Metis, 최초의 탈중앙화된 레이어 2

Key Takeaways

• 오늘날 대부분의 L2는 기능의 일부를 프로토콜에 의존하고 있으며, 각 프로토콜들은 탈중앙화를 실현하기 위해 노력하고 있다.

• Metis는 최근 탈중앙 시퀀서를 달성한 L2 블록체인이다. 이 외에도 Metis는 Memolab를 데이터 가용성 솔루션으로 활용하여 사용자에게 저렴한 가스비를 제공하고 있다. 앞으로는 EigenDA로의 데이터 가용성 솔루션 전환, 그리고 하이브리드 롤업의 구현 등이 로드맵 상에 포함되어 있다.

• 또한, Metis는 시퀀서뿐만 아니라 거버넌스 측면에서도 탈중앙화를 강조해오고 있다.

1. 서론

비탈릭 부테린의 ‘롤업 중심의 로드맵’ 이 발표되면서 2023년부터 이더리움을 중심으로 한 모듈러 진영, 특히 롤업 솔루션들이 지대한 주목을 받아왔다. L2beat 데이터에 따르면 모든 L2 네트워크에서 발생하고 있는 일일 트랜잭션의 총합은 대략 천 만개 이상을 유지하고 있다. 이는 이더리움에서 발생하는 트랜잭션의 10배에 달하는 수치이다. 현재 롤업 솔루션들 상에서 메인넷으로 운영중인 프로젝트는 47개로, 4월 5일 기준 이들의 Total Value Locked (TVL) 총합은 $37.22B에 달할만큼 규모가 크다. 출시예정인 34개의 프로젝트를 포함한다면, 앞으로 롤업 생태계는 더욱 확장될 것으로 기대된다.

본 글에서는 롤업과 시퀀서에 대해서 전반적으로 살펴보고 L2 프로젝트들 중에서 최초로 탈중앙 시퀀서를 달성한 Metis에 대해 알아본다.

2. 롤업과 시퀀서

2.1 롤업의 기본 개념

롤업은 이더리움이 가지고 있는 보안성을 활용하고, 저렴한 비용으로 매우 빠른 거래 실행에 초점을 맞춘 하나의 체인이다. 롤업의 동작 방식을 살펴보면 - 오프체인인 레이어 2 체인에서 트랜잭션을 실행하고, 증명을 생성하며, 트랜잭션 데이터를 압축하여 이더리움인 레이어 1 체인으로 커밋한다. 커밋된 데이터는 이더리움에 있는 롤업 스마트 컨트랙트에 의해 유효성이 검증된다.

오프체인에서 발생한 트랜잭션의 무결성을 보장하기 위해서는 사기 증명(fraud proof) 또는 유효성 증명(validity proof)이 있다. 옵티미스틱 롤업의 경우, 최소 한 명 이상의 정직한 주체가 트랜잭션의 무결성을 보장하기 위해 사기 증명의 방식을 활용한다. 반면, 영지식 증명 롤업은 오프체인에서 트랜잭션의 유효성을 실행하고 업데이트된 상태 데이터를 증명과 함께 온체인에 제출하는 데 영지식 증명(ZKP)을 사용한다.

옵티미스틱 롤업은 오프체인에서의 연산이 정직하게 수행되었다는 가정아래 작동된다. 때문에 온체인(i.e., 이더리움) 상에서 온전히 완결되기 위해서는 분쟁 기간이 존재하며 사용자는 자산 인출하기 위해서는 분쟁 기간을 기다려야만한다. 반면, 영지식 증명 롤업은 ZKP를 통해 유효성을 증명할 수 있기 때문에 즉시 완결성을 제공하여 자산 인출이 비교적 빠른편이다. 다만, ZKP를 생성하는데 있어서 비용이 많이 들기때문에 비용과 시간을 줄이기 위해 많은 노력들을 하고있다.

오프체인 연산의 유효성 혹은 결과를 입증하기 위해서는 트랜잭션 데이터를 가용한 곳에 저장하는 곳이 중요한데, 이를 데이터 가용성 솔루션이라고 한다. 롤업의 경우, 이더리움을 데이터 가용성 솔루션으로 활용하기 때문에 6.4분 간격으로 이더리움이 보유하고 있는 대략 100만명의 검증자들에게 확인 받는 것과 같은 의미이다. 이더리움에 데이터를 저장하는데 필요한 비용을 감소시키기위해 Celestia, Avail, EigenDA와 같은 데이터 가용성 솔루션 프로젝트들이 등장하였고, 이더리움이 아닌 타 데이터 가용성 솔루션을 사용하는 경우에는 롤업이 아닌 옵티미움(Optimium)으로 구분한다.

따라서, 미래의 롤업 형태는 마치 코스모스 앱체인 생태계와 유사한 형태처럼 보일 수 있겠지만 자체적으로 검증인 구조를 모두 설계해야하는 코스모스 계열의 앱체인과는 달리 롤업은 이더리움의 보안성과 탈중앙성을 누릴 수 있다는 장점이 있다.

