Celestia, L2에 주권을 불어넣다

Key Takeaways

• Celestia는 코스모스 SDK 기반의 데이터 가용성 레이어로, 소버린 롤업들이 트랜잭션 데이터를 안전하고, 저렴하게 저장할 수 있는 데이터 공간을 제공한다.

• 스마트 컨트랙트 롤업과 달리, 소버린 롤업은 세틀먼트를 노드들의 p2p 레이어 위에서 수행하며, 하드 포크에 자유롭다는 장점이 있다.

• Celestia는 2d Reed-Solomon encoding을 통해 원본 데이터를 확장하고, 라이트 노드가 데이터 청크를 샘플링하는 과정을 통해, 데이터 가용성을 달성할 수 있다.

• Namespaced Merkel Trees (NMTs)는 각 롤업에 해당하는 데이터끼리 하나의 namespace로 묶어 관리하는 데이터 구조로, 롤업 네트워크들이 Celestia에서 관련된 데이터 전부를 쉽게 다운로드할 수 있도록 한다.

• Manta, Eclipse, Astria, Dymension 등 다양한 유명 프로젝트들이 Celestia 위에서 빌딩되고 있으며, Celestia는 이더리움 네트워크 다음으로 의미있는 모듈러 생태계를 구축할 것으로 기대된다.

1. Introduction

1.1 An Era of Smart Contract Rollups

비탈릭 부테린의 ‘A rollup-centric ethereum roadmap’이 출간된지 약 3년이 지난 지금, 이더리움 네트워크 기반의 롤업 네트워크들은 alt-L1 네트워크들과 비교하여 성공적으로 생태계를 구축했다. 대표적인 옵티미스틱 롤업인 Optimsim과 Arbitrum은 똑같이 EVM 기반이지만, 각각 독자적인 생태계를 구축했고, 최근 OP-Stack 기반의 Base 네트워크도 Coinbase의 지원과 friend.tech과 같은 성공적인 컨슈머앱으로 인해 승승장구를 하고 있다. 옵티미스틱 롤업 이외에도 zkSync Era, Polygon zkEVM, Linea, StarkNet과 같은 zk 롤업 생태계도 점점 성장하고 있다.

이 롤업 네트워크들의 공통점은 바로 이더리움 기반의 스마트 컨트랙트 롤업이라는 것이다. 이 롤업들은 이더리움 네트워크에 롤업 컨트랙트를 두어, 이더리움 네트워크를 세틀먼트(settlement) 및 데이터 가용성(DA) 레이어로 사용한다. 이들은 트랜잭션 데이터를 이더리움 네트워크에 저장하기 때문에, 만약 롤업 네트워크 위에서 악의적인 행위가 발생한다고 해도, 이더리움 네트워크에 저장된 트랜잭션 데이터를 기반으로 타당한 state를 복구할 수 있기 때문에, 이더리움 네트워크의 강력한 보안에 의존한다. 또한 옵티미스틱 롤업의 사기 증명 과정, zk 롤업의 영지식 증명 검증이 이더리움 네트워크에서 이루어진다. 이는 이더리움 네트워크가 스마트 컨트랙트 롤업 state에 완결성을 부여하고, 따라서 이더리움 네트워크를 세틀먼트 레이어로 공유하는 롤업 네트워크들끼리 안전하게 커뮤니케이션할 수 있는 trust-minimized bridge의 구축이 쉽다는 것도 의미한다.

1.2 Sovereign Rollups Are Coming

스마트 컨트랙트 롤업에는 몇 가지 단점들도 존재한다. 가장 큰 단점은 하드 포크의 어려움이다. 세틀먼트 레이어에 존재하는 스마트 컨트랙트가 롤업에 관한 모든 것을 관리하기 때문에, 스마트 컨트랙트 롤업은 쉽게 하드 포크를 진행하지 못한다. 물론, Jon Charbonneau가 작성한 글과 같이, 스마트 컨트랙트 롤업의 state는 결국 롤업의 풀노드가 결정할 수도 있기 때문에, 특정 관점에서 보았을 때 소버린 롤업과 같이 하드포크를 진행할 수 있다고 지적하기도 했다. 이는 롤업 네이티브 자산에 한해서만 적용되는 것이며, 세틀먼트 레이어의 롤업 브릿지를 통해 넘어온 자산들은, 세틀먼트 레이어의 소셜 컨센서스를 이끌어내지 못하는 이상, 하드포크가 일어나면 가치가 0이 된다는 문제가 있다. 이외에도 롤업 컨트랙트의 버그나, 관리가 멀티시그로 이루어진다는 점에서 추가적인 취약점이 발생할 수 있다.

