ZK 롤업은 제로 지식 롤업이라고도 하며, 이더리움 네트워크의 처리량을 늘리기 위해 메인넷 외부에서 트랜잭션을 처리하여 확장 솔루션을 제공합니다. 이는 가스 수수료를 최소화하면서 블록체인 트랜잭션을 더 빠르게 검증하는 레이어 2 확장 솔루션입니다. ^[1]

ZK 롤업은 온체인 및 오프체인 프로세스를 결합하기 때문에 효율적이고 빠른 확장성 솔루션을 제공합니다. ZK 롤업의 구성 요소 중 하나인 머클 트리를 통해 레이어 1 블록체인보다 트랜잭션을 더 빠르게 검증할 수 있습니다. ^[1]

개요

ZK 롤업은 온체인에 게시해야 하는 데이터 양을 줄이는 데 집중하면서 오프체인에서 계산을 수행하여 이더리움 메인넷에 대한 확장 솔루션을 제공합니다. 수천 건의 트랜잭션을 일괄 처리한 다음 블록체인 확장성을 높이고 네트워크의 혼잡을 최소화하기 위해 최소한의 데이터 요약만 메인넷에 게시합니다. ZK 롤업 프로토콜에는 체인 간의 상호 작용을 관리하는 스마트 계약, 레이어 2 체인에서 트랜잭션 유효성에 대한 암호화 증명을 생성하는 증명자, 증명을 확인하고 스마트 계약에 제출하는 역할을 담당하는 노드 그룹인 검증자라는 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다. ^[1][2]

ZK 롤업은 번들 트랜잭션을 검증하기 위해 제로 지식 증명(ZKP)이라고도 하는 암호화 유효성 증명을 사용합니다. 이러한 유효성 증명은 ZK 롤업의 상태를 업데이트하기 위해 이더리움 블록체인에 배포된 스마트 계약에 제출됩니다. 이 접근 방식은 모든 트랜잭션 데이터가 아닌 유효성 증명만 온체인에 게시하면 되므로 옵티미스틱 롤업에 비해 데이터 효율성이 더 높은 솔루션을 제공합니다. ^[2][3]

ZK 롤업 작동 방식

상호 작용이나 신뢰 없이 온체인에서 트랜잭션을 검증하기 위해 암호화 유효성 증명을 사용하는 기능은 ZK 롤업의 중요한 기능입니다. ZK 롤업 작동 방식의 첫 번째 단계는 사용자가 트랜잭션에 서명하고 이를 검증하고 대기열에 넣는 증명자에게 제출하는 것입니다. 그런 다음 증명자는 대기열에서 수천 건의 트랜잭션을 블록으로 일괄 처리하고 유효성에 대한 제로 지식 증명(ZKP)을 생성합니다. 트랜잭션 정보를 공개하지 않고도 증명을 확인하는 데 몇 밀리초밖에 걸리지 않습니다. 둘째, 증명자는 증명과 상태 루트 및 트랜잭션 루트와 같은 소량의 데이터를 단일 트랜잭션으로 이더리움 네트워크에 제출합니다. 마지막으로 스마트 계약은 증명을 확인하고 그에 따라 상태를 업데이트합니다. 자금을 인출해야 하는 경우 이더리움 블록에 제출되는 출금 요청이 필요합니다. 이에 대한 응답으로 스마트 계약은 자금을 즉시 잠금 해제하고 이체합니다. 옵티미스틱 롤업과 달리 증명으로 검증되기 때문에 ZK 롤업에는 출금 대기 기간이 없으며 완료하는 데 약 1주일이 걸릴 수 있습니다. ^[1][2][4]

이더리움 네트워크와의 ZK 롤업 상호 작용

ZK 롤업 프로토콜은 이더리움 위에 작동하며 스마트 계약에 의해 관리됩니다. 핵심 아키텍처는 온체인 계약과 오프체인 가상 머신(VM)의 두 가지 구성 요소로 구성됩니다. ^[2]

온체인 계약

이더리움 네트워크는 ZK 롤업의 기본 레이어(레이어 1) 역할을 합니다. 롤업 블록을 저장하고, 상태 업데이트를 모니터링하고, 예금을 추적하는 메인 계약을 포함하여 네트워크의 스마트 계약은 ZK 롤업 프로토콜을 제어합니다. 검증자는 블록 생산자가 제출한 제로 지식 증명을 검증하는 온체인 계약이기도 합니다. ^[2]

오프체인 가상 머신(VM)