2.2 시퀀서의 동작 방식

시퀀서는 롤업이 트랜잭션을 처리하고 온체인 상에 올리는 과정 중에서, 사용자로부터 L2 오프체인에서 발생한 트랜잭션 데이터들을 받아 일괄 처리하고 압축하여 이더리움으로 커밋하는 중요한 역할을 맡고있다. 프로토콜마다 시퀀서에 대한 정의는 다른 경우가 있어 시퀀서의 역할을 1) 트랜잭션을 받아 처리하는 과정, 그리고 2)이더리움으로 커밋하는 제출하는 과정으로 분리하여 시퀀서와 제안자라고 하는 주체를 따로 분류하기도 하지만, 현재 대부분의 롤업 시스템들은 이 두 과정을 하나의 주체(i.e., 시퀀서)가 수행하고있다.

시퀀서는 트랜잭션들을 압축하는 과정에서 트랜잭션을 이더리움으로 커밋하기 위한 비용을 줄이는 이점이 있기에, 사용자는 시퀀서를 믿고 사용할 수 밖에 없다. 그리고 지금까지 이 시퀀서는 일반적으로 프로토콜에서 운영하는 중앙 집중식 서비스로 구현되어왔다. 즉, 이는 롤업 트랜잭션의 실행과 순서 정렬을 담당하는 주체가 한 곳(i.e., 단일 장애 실패지점)이라는 것을 의미하고, L2 상에서 발생하는 트랜잭션에 대해 MEV를 독점하거나 검열을 할 수 있다는 가능성이 있다는 뜻이다. 이 시퀀서가 악의적인 행위를 하거나 중단될 경우 등을 대비하여 사용자가 시퀀서를 거치지 않고 트랜잭션을 L1으로 강제로 포함시킬 수 있는 이스케이프 해치(Escape hatch) 기능을 두고있긴하지만 이는 미봉책일 뿐, 근본적으로 이러한 위험을 제거하는 대안책이라고 할 수는 없다.

이처럼, 시퀀서는 상당히 중요한 부분을 담당하고 있기 때문에 이러한 역할을 여러 노드로 나누어 각각 롤업 트랜잭션을 커밋할 수 있도록 하는 탈중앙 시퀀서가 제안되었다. 단, 여느 탈중앙화 프로토콜을 설계하는 것과 마찬가지로, 탈중앙 시퀀서 역시 기술적으로 롤업의 성능을 헤치지 않으면서 인센티브의 균형도 잘 설계해야하므로 현재 이와 관련하여 다양한 연구가 활발히 진행되고 있는 상태이다.

3. 롤업 솔루션들의 탈중앙화를 향한 여정

3.1 L2의 보안성을 평가하기 위한 프레임워크

3.1.1 비탈릭 부테린이 제안한 스테이지 프레임워크

2022년 11월 비탈릭 부테린은 롤업 생태계가 더욱 분산 서비스 형태로 나아갈 수 있도록 기술을 표준화하고 롤업이 달성해야할 마일스톤을 제안했다. 이 마일스톤은 롤업을 평가할 수 있는 여러 항목들을 나열하고, 보조 바퀴(training wheels)에 비유하여 세 가지 스테이지로 분류했다. 비탈릭이 제시한 스테이지 구성은 아래와 같다:

• Stage 0: Full Training Wheels - 오늘날 대부분의 롤업들은 이 단계에 속해있다. L1에 게시된 트랜잭션 데이터에서 상태를 재구성할 수 있는 소스를 사용할 수 있는 일종의 소프트웨어가 존재하여 상태 루트를 제안된 상태와 비교하는 데 사용할 수 있다.

• Stage 1: Limited Training Wheels - 이 단계에서는, 각 롤업이 특정 스마트 계약에 의해 일부 관리되는 것을 의미한다. 이 단계는 증명 시스템이 구현되어 있어야하며, 증명 시스템에 문제가 발생할 경우, 멀티시그 기반으로 구성된 보안위원회가 개입할 수 있다. 보안위원회의 존재로 롤업은 안전할 수 있겠지만 잠재적인 위험도 있어 완전한 탈중앙화는 아니다.

• Stage 2: No Training Wheels - 이 단계는 롤업이 스마트 컨트랙트에 의해 완전히 관리되는 경우를 의미한다. 이 시점에서 증명 시스템은 누구나 참여할 수 있어야하며, 보안위원회는 최소한의 보안을 위해 버그가 발생했을 때만 활성화된다.

비탈릭이 제안한 프레임워크에서는 롤업이 스마트 계약 자체에 의존하는 것이 아니라, 롤업을 관리하고 운영하는 주체에 얼마나 의존하는지에 따라 각 스테이지를 분류하고 있다. 이 분류에서 각 스테이지의 숫자가 높아질수록, 해당 롤업은 보안성과 탈중앙성 측면에서 더 많은 이점을 획득하고 있다고 볼 수 있다.

3.1.2 L2beat이 제안한 스테이지 프레임워크

Source: L2beat

L2beat은 비탈릭이 제안한 스테이지 프레임워크를 5가지 항목으로 세분화하였다:

1. State Validation - 오프체인에서 발생한 트랜잭션에 대한 무결성을 어떻게 입증하는지에 따른 분류이다. zk롤업들의 경우 이를 ZKP(i.e., zk-SNARKs, zk-STARKs)을 통해 증명할 수 있기 때문에 매우 안전하다. 옵티미스틱 롤업들의 경우 최소 한 명 이상의 정직한 주체가 사기증명의 방식을 통해 이를 입증하는데, 아직 사기증명 시스템이 제대로 도입되지 않은 네트워크들도 많다.