소버린 롤업(Sovereign Rollup)은 이러한 단점들을 해결하는 새로운 형태의 롤업 네트워크이다. 트랜잭션 데이터를 DA 레이어에 저장함으로써 보안을 DA 레이어에 의존한다는 것은 스마트 컨트랙트 롤업과 같지만, 소버린 롤업은 트랜잭션의 검증을 스마트 컨트랙트를 통해 하는 것이 아니라, 자체적인 p2p 네트워크를 통해서 하기 때문에, 세틀먼트 레이어를 사용하지 않는다.

즉, 소버린 롤업은 롤업 컨트랙트를 따로 두지 않기 때문에, 스마트 컨트랙트 롤업과 다양한 차이점을 갖는다. 첫 번째로 하드 포크가 자유롭다는 장점이 있다. 기존 레이어1 네트워크에서는 하드 포크가 일어나면, 모든 노드들이 클라이언트를 업그레이드할 수 있도록 설득하지 않는 한 보안 파편화가 불가피하다. 기존 스마트 컨트랙트 롤업의 경우 하드 포크를 하게 되면 세틀먼트 레이어로부터 넘어온 유동성이 무용지물이된다. 반면에, 소버린 롤업은 보안은 DA 레이어에 의존하면서도, 따로 롤업 컨트랙트가 없기 때문에 하드 포크가 자유롭다.

아직까지 메인넷으로 출시된 소버린 롤업은 거의 없지만, 곧 Celestia DA 레이어와 함께 수 많은 소버린 롤업들이 출시될 예정이다. 본 레포트에선 Celestia가 어떻게 롤업 네트워크들의 확장성을 개선하는지 살펴볼 것이다.

2. Celestia

2.1 Introduction

Celestia는 대표적인 모듈러 블록체인으로, 모듈러 블록체인의 개념을 널리 알린 프로젝트이기도 하다. 모놀리틱 블록체인과 달리, 모듈러 블록체인은 블록체인의 역할인 1) 연산 2) 시퀀싱 3) 세틀먼트 4) 데이터 가용성 5) 컨센서스를 분담하여 처리하는 네트워크를 의미한다:

• 연산 (Execution) - 트랜잭션을 다운로드 받아 실행한 후, 스테이트를 업데이트

• 시퀀싱 (Sequencing) - 사용자들의 트랜잭션을 모아 순서를 정하고 블록을 생성

• 세틀먼트 (Settlement) - 연산 레이어의 트랜잭션의 타당성을 사기 증명(fraud proof)이나 유효성 증명(validity proof)을 통해 검증

• 데이터 가용성 (Data Availability) - 연산 레이어의 트랜잭션 데이터를 저장하여, 항상 가용가능하도록 함

• 컨센서스 (Consensus) - 트랜잭션, 번들, 블록의 순서를 결정

  

Celestia는 이 중 데이터 가용성과 컨센서스만을 담당하는 코스모스 SDK 기반의 데이터 가용성 (Data Availability; DA) 레이어로, 소버린 롤업의 트랜잭션 데이터를 저장하는데 특화되어있는 블록체인이다. Celestia는 연산 과정을 수행하지 않으며, 오로지 데이터 저장만을 전문으로 한다. 연산 과정을 수행하지 않고, 데이터 가용성 샘플링 (Data Availability Sampling; DAS)을 통해 라이트노드들도 안전하게 블록을 복구할 수 있도록 하기 때문에, Ceslstia는 확장성이 높고, 안전한 DA 레이어이다. Celestia의 다양한 특징들을 살펴보자.

2.2 Decoupling Execution & Data Availability

Celestia는 다른 모놀리틱 블록체인과 달리 트랜잭션의 타당성을 검증하지 않으며, 연산 또한 수행하지 않는다. 트랜잭션의 검증과 연산은 롤업 네트워크에게 맡기며, Celestia는 오로지 데이터 가용성과 컨센서스에만 집중한다. Celestia는 코스모스 SDK 기반의 블록체인이며, 수수료에 따라 롤업의 트랜잭션, 배치(batch)의 순서를 결정한다.

