보냅니다. 증명 회로는 트랜잭션 배치(및 기타 관련 데이터)를 입력으로 받아 작업이 올바르게 수행되었음을 확인하는 유효성 증명을 출력합니다.

상태 커밋먼트

Validium의 상태는 머클 트리로 해시되며 루트는 이더리움의 메인 계약에 저장됩니다. 상태 루트라고도 하는 머클 루트는 validium의 현재 계정 및 잔액 상태에 대한 암호화 커밋 역할을 합니다.

상태 업데이트를 수행하려면 운영자는 새로운 상태 루트(트랜잭션 실행 후)를 계산하여 온체인 계약에 제출해야 합니다. 유효성 증명이 확인되면 제안된 상태가 수락되고 validium은 새로운 상태 루트로 전환됩니다.

입금 및 출금

사용자는 온체인 계약에 ETH(또는 모든 ERC 호환 토큰)를 예치하여 이더리움에서 validium으로 자금을 이동합니다. 계약은 입금 이벤트를 validium 오프체인으로 전달하며, 여기서 사용자의 주소에는 입금액과 동일한 금액이 입금됩니다. 운영자는 또한 이 입금 트랜잭션을 새로운 배치에 포함시킵니다.

자금을 메인넷으로 다시 옮기려면 validium 사용자는 출금 트랜잭션을 시작하여 운영자에게 제출하고, 운영자는 출금 요청을 검증하고 배치에 포함합니다. validium 체인에 있는 사용자의 자산은 시스템을 나가기 전에 소멸됩니다. 배치와 관련된 유효성 증명이 검증되면 사용자는 메인 계약을 호출하여 초기 예치금의 잔액을 인출할 수 있습니다.

검열 방지 메커니즘으로서 validium 프로토콜은 사용자가 운영자를 거치지 않고 validium 계약에서 직접 인출할 수 있도록 합니다. 이 경우 사용자는 계정이 상태 루트에 포함되어 있음을 보여주는 머클 증명을 검증자 계약에 제공해야 합니다. 증명이 수락되면 사용자는 메인 계약의 출금 기능을 호출하여 validium에서 자금을 인출할 수 있습니다.

배치 제출

트랜잭션 배치를 실행한 후 운영자는 관련 유효성 증명을 검증자 계약에 제출하고 새로운 상태 루트를 메인 계약에 제안합니다. 증명이 유효하면 메인 계약은 validium의 상태를 업데이트하고 배치에 있는 트랜잭션의 결과를 최종화합니다.

ZK-롤업과 달리 validium의 블록 생성자는 트랜잭션 배치에 대한 트랜잭션 데이터(블록 헤더만)를 게시할 필요가 없습니다. 이로 인해 validium은 블롭 데이터, calldata 또는 이 둘의 조합을 사용하여 메인 이더리움 체인에 상태 데이터를 게시하는 "하이브리드" 확장 프로토콜(예: 레이어 2)과 달리 순수 오프체인 확장 프로토콜이 됩니다.

데이터 가용성

앞서 언급했듯이, validium은 운영자가 모든 트랜잭션 데이터를 이더리움 메인넷 외부(off)에 저장하는 오프체인 데이터 가용성 모델을 활용합니다. Validium의 낮은 온체인 데이터 사용량은 확장성을 향상시키고(처리량이 이더리움의 데이터 처리 용량에 의해 제한되지 않음) 사용자 수수료를 줄입니다(온체인에 데이터를 게시하는 비용이 더 낮음).

그러나 오프체인 데이터 가용성은 머클 증명을 생성하거나 확인하는 데 필요한 데이터를 사용할 수 없는 문제를 야기합니다. 이는 운영자가 악의적으로 행동할 경우 사용자가 온체인 계약에서 자금을 인출하지 못할 수 있음을 의미합니다.

다양한 validium 솔루션은 상태 데이터의 저장을 분산화하여 이 문제를 해결하려고 시도합니다. 여기에는 블록 생성자가 기본 데이터를 오프체인 데이터를 저장하고 요청 시 사용자에게 제공할 책임이 있는 "데이터 가용성 관리자"에게 보내도록 강제하는 것이 포함됩니다.

Validium의 데이터 가용성 관리자는 모든 validium 배치에 서명함으로써 오프체인 트랜잭션 데이터의 가용성을 증명합니다. 이 서명은 온체인 검증자 계약이 상태 업데이트를 승인하기 전에 확인하는 "가용성 증명"의 한 형태를 구성합니다.