2. Data Availability - 연산에 사용한 트랜잭션 데이터를 어디에 저장하는지에 따른 분류이다. 이더리움 온체인(On chain)에 저장할 경우 가장 안전하다. External (DAC)의 경우 일명 Data Availability Committee라고 불리는 여러 주체들이 트랜잭션 데이터를 함께 오프체인에서 관리하며, Optimistic (MEMO)의 경우 Metis에서 사용되는 방식인데, 트랜잭션 데이터가 탈중앙 스토리지 네트워크에서 관리된다.

3. Exit windows - 롤업 네트워크들은 이더리움 네트워크에 스마트 컨트랙트를 두고 있는데, 이 스마트 컨트랙트가 업그레이드 가능한지에 대한 분류이다. 업그레이드가 아예 불가능하다는 것은 코드가 불변이라는 뜻으로 가장 안전하며, 대게 업그레이드 결정 후 몇 일간 지연시간을 두는 경우가 많다 - 최악의 경우 아무런 승인 없이 중앙화된 주체가 롤업 컨트랙트를 업그레이드할 수 있는 경우도 있다. 이는 중앙화된 주체가 마음만 먹으면 사용자들의 자금을 다 탈취할 수도 있는 것이다 (물론 그럴 가능성이 매우 희박하겠지만).

4. Sequencer Failure - 시퀀서는 롤업 네트워크에서 사용자들의 트랜잭션의 순서를 결정하는 주체로, 본 항목은 만약 모든 시퀀서가 오프라인이거나 검열을 할 경우 대처 방법에 대한 분류이다. 시퀀서에 장애가 발생하면 트랜잭션 처리를 어떻게 할 수 있는지에 따라 Self sequence, Force via L1, Enqueue via L1 으로 구분한다. No mechanism인 경우에는 시퀀서가 오프라인이거나 검열을 할 경우 사용자는 대처할 수 없다.

5. Proposer Failure - 제안자는 롤업 네트워크의 상태(zk롤업의 경우 까지)를 이더리움 네트워크에 제출하는 주체로, 본 항목은 제안자가 오프라인일 경우 대처 방법에 대한 분류이다. Propose blocks는 일정 시간이 지난 후 누구나 제안자가 될 수 있도록 하는 것이며, Escape hatch (MP)는 사용자가 머클 증명을 제출함으로써 그들의 자산을 안전하게 출금할 수 있는 것이기 때문에 둘 다 매우 안전한 방법이다. Escape hatch (ZK)의 경우 사용자가 ZKP를 제출해야하는데, 이는 개인이 실행하기엔 꽤 어려운 작업이며, Propose blocks (ZK)의 경우 ZKP 생성에 더해 노드까지 실행해야된다는 어려운 점이 있다. 여기서도 마찬가지로 최악의 경우는 No mechanism으로, 제안자가 다운되면 모든 사용자들의 자산이 동결된다.

위 표는 각 프로토콜들이 지니고있는 위험도(risk)를 보여준다. 여기서 노란색 표시는 약간의 위험성을, 빨간색으로 표시된 부분은 해당 프로젝트가 아직 개발 중이거나 프로젝트에 의존하고 있음을 의미한다. 현재 상위 10개의 L2 프로토콜들을 확인해본 결과, 아직까지 프레임워크의 5가지 요소를 모두 충족하는 롤업은 존재하지 않는다.

지금까지 롤업 솔루션의 보안성과 탈중앙성을 평가하기 위해 비탈릭이 제안한 프레임워크와 L2beat가 제안한 프레임워크를 간단히 살펴보았다. 일각에서는 프로토콜들의 스택이 고도화됨에 따라 롤업의 성숙도를 평가하는 프레임워크의 기준 역시 높아져야 한다는 의견이 제기되고 있는 만큼, 앞으로 L2 프로젝트들은 프로토콜에 의존했던 부분들을 점차 제거해나가는 방향으로 발전할 것으로 예상된다 - 실제로, Arbitrum의 경우, 2023년 8월, BOLD(Bounded Liquidity Dealy)라 불리는 Dispute Protocol을 공개하였다 - BOLD는 누구나 챌린지시스템에 참여할 수 있으며 무허가(Permissionless) 검증을 가능하게 한다. Optimism은 2023년 10월, Cannon 이라 불리는 Fault Proof System의 테스트넷을 출시했으며, Manta Pacific은 향후에 시퀀싱 네트워크에 대한 참여권을 판매할 계획이다. 최근, Mantle은 기존 OVM 코드베이스를 기반으로 구축된 아키텍처를 OP Stack 기반의 Bedrcock 아키텍처로 전환하는 Tectonic Upgrade를 진행했는데, Metis 또한 기존에 사용중이던 데이터 가용성 솔루션을 Memolabs에서 Ethereum으로 전환하려는 제안과, 시퀀서를 탈중앙화하려는 거버넌스 제안이 최근 통과되었다.