트랜잭션 검증은 롤업 네트워크 노드들의 P2P 레이어에서 이루어진다. 롤업의 canonical state를 세틀먼트 레이어의 스마트 컨트랙트가 결정하는 스마트 컨트랙트 롤업과 달리, Celestia를 사용하는 소버린 롤업의 canonical state에 관해선 노드들이 로컬하게 결정하게되고, P2P 레이어를 통해 사기/유효성 증명을 . 롤업의 canonical state를 로컬하게 결정하는 것이 과연 안전한 것일까?

2.3 Ensuring Data Availability

2.3.1 Data Availabilty Problem (DAP)

여기서 데이터 가용성이 중요한 역할을 한다. 데이터 가용성이란 새로 생성되는 블록의 데이터에 접근 가능한지를 의미한다. 당신이 만약 A 롤업의 풀노드라고 가정하자. 당신은 Celestia의 보안이 안전한 이상, Celestia에 저장되어있는 A 롤업과 관련된 데이터에 모두 접근할 수 있기 때문에, 트랜잭션들의 타당성을 검증할 수 있고, 더 나아가 옵티미스틱 롤업의 경우 사기 증명을, zk 롤업의 경우 영지식 증명까지 생성해서 라이트 노드에게도 전달할 수 있다. 즉, 데이터 가용성이 보장된다면 롤업의 canonical state를 노드들이 로컬하게 결정해도 안전한 것이다.

하지만 여기서 만약 네트워크에, 타당하지 않은 트랜잭션이 누락된 채로 담겨있는 악의적인 블록이 생겼다고 가정하자 (즉, 데이터가 가용가능하지 않다). 소버린 롤업의 풀노드는 모든 데이터를 다운 받기 때문에, 이를 바로 감지할 수 있고, 이 블록을 받아들이지 않는다. 하지만, 라이트 노드는 블록 헤더만 다운로드 받기 때문에 이 블록이 잘못된 것인지 알 수 없고, 풀노드와 라이트노드가 각자 생각하는 canonical state는 달라지게 된다. 풀노드가 라이트노드에게 사기 증명을 생성해서 전달할 수도 없는데, 그 이유는 사기 증명은 트랜잭션 데이터로부터 생성할 수 있는데, 트랜잭션 데이터가 누락되어있기 때문에 사기 증명을 만들 수가 없는 것이다.

이를 데이터 가용성 문제 (Data Availability Problem; DAP)라고 하며, 라이트 노드가 보안의 위협을 받지 않도록 하기 위해 해결하는 것이 중요하다. Celestia는 DAP를 1) erasure coding과 2) 데이터 가용성 샘플링 (Data Availability Sampling; DAS)를 통해 해결한다. 두 가지 기능을 통해 Celestia에 저장된 트랜잭션 데이터는 항상 가용가능하게 되며, 라이트노드도 풀노드와 거의 동일한 보안 수준을 가질 수 있게 된다.

2.3.2 Erasure Coding

Erasure coding은 원본 블록 데이터에 여분의(redudant) 데이터를 추가해서 데이터를 확장하는 것이다. 데이터를 확장할 때는 아무런 데이터를 추가하는 것이 아니라, 확장된 데이터에서 일부만 알아도 원본 데이터를 복구할 수 있도록 한다. Celestia는 Reed-Solomon Codes를 활용하여 erasure coding을 수행한다.

Reed-Solomon codes는 실생활에서 CD, QR코드, 바코드에 실제로 사용되는 기술이다. 당신은 CD에 먼지나 손상이 있어도, QR 코드와 바코드의 일부가 가려져있어도 잘 작동하는 것을 경험한적이 있을 것이다. 이는 데이터의 일부가 손상되어도 원본을 복구할 수 있는 Reed-Solomon codes의 특징때문이다. Reed-Solomon codes를 적용하면 n개의 원본 데이터에 k개의 여분 데이터를 추가하면, 총 n+k개의 데이터 중 최대 k개의 데이터가 유실되어도 원본을 복구할 수 있다.