Validium은 데이터 가용성 관리에 대한 접근 방식이 다릅니다. 일부는 신뢰할 수 있는 당사자에 의존하여 상태 데이터를 저장하는 반면, 다른 일부는 이 작업을 위해 무작위로 할당된 검증자를 사용합니다.

데이터 가용성 위원회(DAC)

오프체인 데이터의 가용성을 보장하기 위해 일부 validium 솔루션은 데이터 가용성 위원회(DAC)로 알려진 신뢰할 수 있는 법인 그룹을 지정하여 상태 사본을 저장하고 데이터 가용성 증명을 제공합니다. DAC는 구성원 수가 적기 때문에 구현하기가 더 쉽고 조정이 덜 필요합니다.

그러나 사용자는 필요할 때(예: 머클 증명 생성) 데이터를 사용할 수 있도록 DAC를 신뢰해야 합니다. 데이터 가용성 위원회의 구성원이 악의적인 행위자에 의해 손상되어 (opens in a new tab) 오프체인 데이터를 보류할 가능성이 있습니다.

validium의 데이터 가용성 위원회에 대해 더 알아보기 (opens in a new tab).

보증된 데이터 가용성

다른 validium은 오프라인 데이터를 저장하는 참여자가 역할을 맡기 전에 스마트 계약에 토큰을 스테이킹(즉, 락업)하도록 요구합니다. 이 스테이크는 데이터 가용성 관리자 간의 정직한 행동을 보장하는 “보증” 역할을 하며 신뢰 가정을 줄입니다. 이 참가자들이 데이터 가용성을 증명하지 못하면 보증금은 삭감됩니다.

보증된 데이터 가용성 체계에서는 필요한 스테이크를 제공하면 누구나 오프체인 데이터를 보유하도록 할당받을 수 있습니다. 이를 통해 자격을 갖춘 데이터 가용성 관리자 풀을 확장하여 데이터 가용성 위원회(DAC)에 영향을 미치는 중앙 집중화를 줄입니다. 더 중요한 것은 이 접근 방식이 악의적인 활동을 방지하기 위해 암호 경제적 인센티브에 의존한다는 것입니다. 이는 validium에서 오프라인 데이터를 보호하기 위해 신뢰할 수 있는 당사자를 지정하는 것보다 훨씬 더 안전합니다.

validium의 보증된 데이터 가용성에 대해 더 알아보기 (opens in a new tab).

Volition과 Validium

Validium은 많은 이점을 제공하지만 장단점(특히 데이터 가용성)이 있습니다. 하지만 많은 확장 솔루션과 마찬가지로 validium은 특정 사용 사례에 적합하며 이것이 volition이 만들어진 이유입니다.

Volition은 ZK-롤업과 validium 체인을 결합하고 사용자가 두 확장 솔루션 간에 전환할 수 있도록 합니다. Volition을 통해 사용자는 특정 트랜잭션에 대해 validium의 오프체인 데이터 가용성을 활용하면서 필요한 경우 온체인 데이터 가용성 솔루션(ZK-롤업)으로 전환할 수 있는 자유를 유지할 수 있습니다. 이것은 본질적으로 사용자에게 고유한 상황에 따라 장단점을 선택할 수 있는 자유를 줍니다.

탈중앙화 거래소(DEX)는 고가 거래에 대해 validium의 확장 가능하고 사적인 인프라를 사용하는 것을 선호할 수 있습니다. 또한 ZK-롤업의 더 높은 보안 보장과 무신뢰성을 원하는 사용자를 위해 ZK-롤업을 사용할 수도 있습니다.

Validium과 EVM 호환성

ZK-롤업과 마찬가지로 validium은 대부분 토큰 교환 및 결제와 같은 간단한 애플리케이션에 적합합니다. 영지식 증명 회로에서 EVM 명령을 증명하는 데 상당한 오버헤드가 발생하기 때문에 validium 간의 일반 연산 및 스마트 계약 실행을 지원하는 것은 구현하기 어렵습니다.

일부 validium 프로젝트는 EVM 호환 언어(예: Solidity, Vyper)를 효율적인 증명에 최적화된 사용자 지정 바이트코드를 생성하도록 컴파일하여 이 문제를 해결하려고 시도합니다. 이 접근 방식의 단점은 새로운 영지식 증명 친화적인 VM이 중요한 EVM 연산 부호를 지원하지 않을 수 있고, 개발자는 최적의 경험을 위해 고급 언어로 직접 작성해야 한다는 것입니다. 이는 개발자가 완전히 새로운 개발 스택으로 탈중앙화앱을 구축하도록 강제하고 현재 이더리움 인프라와의 호환성을 깨뜨리는 등 더 많은 문제를 야기합니다.

