소개
블록체인 기술이 발전함에 따라 확장성과 프로그래밍 가능성은 여전히 주요 과제로 남아 있으며, 특히 UTXO 모델을 채택한 블록체인의 경우 더욱 그렇습니다. BlockDAG 구조를 활용하는 1계층 공개 블록체인인 Kaspa는 높은 처리량을 달성하지만 기본 스마트 계약 기능이 부족합니다. 이는 비트코인 등 다른 UTXO 시스템이 직면한 한계입니다. 이 문제를 해결하기 위해 Kaspa 생태계는 Rollup 아키텍처를 기반으로 Ethereum Virtual Machine(EVM)과 호환되는 스마트 계약을 구현하는 2계층 솔루션인 Kasplex L2를 개발했습니다.
이 글에서는 보안 및 연구 기관의 관점에서 Kasplex L2에 대한 기술적 분석을 수행해보겠습니다. 우리의 목표는 설계, 기술적 구현, 그리고 UTXO 블록체인에 미치는 영향을 객관적으로 평가하는 것입니다. Kasplex L2가 어떻게 작동하는지 알아보고, 이를 Bitcoin Inscriptions(예: BRC-20)과 비교하고, 장점과 한계에 대해 논의해보겠습니다. 이 분석의 목적은 UTXO 모델 블록체인의 확장성 솔루션에 대한 보다 광범위한 논의를 위한 참고 자료를 제공하는 것입니다.
Kaspa의 기본 체인 이해: 고처리량 UTXO 블록체인
Kaspa는 BlockDAG 구조를 사용하는 1차 블록체인으로, 여러 블록을 병렬로 생성할 수 있습니다. 이 설계는 GHOSTDAG 프로토콜을 기반으로 하며, 이를 통해 Kaspa는 10BPS의 높은 처리량을 달성할 수 있습니다. 이더리움과 같은 계정 기반 블록체인과 달리, 카스파는 UTXO 모델을 사용합니다. 이 모델에서는 사용되지 않은 출력을 소비하고 새로운 출력을 생성하여 거래를 검증하므로 효율적인 검증 프로세스가 보장됩니다.
이러한 아키텍처는 결제 시나리오에서는 잘 작동하지만 프로그래밍 측면에서는 과제를 제시합니다. UTXO 모델은 본질적으로 상태 비저장이며 지속적인 상태를 유지하거나 복잡한 계산을 수행하는 기능이 부족합니다. 이는 스마트 계약에 필요한 핵심 기능입니다. 결과적으로 Kaspa의 기능은 간단한 전송에만 국한되었고, 이로 인해 Kaspa의 기능을 확장하기 위한 2차 솔루션의 개발이 촉진되었습니다.
Kasplex L2: 스마트 계약 실행을 위한 롤업 기반 블록체인
Kaspa 생태계에서는 Sparkle, Igra L2, Kasplex L2의 세 가지 2계층(L2) 솔루션을 탐색했습니다. Sparkle은 아직 이론 단계이고 Igra L2는 아직 개발 중입니다. 우리의 분석은 현재까지 구현된 것 중 가장 성숙한 단계에 가까운 Kasplex L2에 초점을 맞추고 있습니다.
Kasplex L2는 거래 주문 및 데이터 가용성을 위해 기본 체인에 의존하는 동시에 계산 부하를 두 번째 계층으로 전환하는 Rollup 기반 두 번째 계층 확장 솔루션입니다. 이 설계에서 Kaspa의 기본 체인은 거래의 표준 순서를 결정하고 해당 데이터가 공개적으로 접근 가능하도록 보장하는 역할을 하는 반면, Kasplex L2는 EVM 바이트코드를 실행하여 스마트 계약 기능을 구현합니다.
기술 설계 및 워크플로
Kasplex L2의 핵심 메커니즘은 Kaspa 기본 체인 거래의 페이로드에 EVM 바이트코드를 내장하는 것입니다. 이 과정은 다음 단계로 나눌 수 있습니다.
거래 제출: 사용자는 EVM 바이트코드가 포함된 페이로드를 사용하여 Kaspa 기본 체인에 거래를 제출합니다. 예를 들어, 페이로드는 HelloWorld() 스마트 계약 함수에 대한 호출을 인코딩할 수 있습니다.
1차 체인 순서: Kaspa의 BlockDAG는 DAG 구조 내에서 거래를 정렬하여 결정론적 거래 순서를 제공합니다.
2계층 실행: Kasplex L2는 인덱서로 실행되어 기본 체인의 페이로드 트랜잭션을 스캔하고, EVM 바이트코드를 추출하고, 지정된 순서대로 실행하고, 상태를 업데이트합니다. 유효하지 않거나 충돌하는 거래(이중 지출을 시도하는 거래 등)는 삭제됩니다.
거래 제출 메커니즘
Kasplex L2는 두 가지 거래 제출 방법을 지원하며, 각 방법은 효과가 다릅니다.
정식 제출: 거래는 Kaspa 호환 지갑을 통해 L1에 직접 제출됩니다. 이 방법은 릴레이 노드를 필요로 하지 않으며 블록체인 시스템의 분산화 원칙을 준수합니다.