위의 그림은 Reed-Solomon codes가 어떻게 데이터를 확장하는지 간단하게 나타낸 것이다. 왼쪽과 같이 좌표계에 원본 데이터가 n(=4)개가 있다고 가정하자. 좌표계에서 n개의 점을 지나는 n-1(=3)차 함수는 유일하다. 원본 데이터를 통해 n-1(=3)차 함수를 도출해냈다면, 이제 그 함수 위에 k(=4)개의 임의의 점을 찍으면 된다. 따라서 총 n+k(=8)의 데이터 중 아무런 데이터 4개만 있어도 동일한 n-1(=3)차 함수를 구할 수 있고, 원본 데이터를 복구할 수 있는 것이다. 참고로, Reed-Solomon codes에는 추가적으로 mod 연산이 사용되며, 이는 데이터의 크기가 비약적으로 커지는 것을 방지한다.

Reed-Solmon codes는 데이터 중 일부가 누락되어도 원본을 복구할 수 있게 만들지만, 처음부터 데이터가 올바르게 확장되었는지는 보장하지 못한다. Celestia에서는 데이터가 올바르게 확장되었는지 보장하기 위해 사기 증명을 도입하여, 만약 악의적으로 데이터가 확장되었다면 사기 증명을 통해 이를 바로잡는다. 위의 예시는 가장 단순한 1d Reed-Solomon encoding인데, 이에 대한 사기 증명을 생성하기 위해선 O(n)에 해당하는 많은 **데이터가 필요하다. Celestia에서는 사기 증명에 필요한 데이터의 양을 줄이기 위해 아래와 같이 2d Reed-Solomon encoding을 사용하고, 이는 O(n^0.5)에 해당하는 데이터만 필요로 한다.

Source: Celestia

Celestia에서 원본 데이터는 k x k개의 청크들(chunks)로 나뉜 후에, 위 그림과 여러번의 Reed-Solomon encoding을 통해 2k x 2k로 확장된다. 확장된 데이터는 행마다 2k개의 머클 루트, 열마다 2k개의 머클 루트가 계산되며, 총 4k개의 머클루트는 다시 한 번 머클 트리를 통해 요약되어 최종 머클 루트를 생성한다. 이 머클 루트는 라이트노드가 데이터를 샘플링하는 과정에 활용된다.

2.3.3 Data Availability Sampling (DAS)

Celestia의 라이트 노드는 풀노드로부터 확장된 데이터의 일부를 요청하여 샘플링할 수 있다. 각 라이트 노드들은 2k x 2k의 데이터 중 일부를 다운로드받아 이것이 블록의 일부임을 머클 루트와 비교하여 확인한다. Erasure coding에 의하면 확장된 데이터 중 특정 기준 이상의 데이터가 모이면 원본을 복구할 수 있기 때문에, 네트워크의 라이트 노드들이 다운로드받은 데이터가 모이면 블록은 항상 가용가능하게 된다.

그렇다면 2k x 2k의 데이터 중 악의적인 블록 생성자가 얼만큼의 데이터를 숨겨야 원본 데이터가 복구 불가능할까? 정답은 최소 k+1개의 행(또는 열)에서 k+1개의 원소를 숨기면, 전체 데이터는 복구 불가능하다. 다시 말하면 총 (2k)^2의 데이터 중 (k+1)^2의 데이터가 누락되어있으면, 라이트 노드들이 샘플링을 해도 블록이 복구 불가능하다.

왜냐하면, 위의 그림과 같이 k+1개의 행에 k+1개의 원소가 누락되어있다고 가정하자. Celestia에선 데이터를 행, 열 각각 2배로 확장했는데, 첫 번째 행에 2k 데이터 중 k+1개가 누락되어있으니, 복구가 불가능하고, 두 번째, 세 번째, …, k+1 번째 행도 마찬가지로 절반 이상의 데이터가 누락되어있기 때문에 복구가 불가능하다. 이를 마찬가지로 열에도 적용해보면 전체 데이터를 복구 불가능하다는 결론이 나온다.