그러나 일부 팀은 ZK 증명 회로에 대해 기존 EVM 연산 부호를 최적화하려고 시도하고 있습니다. 이것은 프로그램 실행의 정확성을 검증하기 위한 증명을 생성하는 EVM 호환 VM인 영지식 이더리움 가상 머신(zkEVM)의 개발로 이어질 것입니다. zkEVM을 사용하면 validium 체인은 스마트 계약을 오프체인에서 실행하고 이더리움에서 오프체인 계산을 검증하기 위해 유효성 증명을 제출할 수 있습니다(다시 실행할 필요 없이).

zkEVM에 대해 더 알아보기 (opens in a new tab).

Validium은 이더리움을 어떻게 확장하나요?

1. 오프체인 데이터 저장

낙관적 롤업 및 ZK-롤업과 같은 레이어 2 확장 프로젝트는 L1에 일부 트랜잭션 데이터를 게시하여 보안을 위해 순수 오프체인 확장 프로토콜(예: 플라즈마)의 무한한 확장성을 절충합니다. 그러나 이는 롤업의 확장성 속성이 이더리움 메인넷의 데이터 대역폭에 의해 제한됨을 의미합니다(데이터 샤딩은 이러한 이유로 이더리움의 데이터 저장 용량을 개선할 것을 제안합니다).

Validium은 모든 트랜잭션 데이터를 오프체인에 유지하고 상태 업데이트를 메인 이더리움 체인으로 중계할 때 상태 커밋(및 유효성 증명)만 게시하여 확장성을 달성합니다. 그러나 유효성 증명의 존재는 플라즈마 및 사이드체인을 포함한 다른 순수 오프체인 확장 솔루션보다 validium에 더 높은 보안 보장을 제공합니다. Validium 설계는 이더리움이 오프체인 트랜잭션을 검증하기 전에 처리해야 하는 데이터 양을 줄임으로써 메인넷의 처리량을 크게 확장합니다.

2. 재귀적 증명

재귀적 증명은 다른 증명의 유효성을 검증하는 유효성 증명입니다. 이러한 "증명의 증명"은 이전의 모든 증명을 검증하는 하나의 최종 증명이 생성될 때까지 여러 증명을 재귀적으로 집계하여 생성됩니다. 재귀적 증명은 유효성 증명당 검증할 수 있는 트랜잭션 수를 늘려 블록체인 처리 속도를 확장합니다.

일반적으로 validium 운영자가 검증을 위해 이더리움에 제출하는 각 유효성 증명은 단일 블록의 무결성을 검증합니다. 반면 단일 재귀적 증명은 여러 validium 블록의 유효성을 동시에 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 증명 회로가 여러 블록 증명을 하나의 최종 증명으로 재귀적으로 집계할 수 있기 때문에 가능합니다. 온체인 검증자 계약이 재귀적 증명을 수락하면 모든 기본 블록이 즉시 최종화됩니다.

Validium의 장단점

Validium/Volition 사용

여러 프로젝트에서 탈중앙화앱에 통합할 수 있는 Validium 및 volition 구현을 제공합니다.

StarkWare StarkEx - StarkEx는 유효성 증명을 기반으로 하는 이더리움 레이어 2(L2) 확장 솔루션입니다. ZK-롤업 또는 Validium 데이터 가용성 모드에서 작동할 수 있습니다.

• 문서 (opens in a new tab)
• 웹사이트 (opens in a new tab)

Matter Labs zkPorter- zkPorter는 zkRollup과 샤딩의 아이디어를 결합한 하이브리드 접근 방식으로 데이터 가용성을 해결하는 레이어 2 확장 프로토콜입니다. 각각 자체 데이터 가용성 정책을 가진 임의의 수의 샤드를 지원할 수 있습니다.

• 블로그 (opens in a new tab)
• 문서 (opens in a new tab)
• 웹사이트 (opens in a new tab)

더 읽어보기

• Validium과 레이어 2 2x2 매트릭스 — 99호 (opens in a new tab)
• ZK-롤업 vs Validium (opens in a new tab)
• Volition과 새로운 데이터 가용성 스펙트럼 (opens in a new tab)
• 롤업, Validium 및 Volition: 가장 인기 있는 이더리움 확장 솔루션에 대해 알아보기 (opens in a new tab)
• 이더리움 롤업에 대한 실용 가이드 (opens in a new tab)