Source: Vaneck

3.2 시퀀서를 탈중앙화하기 위한 노력들

탈중앙 시퀀서는 모든 롤업들이 해결하고자 하는 공동의 문제로, 각자의 로드맵 중 일부로 포함되어 있다. 하지만, 프로토콜 입장에서는 성능 향상이나 비용 절감 등의 이슈보다 굳이 우선순위를 높게 둘 이유가 없어, 아직까지는 시퀀서가 단일로 운영되는 경우가 많다. 언제 해결될지 모르는 이러한 시퀀서의 중앙화 문제를 해결하기 위해 공유 시퀀서 프로젝트들이 등장하기에 이르렀다. 공유 시퀀서는 L2와 L1의 중간에 위치한 하나의 네트워크(또는 레이어)로, 롤업 간에 공유되는 시퀀서들의 집합이다.

공유 시퀀서는 단일 시퀀서가 가지고 있던 MEV, 트랜잭션 검열, 단일 장애 지점과 같은 이슈들을 해결한다. 뿐만 아니라 프로토콜 입장에서 롤업 유지 비용을 감소시키고, 같은 공유 시퀀서들끼리 롤업을 공유함으로써 나오는 상호작용성을 이점으로 누릴 수 있다. 대표적인 공유 시퀀서로는 Espresso, Radius, Astria 등이 있다.

• Espresso: Espresso는 Hotshot 컨센서스 기반으로 공유 시퀀싱 레이어와 Tiramisu라고 하는 데이터 가용성 레이어를 개발하고 있다. Hotshot 컨센서스는 HotStuff 컨센서스 기반으로, 지분 증명과 VRF(Verifiable random function) committee election을 추가하였다. 높은 처리량과 빠른 최종성(finality)을 달성하며 다수의 노드로 확장 가능하도록 하는 것을 목표로 한다. 또한, 이더리움과 동일한 보안을 달성하기 위해 이더리움 리스테이킹 프로토콜인 EigenLayer를 활용한다는 특징을 갖는다.

• Radius: Radius는 MEV와 트랜잭션에 대한 검열의 필요성을 제거하면서 롤업에 대한 경제적 가치를 창출하도록 설계된 공유 시퀀싱 레이어이다. 고급 암호화 및 ZK 기반 체계인 PVDE(Practical Verifiable Delay Encryption)를 사용하는 암호화된 멤풀을 통해, 트랜잭션 주문 프로세스를 신뢰할 수 없게 하여 중앙화된 시퀀서가 트랜잭션을 프론트런닝, 샌드위치 어택, 검열하는 것을 방지한다.

• Astria: ****Astria는 Celestia 생태계를 기반으로 한 공유 시퀀싱 레이어이다. Astria는 일련의 트랜잭션에 대한 합의를 도출하는 과정을 기존의 텐더민트 코어를 개편한 cometBFT를 활용하는 것이 특징이다.

이러한 공유 시퀀싱 프로젝트들 외에 프로토콜 자체의 솔루션을 통해 중앙화된 시퀀서가 가지는 위험을 해소하려는 프로토콜이 있는데, Arbitrum은 FCFS(First-Come-First-Serve) 방식의 시퀀싱 정책을 통해 악의적인 MEV 추출을 막는다. 그리고 시퀀서 자체의 탈중앙화 관점에서는 아래에서 살펴볼 Metis가 있다. Metis는 앞서 언급한 것 처럼, 현존하는 L2 중에서는 탈중앙 시퀀서에 대해 가장 실질적으로 노력을 많이 하고 있는 프로토콜이다.

4. Metis, 탈중앙 시퀀서의 선구자

4.1 Metis 개요

L2는 이더리움의 확장성 문제를 해결하기 위해 등장하였으며, 여러 롤업 프로젝트들의 출시를 통해 확장성이 개선되었다. 이들 중 Metis는 단순히 확장성을 개선하는 데 그치지 않고 사용자 경험성과 탈중앙화에도 초점을 맞춰 개발하고 있다. Metis는 1)수수료가 가장 저렴한 L2, 2)최초로 탈중앙 시퀀싱을 적용한 L2, 3)하이브리드 롤업과 같은 다양한 접근으로 L2 기술을 선도하고 있다. Metis는 활발한 거버넌스를 중심으로 생태계를 확장하고 있다. 비영리 단체로 운영되고있는 Metis 재단은 생태계의 운영과 성장을 돕는 Decentralization Coordinnators (DC)로 구성되어있으며, 현재 Metis의 초기 창업자들 6명으로 구성되어있다. 향후 추가적인 DC 멤버의 선출 과정도 협력사들의 추천과 투표를 통해 이루어질 예정이다. Metis는 거버넌스와 탈중앙화를 핵심으로 발전해나아가며, 사용자에게 투명성과 신뢰성을 제공하기위해 노력하고 있다.