즉, 악의적인 블록 생성자가 라이트 노드들을 완벽히 속이기 위해선 최소 (k+1)^2개의 데이터를 숨겨야하는데, 이는 라이트 노드들의 DAS를 통해 쉽게 감지가 가능하다. 왜냐하면 라이트 노드들은 2k x 2k 데이터 청크들(chunks) 중 랜덤한 청크를 쿼리하는데, 라이트 노드가 누락된 데이터를 쿼리할 확률이 (k+1)^2/(2k)^2으로 매우 높기 때문이다. 만약 k=32이라고 가정하면, 이는 약 26.5%에 해당하는 확률이다. 따라서 여러 번의 쿼리를 통해 악의적인 블록임을 매우 높은 확률로 감지할 수 있다. 쿼리 횟수(n)에 따라 악의적인 블록임을 감지 못할 확률을 P(n)이라 할 때 계산된 확률은 아래와 같다:

• P(1) = 1-(0.265) = 73.4%

• P(3) = (0.734)^3 = 39.6%

• P(15) = (0.734)^15 = 0.97%

즉, k=32일 때 15번의 쿼리만 해도 99% 이상의 확률로 블록이 악의적이라는 것을 확인할 수 있다. 정리하면, Celestia의 가장 큰 특징은 항상 데이터가 가용가능하도록 하는 것이며, 이를 1) 2d Reed-Solomon encoding을 통해 데이터를 확장하고 2) 라이트 노드들이 확장된 데이터에서 데이터 가용성 샘플링을 하도록 해서 달성한다. 2d Reed-Solomon encoding을 통해 확장된 데이터에서 라이트 노드들이 샘플링한 청크가 일정 개수 이상 도달하면 블록은 안전하게 복구할 수 있고, 만약 악의적인 블록 생성자가 복구 불가능하도록 (k+1)^2개 이상의 데이터를 누락시키면, 풀노드뿐만 아니라 라이트 노드도 이를 쉽게 감지할 수 있다.

기존 블록체인에서 라이트 노드는 풀노드에게 보안을 전적으로 의존할 수 밖에 없는 것과 비교하면, Celestia에서 라이트 노드는 네트워크의 보안에 직접적으로 기여할 수 있다는게 가장 큰 특징이다. 만약 네트워크에 참여한 라이트 노드들이 많아진다면, 쿼리되는 데이터 청크도 많아질 것이고, 이는 Celestia 블록의 크기가 안전하게 커질 수 있다는 것을 의미한다. 기존 블록체인에서 블록의 크기가 커지면, 이는 풀노드에게 요구되는 최소 하드웨어 사양도 높아지기 때문에, 네트워크가 중앙화될 수 있다는 문제가 있었다. 하지만, Celestia에서는 라이트 노드의 수만 많아져도 블록의 크기가 커질 수 있고, 라이트 노드들이 낮은 하드웨어 사양으로도 DAS에 참여할 수 있기 때문에, 네트워크의 중앙화를 야기하지 않으며, 이는 Celestia의 가장 큰 특징 중 하나이다.

2.4 Cheap Data Fee

현재 이더리움 기반의 롤업 네트워크들은 트랜잭션 데이터를 calldata로 저장하는데, 이더리움의 작은 블록 공간 때문에 이는 굉장히 높은 데이터 저장 비용을 초래한다. 2023년 9월 기준으로 Arbitrum은 하루에 $20k-$60k, zkSync Era는 하루에 $50k-$70k의 비용을 지출할 만큼 데이터 저장으로 인해 지출되는 수수료가 어마어마하다. (곧 이더리움에 적용될 Cancun-Deneb 업그레이드는 EIP-4844을 통해 blob이라는 새로운 저장 공간을 추가하여, 롤업 네트워크에서 지출하는 데이터 저장 비용을 줄일 예정이다).

Celestia는 erasure coding과 DAS 덕분에 롤업 네트워크들에게 큰 데이터 저장 공간을 제공할 수 있다. 따라서 Celestia 위의 소버린 롤업들은 이더리움 기반의 롤업들과 비교해서 훨씬 더 저렴하게 트랜잭션 데이터를 저장할 수 있다. Celestia는 이더리움의 EIP-1559와 비슷한 메커니즘을 도입하여 데이터 저장 수수료를 산정하고 소각 메커니즘까지 도입할 예정이다.

2.5 Namespaced Merkle Trees (NMTs)

Celestia는 DA 레이어로서 수 많은 롤업 네트워크들의 데이터를 저장한다. 따라서 Celestia에는 다양한 롤업들의 트랜잭션 데이터가 섞여있다. 각 롤업들은 어떻게 그들에게 해당하는 트랜잭션 데이터를 불러올 수 있는 것일까? Celestia는 이를 위해 Namespaced Merkle Trees (NMTs)를 도입한다.