오프체인 VM은 ZK 롤업 프로토콜의 보조 레이어(레이어 2) 역할을 합니다. 여기에서 트랜잭션 실행 및 상태 저장뿐만 아니라 트랜잭션 유효성 검증이 발생합니다. 유효성 증명이 이더리움 메인넷에서 검증되면 오프체인 VM의 상태 전환이 보장됩니다. ^[2]

ZK 롤업 유형을 결정하는 요소

ZK 롤업 유형을 결정하는 다양한 요소는 증명 시스템, 회로 설계 및 데이터 가용성 솔루션입니다. ^[1]

증명 시스템

이는 온체인 트랜잭션을 검증하는 데 사용되는 ZKP 유형을 나타냅니다. 다양한 증명 시스템에는 증명 크기, 검증 시간, 신뢰할 수 있는 설정 또는 증명자 시간과 같은 고유한 속성 및 절충점이 있습니다. 주요 증명 시스템 유형은 ZK SNARK(간결하고 비대화형 지식 주장), ZK STARK(간결하고 투명한 지식 주장), PLONK 및 방탄 증명입니다. 다양한 증명 시스템을 활용하는 일부 ZK 롤업에는 Aztec(ZK SNARK), StarkWare(ZK STARK) 및 zkSync(PLONK)가 있습니다. ^[1]

회로 설계

회로 설계는 레이어 2 체인에서 트랜잭션을 인코딩하고 실행하는 것입니다. 회로 설계의 세 가지 주요 구성 요소는 확장성, 사용성 및 호환성입니다. 기본 회로 설계는 계정 기반, ZKVM 기반 또는 UTXO 기반일 수 있습니다. 다양한 회로 설계를 사용하는 일부 ZK 롤업에는 zkSync(계정 기반), ZkPorter(ZKVM 기반) 및 StarkWare(UTXO 기반)가 있습니다. ^[1]

데이터 가용성 솔루션

이는 전체 블록 데이터의 오프체인 저장 및 액세스를 나타냅니다. 데이터 솔루션의 예로는 IPFS(분산 스토리지 네트워크), Validium(데이터 가용성 샘플링), Celestia(데이터 가용성 위원회) 등이 있습니다. 다양한 데이터 가용성 솔루션을 사용하는 일부 ZK 롤업에는 zkSync(IPFS), ZkPorter(Celestia) 및 StarkWare(Validium)가 있습니다. ^[1]

이점

ZK 롤업은 낮은 가스 수수료, 더 높은 처리량, 보안 및 무결성, 개인 정보 보호 기능, 더 빠른 트랜잭션 완결 기간을 포함한 많은 이점을 제공합니다. ^[1]

낮은 가스 수수료

ZK 롤업은 트랜잭션 배치를 위한 제로 지식 증명을 생성하고 데이터를 압축하여 최소한의 온체인 데이터를 제출하는 기능으로 인해 가스 비용을 줄이고 효율성을 높입니다. 이는 온체인에 데이터를 게시하는 비용을 줄입니다. ^[1][5]

더 높은 처리량

ZK 롤업은 기본 레이어 혼잡 및 제한 사항을 피하기 때문에 더 빠른 트랜잭션 속도와 단축된 확인 시간을 달성합니다. ZK 롤업은 처리량을 최대 100배까지 늘릴 수 있다고 제안되었습니다. ^[1]

보안 및 무결성

ZK 롤업은 신뢰할 수 없는 암호화 프레임워크를 사용하여 보안을 보장합니다. 신뢰할 수 없는 암호화 메커니즘은 사용자가 제3자를 신뢰할 필요 없이 트랜잭션을 처리하거나 데이터를 저장할 수 있도록 하기 때문에 보안을 보장하고 무결성을 유지하는 데 더 안전한 방법입니다. ^[1][5]

개인 정보 보호 기능

정보를 공개하지 않고 온체인에서 트랜잭션을 검증하기 위해 ZKP를 사용하기 때문에 높은 수준의 트랜잭션 개인 정보 보호가 있습니다. ZK 롤업이 제공하는 또 다른 개인 정보 보호 기능은 트랜잭션 금액 또는 수신자를 숨기는 것입니다. ^[1]

더 빠른 트랜잭션 완결 기간

사용자는 운영자가 제출한 증명의 유효성을 검증하기 위해 블록체인만 필요하므로 트랜잭션에 대한 즉각적인 피드백과 완결성을 받습니다. ^[1][5]