4.2 아키텍처

4.2.1 Metis VM (MVM)

Metis는 Optimism의 OVM을 포크하여 만들어졌다. 그러나 Optimism이 OVM 2.0을 발표하면서 개발 로드맵이 Metis가 추구하는 방향과 다소 달라졌고, 이에 Metis는 OVM 코드에 일부 수정을 가하여 Metis Virtual Machine (MVM)이라는 독자적인 VM을 구축하였다. MVM은 EVM 호환성을 제공하여 이더리움 dApp이 쉽게 온보딩할 수 있는 환경을 제공하며, 실행과 스토리지 모듈을 별도로 분리하여 IPFS클러스터 기술을 활용함으로써 확장성을 제공한다는 점이 가장 큰 특징이다.

4.2.2 Actors

Metis의 전체적인 구조를 이해하기 위해서는, 우선 트랜잭션을 처리하는 일련의 과정에 대해 어떤 Actor들이 관여하는 지에 대해 먼저 살펴볼 필요가 있다 - 참고로 아래에 소개된 Sequencer, Verifier, Block Producer는 Metis의 Peer Network를 이루고 있는 주요 역할군이다.

• Users: Metis의 사용자들로, RPC 노드를 통해 트랜잭션을 전송한다.

• Block Producer: 사용자의 트랜잭션을 수집하여 블록을 생성하고 이를 Peer Network에 전파한다.

• Memolab: Metis의 데이터 가용성 솔루션으로, Metis의 트랜잭션 데이터를 저장한다.

• Sequencer: Peer Network로부터 다운로드 받은 블록과 관련된 정보를 L1과 Memolabs에 제공한다.

• Verifier: Sequencer가 L1에 제출한 정보의 유효성을 검증한다.

• L1 Contracts: 이더리움 위에 배포된 스마트 계약으로, Metis와 상호작용하기 위해 존재하며 Metis에서 실행된 트랜잭션들과 정렬된 리스트를 저장하는 역할을 한다. OVM 코드를 기반으로 하고 있기 때문에 State Commitment Chain (SCC)와 Cannonical Transaction Chain (CTC) 등을 포함하고 있다 - CTC는 사용자들로부터 제출된 tx 데이터가 저장되는 컨트랙트며, SCC는 그 트랜잭션으로 인해 변경된 스테이트 루트의 값이 저장되는 컨트랙트이다. 옵티미스틱 L2에선 Verifier가 SCC와 CTC에 저장된 값을 보고 유효성을 검증할 수 있다.

• Governance Protocol: 이더리움 네트워크 상의 스마트 컨트랙트로, 분쟁 과정과 같은 다양한 상황에 개입하는 거버넌스 프로토콜이다.

이러한 Actor들은 Metis 네트워크에서 각각 중요한 역할을 수행하며, 이들의 상호작용을 통해 네트워크가 원활하게 운영된다.

4.2.3 Transaction Flow

사용자가 트랜잭션을 제출하는 과정에서 발생하는 일련의 단계를 상세하게 설명하면 다음과 같다:

1. User가 RPC를 통해 Block Producer에게 트랜잭션을 전송한다.

2. Block Producer는 Metis의 블록을 생성하고, 해당 블록을 Peer Network에 전파한다. Metis의 블록이 생성되면 User의 트랜잭션은 소프트하게 컨펌되어 빠른 완결성을 경험할 수 있다.

3. Sequencer는 Peer Network로부터 트랜잭션 데이터를 다운로드 받고 Merkle Tree Transaction Batch Root (MTTBR)과 Merkle Tree State Root (MTSR)을 계산한다. MTTBR는 트랜잭션 리스트에 대한 정보를 담고 있으며, MTSR은 트랜잭션로 인해 변경된 상태(state)에 대한 정보를 담고 있다.

4. Sequencer는 트랜잭션 데이터를 Memolabs에 제출하고, 계산된 MTTBR과 MTSR을 L1에 제출한다.

5. Verifier는 Memolabs로부터 트랜잭션 데이터를 다운로드 받고, 만약 Memolabs가 가용가능하지 않을 경우 Peer Network로부터 트랜잭션 데이터를 다운로드한다.

6. Verifeir는 다운로드 받은 트랜잭션 데이터를 통해 자체적으로 MTTBR 및 MTSR을 계산하고, 이전에 Sequencer가 L1에 제출한 값들과 비교하여 유효성을 검증한다.

7. 만약 두 값이 동일하면 트랜잭션은 완전히 완결되며, 동일하지 않다면 옵티미스틱 롤업의 챌린지 방식 등을 통해 분쟁을 조정한다.

Metis가 (아래에서 살펴볼) 탈중앙 시퀀서를 도입함으로써, 기존 시퀀서의 장애나 악의적 행동으로 인한 네트워크의 위험이 크게 감소했다. 그럼에도 불구하고 만약 시퀀서에 문제가 생겨 사용자의 트랜잭션이 Metis에 포함되지 않는 문제가 발생할 경우, L2 사용자는 CTC 컨트랙트로 트랜잭션을 직접 제출하는 ‘forced inclusion’ 기능을 사용할 수 있다. 이러한 메커니즘은 Metis 네트워크가 높은 수준의 탈중앙화와 안정성을 유지할 수 있게 돕는다.