Source: Celestia

NMT는 namespace identifiers에 의해 정렬된 leafs로 이루어진 머클 트리로, 롤업들이 그들에게 해당되는 트랜잭션 데이터를 모두 불러왔다는 것을 증명할 수 있다. 예를 들어 위 그림과 같이 총 8개의 데이터 (D0-D7)가 있다고 가정하자. 각 데이터는 namepsace identifiers를 가지고 있다 (i.e., D0: 1, D4: 2). 이제 각 데이터에 해당하는 해시값인 노드(N0-N7)를 생성하고, 이를 활용해 머클 트리를 구성한다.

만약 namespace 2에 해당하는 롤업에서 모든 데이터를 불러오고 싶으면, Celestia는 D3, D4, D5, D6을 제공하고, 이것이 namespace 2에 해당하는 데이터의 전부라는 것을 증명하기 위해 N2, N8, N7을 제공한다. 그 롤업은 주어진 데이터와 노드를 가지고 머클 루트를 계산해 블록 헤더와 일치하는지 검증할 수 있다. 반면에, 만약 Celestia에서 D4, D5만 제공했다고 가정하자. 그러면, 머클 루트를 계산할 수 잇도록 N11과 N12,를 제공해야하는데, N11은 2-3, N12는 1-2로 각각 namespace 2에 해당하는 데이터가 포함된 노드이기 때문에, 그 롤업은 namespace 2에 해당하는 데이터를 덜 받았다고 확인할 수 있다. 즉, Celestia에 수 많은 롤업들의 데이터가 섞여있어도, 각 롤업들은 NMTs 덕분에 원하는 데이터만 불러올 수 있는 것이다.

2.6 Blobstream

Blobstream은 이더리움 기반의 롤업이 Celestia를 DA 레이어로 활용할 수 있도록 하는 기술이다. Blobstream을 사용하는 롤업은 그 형태가 validium과 유사하다. Validium은 이더리움 네트워크 기반의 L2 중 트랜잭션 데이터를 이더리움이 아닌 오프체인에 저장하는 확장성 솔루션을 의미한다.

Source: Celestia

위 그림과 같이 Blobstream을 사용하는 L2는 이더리움 네트워크를 세틀먼트 레이어로, Celestia를 DA 레이어로 사용된다. 세틀먼트와 DA 레이어가 분리되어있기 때문에, 실제로 Celestia에 저장된 데이터가 가용가능한지 이더리움 네트워크에서 검증하는 작업이 필요하고, 이는 이더리움 네트워크에 존재하는 Blobstream DA 컨트랙트가 수행한다. Celestia에 저장된 데이터는 DA attestation이라는 형태로 이더리움 네트워크의 Blobstream DA 컨트랙트에 전달된다.

DA attestation은 Celestia 밸리데이터들에 의해 서명된 L2 데이터의 머클 루트로, Celestia에서 데이터 가용가능하다는 것을 입증하는 데이터이다. Blobstream DA 컨트랙트는 Celestia로부터 받은 DA attestation이 2/3이상의 밸리데이터에게 서명되었는지 검증하고, Celestia에 관련 데이터가 가용���능하다는 것을 확인한��. 최근 Eclipse Mainnet이 이더리움을 세틀먼트 레이어로, Celestia를 DA 레이어로 활용하는 것을 공개하며 Blobstream을 사용하는 대표적인 예시가 되었다. Arbitrum의 롤업 프레임워크인 Arbitrum Orbit 또한 Blobstream을 통해 Celestia를 DA 레이어로 지원한다.

Source: Celestia

Blobstream은 orchestrator와 relayer, 두 가지 요소로 구성된다. Attestation이란 서명에 대한 요청(request)인데, Blobstream 모듈에서 data commitment가 생성되면, orchestrator는 이를 쿼리하여 서명하고, Blobstream P2P 네트워크로 보낸다. Relayer는 Celestia 풀노드로부터 attestation을, Blobstream P2P 네트워크로부터 서명된 attestation을 쿼리하고, 2/3 이상의 서명을 확인하게되면 타겟 EVM 체인의 Blobstream DA 컨트랙트로 전송하게 된다.