프록시 제출: 거래는 MetaMask와 같은 EVM 도구와 호환되도록 중계기를 통해 제출됩니다. 중계자는 거래를 Kaspa L1로 전달하여 L2에서 처리되기 전에 기록되도록 합니다. 이러한 접근 방식은 사용자 편의성을 우선시하지만 중계자에 대한 의존성을 초래합니다.
프록시 제출 메커니즘은 모든 계층 2 거래가 L1 체인에 고정되도록 요구하여 원자성을 보장합니다. L2에서 거래가 생성되었지만 아직 기본 체인에 기록되지 않은 경우, 릴레이어는 확인을 위해 해당 거래를 L1 체인에 제출합니다. 이러한 설계는 "네이티브" L2 거래가 L1 체인 합의를 우회하는 것을 방지하여 잠재적인 보안 위험을 방지합니다. 다음 다이어그램은 두 가지 제출 경로를 보여줍니다.
정식 경로: Wallet → Kaspa L1 → Kasplex L2
프록시 경로: MetaMask → Relay → Kaspa L1 → Kasplex L2
거래는 실제로 먼저 L1에서 수행된 다음 L2 인덱서에서 해석된다는 점에 유의하세요. Kasplex L2는 정확히 이런 식으로 작동합니다. L1이 먼저 데이터를 마무리한 다음, L2가 트랜잭션을 읽고 상태를 업데이트합니다.
비트코인 비문과의 비교
Kasplex L2를 더 잘 이해하려면 Bitcoin Inscriptions(특히 BRC-20)과 비교해 보는 것이 좋습니다. 두 가지 모두 L1을 활용해 데이터 저장 및 정렬을 수행하여 UTXO 모델 블록체인의 기능을 확장하는 것을 목표로 하지만 구현 방법과 목표에 차이가 있습니다.
유사점
L1에 데이터 임베딩: Kasplex L2와 BRC-20은 모두 기본 체인 거래에 데이터를 임베딩합니다. BRC-20은 비트코인의 Tapscript(SegWit 업그레이드로 가능)를 사용하여 토큰 메타데이터를 저장합니다. 이는 일반적으로 "커밋(데이터 해시) → 공개(데이터 자체) → 지출(토큰 전송)"의 3단계 프로세스를 통해 구현됩니다. Kasplex L2는 EVM 바이트코드를 Kaspa L1 트랜잭션의 페이로드에 내장하여 유사한 L2 작업 앵커링을 달성합니다.
진실의 근원으로서의 L1: 두 경우 모두 L1은 작업의 순서를 제공합니다. BRC-20은 토큰 전송을 지시하기 위해 비트코인 블록체인을 사용하는 반면, Kasplex L2는 Kaspa의 BlockDAG를 사용하여 스마트 계약 실행을 지시합니다.
인덱서에 대한 종속성: 둘 다 처리를 위해 오프체인 인덱서에 의존합니다. BRC-20 인덱서는 비트코인 거래를 분석하여 토큰 잔액을 추적하고, Kasplex L2 인덱서는 EVM 바이트코드를 실행하여 스마트 계약 상태를 유지합니다.
차이점
효율성 달성: BRC-20의 3단계 프로세스는 비트코인의 엄격한 프로토콜에 대한 해결책이고, Kasplex L2는 Kaspa의 협력적인 L1의 이점을 활용하여 데이터를 단일 거래 페이로드에 내장하여 복잡성과 시스템 오버헤드를 줄일 수 있습니다.
성능 고려 사항: 비트코인의 처리량은 초당 약 7건의 거래이고, 평균적으로 10분마다 블록이 생성되므로 Inscription 프로세스가 느리고 비용이 많이 듭니다. Kaspa의 10 BPS 업그레이드는 상당한 성능 이점을 제공하여 Kasplex L2가 더 큰 규모의 거래를 보다 효율적으로 처리할 수 있도록 지원합니다.
범위 및 기능: BRC-20이 주로 토큰 발행 및 전송에 초점을 맞추는 반면, Kasplex L2는 완전한 EVM 호환성을 지원하여 DeFi 프로토콜이나 NFT 마켓플레이스와 같은 복잡한 스마트 계약을 실행할 수 있습니다.
프로토콜 유연성: 비트코인의 설계는 불변성을 강조하여 L2 솔루션이 이러한 한계를 극복하도록 합니다. Kaspa 역시 UTXO 모델을 채택하지만, L1 설계가 더 유연하고 Kasplex와 같은 L2 솔루션과 더 긴밀하게 통합될 수 있습니다.
이 비교는 중요한 통찰력을 강조합니다. 둘 다 데이터 저장 및 정렬을 위해 L1을 활용한다는 개념은 유사하지만, Kasplex L2는 Kaspa의 아키텍처적 강점을 활용하여 inscription보다 더 큰 효율성과 더 광범위한 기능을 달성합니다.