4.3 Metis의 주요 특징

4.3.1 탈중앙 시퀀서

Source: Ethresearch

Metis는 탈중앙 시퀀싱을 실현하기 위해 Tendermint Consensus, Threshold Signature Scheme (TSS), Multi Party Computation (MPC), Libp2p, L2 Geth 등의 기술을 활용한다. 이러한 기술들을 활용함으로써, Metis는 탈중앙화된 시퀀싱을 통해 네트워크의 안정성과 투명성을 높이며, 사용자에게 더욱 신뢰할 수 있는 서비스를 제공할 수 있게 한다.

Source: Tendermint

시퀀서가 여럿 존재하는 환경에서는 특정 시점에서 블록을 생성할 시퀀서를 정하는 것과 타당한 블록에 합의하는 것이 중요한데, 이는 Tendermint Consensus가 담당한다. Tendermint는 Cosmos SDK에서 주로 활용되는 컨센서스로, PBFT 합의 알고리즘에 기반을 두고있다. 이 컨센서스 알고리즘은 Propose-Prevote-Precommit-Commit 네 단계로 구성되어있는데, 가장 큰 특징은 2/3 이상의 합의 과정을 두 번 (Prevote & Precommit) 거치는 것이다. 만약 모든 노드들이 통신을 정상적으로 할 수 있는 동기 네트워크에선 한 번의 합의 과정만 거쳐도 크게 문제가 없겠지만, 통신의 여부가 불확실한 비동기 네트워크에선 두 번 이상의 합의 과정을 거쳐야 안전하다.

블록을 생성할 수 있는 권한은 시퀀서의 보팅 파워(voting power)에 비례하여 결정된다. Metis의 시퀀서들은 사용자로부터 트랜잭션을 받아, Tendermint 합의 알고리즘에 따라 자신의 차례가 되면 블록을 생성하고 전파한다. 다만 악의적인 시퀀서가 독단적으로 잘못된 블록을 L1에 제출하는 것을 막기 위해 Metis는 MPC를 활용한다. 즉, 다수의 시퀀서가 해당 블록이 타당하다고 서명을 하여 어느 수준 이상의 서명이 완료되면 블록은 L1에 제출된다.

2024년 3월 14일부터 메인넷에 적용된 Metis의 탈중앙 시퀀서 시스템은 시퀀서 노드와 유동성 스테이킹 프로토콜을 페어링하는 것이다. 초기 시퀀서 노드는 Metis Foundation이 관리하고 있으며, 시퀀서 노드와 짝을 이루는 유동성 스테이킹 프로토콜은 Artemis Finance와 Enki Protocol 이다. Metis 네트워크에서 시퀀서 또는 유동성 스테이킹 프로토콜로 참여하고자 하는 경우, 거버넌스 제안을 통과해야만 한다. 현재 Metis 포럼에는 20개가 넘는 제안이 올라와 있으며, 시간이 지남에 따라 더 많은 시퀀서와 유동성 스테이킹 프로토콜의 참여로 시스템은 점진적으로 탈중앙화될 예정이다. 탈중앙 시퀀서 시스템의 도입을 통한 Metis의 궁극적인 목표는 단순히 시퀀서를 분산하는 것 뿐만 아니라 시퀀싱에서 발생하는 수익을 공유하여 시퀀서 노드 운영자, 빌더 및 사용자를 위한 공생 환경을 달성하는 것이다.

4.3.2 Memolabs 역할

Memolabs에는 총 3가지 역할군이 존재한다:

• User: 적절한 스토리지 노드 프로바이더를 선택하여 수수료를 지급하고, 원하는 데이터를 Memolabs에 저장한다.

• Provider: 이는 사용자에게 수수료를 받고 해당하는 데이터를 저장하는 역할을 수행한다.

• Keeper: User가 적절한 Provider를 찾을 수 있도록 매칭해주며, Provider가 실제로 데이터를 잘 저장하고 있는지 감시하는 역할을 한다.

User는 저장 방식을 선택하고, Keeper는 사용자에게 적합한 저장 노드를 찾으며, Provider는 사용자를 위한 저장 노드로서 데이터를 저장한다. 세 역할군은 서로 상호작용하며 데이터 저장의 보안을 보장한다.

Metis의 트랜잭션 데이터는 원한다면 언제든지 이더리움 온체인으로 불러올 수 있게 한다. 만약 시퀀서가 Memolabs에 트랜잭션 데이터를 제출하지 않아 데이터가 가용하지 않은 상황이 오면, Verifier는 Peer Network에서 해당 트랜잭션 데이터를 이더리움 온체인에 제출될 수 있도록 한다. 즉, Memolabs가 정상적으로 작동하지 않을 경우를 대비하여 시퀀서는 단 하나의 정직한 Verifier가 있는 한 데이터 가용성은 보장된다. 네트워크가 동작하는 데에 있어서 문제를 일으킨 Actor들은 지분이 슬래싱당하며, 다음 트랜잭션 사이클에서 참여가 제한된다.

MemoLabs를 활용하는 Metis는 이더리움에 데이터 가용성을 저장하는 것보다 저렴하며 데이터 가용성과 보안을 지원한다. Metis는 가까운 시일 내에 이더리움의 탈중앙성과 보안을 그대로 활용할 수 있는 EigenDA로 전환할 계획이다.