Blobstream에서는 이더리움에 존재하는 온체인 라이트 클라이언트가 Celestia의 데이터 루트 서명을 검증하기 때문에 비용이 많이 발생한다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 Succinct Labs는 Blobstream X를 개발했다. Blobstream X는 ZK 텐더민트 라이트 클라이언트를 개발하여 Celestia의 서명을 간단명료하게 검증할 수 있도록 하여 비용과 같은 각종 부담을 감소시킬 수 있다.

2.7 $TIA Tokenomics

Source: Celestia

2023년 9월, Celestia는 TIA 토큰을 공개했다. TIA의 총 공급은 1B개이며, 6%에 해당하는 60M개의 TIA 토큰이 제네시스 에어드랍에 사용될 예정이다. 초기 물량에 관한 토큰 분배 및 락업 일정은 위 그림과 같으며, TIA 토큰의 유틸리티는 아래와 같다:

• 블록 보상: Celestia는 Cosmos SDK 기반의 블록체인이기 때문에 TIA 토큰은 밸리데이터를 위한 블록 보상으로 사용된다.

• 데이터 저장 비용: 롤업 네트워크가 Celestia에 트랜잭션 데이터를 저장하기 위해 TIA 토큰을 지불한다. 더 많은 수수료가 지불될수록 우선적으로 블록에 포함된다.

• 롤업 토큰: 이더리움 기반의 롤업에서 ETH의 역할과 비슷하게, 셀레스티아 기반의 소버린 롤업들은 TIA를 기본 화폐로 사용할 수 있다.

• 거버넌스: TIA 토큰은 네트워크의 파라미터 결정 혹은 커뮤니티 풀에 대해서 거버넌스에 사용된다.

3. Ecosystem

Celestia는 이더리움 생태계 밖의 대표적인 모듈러 블록체인 프로젝트이기 때문에, 수 많은 프로젝트들이 Celestia를 DA 레이어로 활용한다.

3.1 Rollup

3.1.1 Manta Pacific

Manta Pacific은 Manta Network의 개발사 p0x Labs가 Caldera 및 OP Stack을 활용하여 만든 Celestia 기반의 EVM 롤업이다. Manta Pacific은 Universal Circuits 2.0을 도입하여 개발자들이 zk에 특화되어있는 언어를 배우지 않아도 쉽게 zk 어플리케이션들을 배포할 수 있도록 한다.

3.1.2 Eclipse Mainnet

Eclipse Mainnet은 세틀먼트 레이어로 이더리움을 사용하면서, DA 레이어로 Celestia를 사용하는 L2 네트워크로, Celestium의 대표적인 예시이다. Eclipse의 가장 흥미로운 점은, 실행 환경으로 EVM이 아닌 SolanaVM을 사용한다는 것이다. Eclipse Mainnet은 이더리움의 강력한 보안과 SolanaVM의 빠른 속도의 장점을 모두 누릴 수 있다.

3.2 Shared Sequencing Layer

공유 시퀀싱 레이어는 롤업 네트워크에서 트랜잭션을 정렬하는 과정인 시퀀싱을 아웃소싱해서 처리한다. 롤업 네트워크가 공유 시퀀싱 레이어를 사용하면 1) 검열 저항성 2) liveness 개선 3) 크로스 롤업 결합성(Composability) 등 다양한 장점이 있다.

3.2.1 Astria

Astria는 Celestia 생태계의 공유 시퀀싱 레이어이다. 시퀀서들은 CometBFT 합의 알고리즘을 따른다. Astira를 사용하는 롤업 네트워크는 두 종류의 완결성을 따를 수 있다. 첫 번째는 블록이 Celestia에 포함되기 전에 Astria Shared Sequencer로부터 받아오는 soft commitment가 있으며, 두 번째는 블록이 Celestia에 포함되고 나서 받아오는 hard commitment가 있다. Astria는 개발자들이 EVM 소버린 롤업을 쉽게 배포할 수 있도록 하는 Astria Development Cluster를 제공하기도 한다.