Kasplex L2 평가: 장점과 한계
기술 연구 관점에서 볼 때 Kasplex L2는 다음과 같은 중요한 장점과 한계를 보입니다.
이점
기능 확장: Kasplex L2는 EVM 호환 스마트 계약을 지원하여 Kaspa의 기능을 성공적으로 확장하여 1차 체인에서는 달성할 수 없는 분산형 애플리케이션 및 토큰화와 같은 사용 사례를 수행할 수 있게 되었습니다.
L1의 효율적 활용: Kasplex L2는 Kaspa의 BlockDAG를 활용하여 거래 주문 및 데이터 가용성을 달성하고, 두 번째 계층의 컴퓨팅 부담을 최소화하고 실행 수준에만 집중합니다. 이 디자인은 Kaspa의 고성능 아키텍처와 매우 호환됩니다.
공개 검증 가능성: 모든 거래가 L1에 기록되므로 Kasplex L2에서 스마트 계약이 실행되면 표준 순서로 EVM 바이트코드를 다시 실행하여 독립적으로 검증할 수 있으므로 투명성이 보장됩니다.
한계와 위험
인덱서 신뢰 문제: L2 인덱서는 바이트코드를 실행하고 상태를 유지하는 데 중요한 역할을 하지만, 공개적으로 Merkle 루트를 제공하면서 가짜 상태를 비밀로 유지하는 등 악의적인 인덱서 동작의 위험이 있습니다. 이 문제를 해결하려면 분산형 인덱서 네트워크를 구축하고 경제적 인센티브나 페널티를 도입해야 합니다.
재구성 과제: Kaspa의 BlockDAG는 효율적이지만, 병렬 블록 생성 메커니즘으로 인해 최근 블록이 재구성될 수 있습니다. 이렇게 되면 L2는 거래를 롤백하고 다시 실행해야 하므로 시스템의 복잡성이 높아지고 L2에서 확인 없는 이중 지출이라는 특정 위험이 발생합니다.
UTXO 모델 블록체인에 대한 의미
Kasplex L2는 UTXO 모델 블록체인의 프로그래밍 가능성 확장에 대한 사례 연구를 제공하며, 이는 비트코인과 같은 시스템에 영향을 미칩니다. Kaspa와 비트코인은 모두 스마트 계약 지원 측면에서 UTXO 설계의 제한을 받지만, Kaspa의 높은 처리량과 보다 유연한 L1 아키텍처는 L2 솔루션에 더 유리한 환경을 조성합니다.
비트코인의 경우, Kasplex L2의 설계는 다음과 같은 탐색 방향을 제안합니다.
릴레이 통합: 프록시 제출 메커니즘은 EVM 도구를 UTXO 블록체인과 통합하는 방법을 보여줍니다. 이 아이디어는 비트코인의 BitVM과 같은 2차 솔루션에 적용될 수 있습니다.
인덱서 기반 실행: 인덱서를 사용하여 체인 외부에서 계산을 수행하고 L1에 데이터를 고정하는 것은 Bitcoin Inscriptions 모델과 일치하며 프로그래밍 가능성 확장에 대한 새로운 아이디어를 얻을 수 있습니다.
연구 관점에서 볼 때, Kasplex L2는 UTXO 블록체인 간 처리량과 프로토콜 유연성의 차이가 L2 솔루션의 실행 가능성에 어떤 영향을 미치는지 보여주는 귀중한 실험입니다. 연구 결과는 블록체인 생태계 전체에 대한 설계 참고 자료를 제공할 수 있으며, 특히 기본 프로그래밍 기능보다는 분산화와 보안을 우선시하는 시스템에 유용합니다.
결론적으로
Kasplex L2는 Kaspa의 L1을 활용하여 거래 주문 및 데이터 가용성을 구현함으로써 EVM 호환 스마트 계약을 지원할 수 있는 기술적으로 견고한 Rollup 기반 구현입니다. 저희의 분석은 Kaspa의 높은 처리량 BlockDAG를 활용하는 효율성과 EVM 호환성을 통해 기능을 확장하는 능력을 강조합니다. 우리는 Kasplex L2가 UTXO 모델 블록체인을 위한 L2 솔루션 연구에 실질적인 기여를 할 것이라고 믿습니다. Bitcoin Inscriptions와 비교해 보면 공유 원칙과 L1 디자인이 L2 실행 가능성에 미치는 영향에서 유사점이 드러납니다. 연구자와 개발자에게 Kasplex L2는 블록체인 시스템의 확장성, 프로그래밍 가능성, 분산화가 교차하는 지점에 대한 관점을 제공합니다.
참조하다
카스플렉스 깃허브. [온라인] 사용 가능: https://github.com/kasplex/indexer-executor
Kaspa Research, "Kaspa의 UTXO 기반 DAG 합의에 대한 기반 zk-롤업 설계", 2024. [온라인]. 출처: https://research.kas.pa/t/on-the-design-of-based-zk-rollups-over-kaspas-utxo-based-dag-consensus/208
이 기사에 기여해주신 BitsLab의 연구원 @ZorrotChen에게 특별히 감사드립니다!