4.3.3 하이브리드 롤업을 향한 로드맵

Metis의 로드맵에는 하이브리드 롤업(Hybrid Rollups)이 포함되어 있다. 하이브리드 롤업이란 옵티미스틱 롤업과 영지식 증명 롤업 방식의 장점만을 조합하여 합친 것으로, 옵티미스틱 롤업의 출금 지연 문제를 해결하는 데 도움이 된다. 하이브리드 롤업은 기본적으로 사기 증명을 사용하고, 악의적인 스테이트 루트가 발견될 경우 이를 증명하기 위해 ZKP를 활용하여 분쟁 기간을 단축할 수 있다. 대표적으로 Layer N, Kroma, Morph 등의 L2 네트워크들이 본 방식을 채택하고 있다.

ZKM은 Metis 재단에서 출시한 ZKP 개발 프로젝트로, zkMIPS를 개발하고 있다. zkMIPS는 MIPS에 ZK를 추가한 것을 의미하는 용어이다. MIPS는 Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages의 약어로, 마이크로프로세서 아키텍처를 지칭한다. 이 아키텍처를 위해 작성된 코드는 최적화에 이상적인 소수의 다양한 명령어로 컴파일된다. zkMIPS는 ZKP를 쉽게 구현할 수 있도록 설계된 zkVM을 활용하며, Metis 아키텍처와 zkMIPS의 결합을 통해 하이브리드 롤업 시스템 구축을 위해 노력하고 있다.

4.4 Metis 생태계

4.4.1 Community Ecosystem Governance (CEG)

탈중앙성을 강조하는 Metis답게, Metis는 거버넌스에서도 탈중앙성을 중요시 하고있다. CEG는 METIS 토큰 홀더라면 누구나 참여할 수 있는 탈중앙 보팅 프레임워크이다. 현재는 어떤 프로젝트들이 Metis 생태계와 파트너십을 맺을 수 있을지 커뮤니티에서 검증하는 것이 주 목표이며, 미래에는 Metis 생태계의 전반적인 것들 (정책, 펀딩) 등에 대한 거버넌스 투표로 확장할 예정이다.

Metis에 쉽게 온보딩하고 긴밀하게 협업하고 싶은 프로젝트는 거버넌스 포럼에 제안을 올릴 수 있고, Metis 커뮤니티는 이에 대해 논의하여, 투표 플랫폼인 Snapshot에서 실제 투표를 진행할지 말지 결정한다. Snapshot 투표는 72시간 동안 진행되며, 프로젝트가 선정되기 위해선 500개 이상의 지갑 및 10,000 METIS의 정족수가 만족되어야 하고, 80% 이상의 찬성이 나와야한다.

이러한 프로세스를 거쳐 선정된 프로젝트는 Community Verified Projects (CVP)가 될 수 있다. CVP의 혜택으로는 Metis 재단으로부터 그랜트를 받을 수 있고, 이외에도 마케팅 서포트, CVP들끼리의 협업 기회 등의 혜택을 받을 수 있다.

4.4.2 Metis Ecosystem Development Fund (EDF)

Metis는 생태계 확장을 위해 2023년 12월부터 4.6M METIS 규모의 EDF를 운영하고 있다. 이 자금은 Metis에 온보딩하는 프로젝트들을 지원하는데 사용되며, 그랜트, 유동성, 오딧 등 다양한 방식으로 지원된다. 또한, 프로젝트의 시작뿐만 아니라 운영되고 있는 프로젝트 중 실제로 Metis의 트랜잭션에 기여를 많이하는 프로젝트들에게도 지원이된다 (Builder Mining Rewards). dÅpp 개발자라면 누구나 신청할 수 있으며 보조금의 상태와 흐름은 본 홈페이지에서도 확인할 수 있다. Metis에서 발생하는 수수료 중 30%가 프로젝트들에게 돌아가며, 실제로 트랜잭션 수수료가 많이 발생하기 전까지는 EDF가 보조금으로 사용될 예정이다. 특히, 4.6M METIS 중 무려 3M METIS는 탈중앙 시퀀서들의 보상으로 할당되어, 참고로 초기 단계에서 시퀀서 노드에게 제공할 채굴 보상률(Mining Rewards Rate)은 20%로 탈중앙 시퀀서가 성공적으로 정착하는 데 큰 도움이 될 것이다.

최근 Metis는 생태계 개발 기금을 활용하여 Metis Liquid Staking Blitz (LSB)를 공개했다. 이는 Metis 생태계 내에 유동성 스테이킹 파생상품 (LSD)의 성장을 촉진하는것을 목표로 하여, LSD 프로젝트들에게 시퀀서 노드의 수익을 공유할 수 있는 권리를 제공한다. 시퀀서 보상과 생태계 보조금을 통합함으로써 Metis 생태계에 유동성을 제공하는 데 기여할 수 있다.