3.2.2 Fairblock Network

Fairblock Network는 pre-execution 프라이버시 솔루션을 활용하고, Celestia를 DA 레이어로 활용하는 공유 시퀀싱 레이어이다. Fairblock은 사용자들의 트랜잭션을 받아서 identity-based encryption (IBE)를 통해 암호화(encrypt)하고, 트랜잭션의 내용이 숨겨진 채로 정렬되기 때문에, 악의적인 MEV, 검열, 프론트 러닝 문제에 자유롭다는 장점이 있다. 밸리데이터 keyshares가 특정 기준(threshold) 이상 모이면 트랜잭션 내용을 공개할 수 있는 decryption key가 생성된다.

3.2.3 Radius

Radius는 Practical Verifiable Delay Encryption (PVDE) 및 ZKP를 활용하는 공유 시퀀싱 레이어이다. PVDE를 활용하여 사용자들의 트랜잭션을 암호화하고, 순서가 정렬된 후 이를 복호화함으로써 단일 시퀀서만 존재하여도 악의적인 검열 이슈를 해결할 수 있다.

3.3 RaaS

Rollup-as-a-Service는 개발자들이 쉽게 롤업 네트워크를 배포할 수 있도록 도와준다. 현재 수 많은 RaaS 프로젝트들이 Celestia를 DA 레이어의 옵션 중 하나로 제공하고 있다:

• Rollkit은 소버린 롤업을 위한 프레임워크로, ABCI-compatible 클라이언트 인터페이스를 제공한다는 것이 특징이다.

• OP Stack은 Optimism에 기반이 되는 오픈소스 기술 스택으로 이더리움 생태계에서 가장 널리 사용되는 롤업 프레임워크이지만, Celestia를 DA 레이어로 활용할 수 있다. OP-Stack을 기반으로한 RaaS 프로젝트인 Caldera도 마찬가지로 Celestia를 지원한다.

• Dymension은 Celestia를 DA레이어로 활용하는 Dymension Hub와 앱롤업(Rollapps)을 쉽게 배포할 수 있는 Dymension RDK를 제공한다.

• AltLayer는 롤업을 쉽게 배포할 수 있도록 하는 노코드 툴이다.

• Sovereign SDK는 zk 소버린 롤업을 쉽게 개발할 수 있도록 하는 프레임워크로, Celestia 위의 zk롤업을 지원한다.

• Arbitrum의 롤업 프레임워크인 Arbitrum Orbit은 DA 레이어로 Arbitrum One, Arbitrum Nova 이외에 Celestia를 지원한다.

3.4 Others

3.4.1 Osmosis

Osmosis는 코스모스 생태계의 가장 대표적인 DEX로, IBC 생태계의 유동성 허브이다. Osmosis는 코스모스를 넘어 Celestia 생태계에서도 다양한 기능을 제공할 것이다. Osmosis는 Celestia 기반 소버린 롤업에 크로스체인 유동성을 제공하고, 데이터 수수료를 추상화하여 TIA가 아닌 다른 토큰으로도 지불할 수 있도록 할 것이다.

3.4.2 Catalyst

Catalyst는 크로스체인 AMM 프로토콜로, 이더리움, 코스모스, Optimism, Eclipse 등 수 많은 네트워크에 존재하는 자산을 교환할 수 있도록 한다. Catalyst는 Celestia 기반의 롤업들의 쉬운 크로스체인 스왑을 지원할 예정이다.

4. Final Thoughts

이더리움에 종속된 스마트 컨트랙트 롤업이 만연한 상황에서, Celestia는 소버린 롤업들에게 consensus와 DA 서비스만 제공하여, 롤업도 주권을 가질 수 있도록 한다. 결국 블록체인은 참여자들의 소셜 컨센서스를 프로토콜화한 것일 뿐, 가장 중요한 것은 소셜 컨센서스이다. 기존 스마트 컨트랙트 롤업에선 세틀먼트 레이어의 소셜 컨센서스에 종속될 수 밖에 없다는 단점이 있었다면, 소버린 롤업은 L2임에도 불구하고 독자적인 소셜 컨센서스를 이룰 수 있다. 2019년에 LazyLedger 백서로부터 시작한 Celestia, 안전하고 높은 확장성의 데이터 공간을 제공하여 소버린 롤업이라는 새로운 지평을 열길 희망한다.

이 글의 비주얼을 제공해주신 Kate에게 감사의 말씀을 전합니다.