4.4.3 Major dApps

Source: DefiLlama

Metis는 역사가 오래된만큼 비교적 풍부한 생태계를 갖추고 있다. Aave V3, Gamma, Stargate, Beefy, Synapse 등 EVM 생태계에서의 주요 디파이, 브릿지 프로토콜들이 이미 온보딩 되어있으며, 이외에도 Metis에만 배포되어있는 Hercules, NetSwap, Artemis Finance와 같은 프로젝트들은 TVL 기준 상위권에 놓여있어 독자적인 디파이 생태계를 잘 갖추고 있다.

또한, Metis는 생태계 확장을 위해 파트너십 체결과 그랜트 프로그램을 활발히 운영하고 있는데 주요 플레이어로는 EigenLayer, Renzo Protocol, Chainlink, DeFi Kingdoms, 그리고 League.Tech 등이 포함되어있다.

• Hercules: ****Metis에서 가장 대표적인 DEX이다. 유니스왑 V2, V3 방식의 유동성 제공 및 스왑을 지원하며 Li.Fi 및 Synapse 기반의 브릿지도 간편한 UX로 제공하여 쉽게 유동성을 브릿지할 수 있도록 지원한다.

• NetSwap : 또한 Metis 생태계의 대표적인 DEX로 사용자들은 유동성 공급, 스왑뿐만 아니라 거버넌스 토큰인 NETT을 통해 런치패드에 참여할 수 있다.

• Maia DAO: Metis 생태계에서 디파이 생태계를 구축하려는 목표를 가지고 있는 DAO로, 다양한 프로토콜로 구성되어있다. 옴니체인 AMM, 유동성 프로토콜, 볼트 등을 제공하여 사용자는 다양한 프로토콜과 상호작용하며 디파이 경험을 누릴 수 있다.

• Artemis Finance: 이더리움 네트워크에 LST 프로토콜들이 있듯이, Metis 생태계에는 탈중앙 시퀀싱을 위한 METIS 스테이킹을 유동화시켜주는 Artemis Finance가 있다. 사용자들은 METIS를 스테이킹하여 유동화버전인 artMETIS를 받을 수 있으며, 해당 자산은 해당 자산을 지원하는 다른 디파이 프로토콜에 이용할 수 있다.

• Tethys Finance: Metis 생태계의 대표적인 무기한 선물 DEX이다.

• EigenLayer: EigenLayer는 디파이 섹터에서 많은 주목을 받고있는 리스테이킹 프로토콜로써, Metis 네트워크에 ETH의 유동성을 가져오기 위해 파트너십을 체결하였다. 뿐만 아니라, EigenLayer가 제공하는 듀얼 스테이킹 아키텍처를 활용하여 METIS 토큰의 활용처를 확대할 예정이다.

• Renzo Protocol: 또한, Metis 네트워크에 리퀴드 리스테이크 토큰(LRT)의 스테이킹을 도입하기 위해 Renzo Finance와 파트너십을 체결했다. 이 프로젝트는 EigenLayer의 LRT를 활용하여 더 높은 수익률을 제공할 수 있도록 전략적으로 관리하는 서비스이며, 리퀴드 리스테이킹 프로젝트 중에서 두번째로 높은 TVL을 기록하고 있다.

• Chainlink: Metis는 Chainlink의 크로스 체인 상호운용성 프로토콜 (CCIP)을 Metis 네이티브 브릿지에 통합하여 원활하고 안전한 크로스 체인 통신을 달성하기 위해 파트너십을 체결하였다.

• DeFi Kingdoms: Defi Kingdoms은 게임 기능의 확장 및 더 많은 유저들의 유입을 위해 위해 Metis와 파트너십을 체결하였으며, 게임 내 PvP 기능이 포함된 ‘DFK Colosseum’을 Metis 위에 독점적으로 배포될 예정이다. Defi Kingdoms의 자산은 2022년 3월 말 Avalanche L1 체인에서 일일 거래량이 최대 1억 3천만 달러를 기록할 정도로 체인의 거래량과 TVL에 큰 영향을 주었던 게임이다.

• League.Tech: 23년 12월 진행된 CEG 투표에서 CVP로 선정된 이 프로젝트는 Metis 재단으로부터 그랜트를 받은 SocialFi 플랫폼이다 - 현재 테스트넷으로 운영 중이며, 곧 메인넷 출시를 앞두고 있다.

5. 끝으로

Metis는 탈중앙화 스토리지인 Memolab를 데이터 가용성 솔루션으로 사용하여 가장 낮은 수수료를 제공하는 레이어 2 네트워크였으며, 최근에는 EigenDA로 전환할 계획을 세우고 있다. 최근에는, 탈중앙 시퀀서와 하이브리드 롤업을 통해 트랜잭션의 무결성 및 유효성 검증 방법을 개선하는데 집중하고 있다. Metis는 시퀀서를 탈중앙화한 최초의 L2로서, 네트워크와 시퀀서 관점에서 여러 이점을 제공한다. 네트워크 관점에서는 중앙 집중식 시퀀서의 검열, 재정렬 위험 및 단일 장애 지점을 해결하여 네트워크의 연속성을 보장한다. 시퀀서 관점에서는 재단에서 지원하는 생태계 보조금을 통해 METIS를 제공받을 수 있다.

Metis 생태계에서 대부분의 의사결정은 거버넌스를 통해 이뤄지며, 이는 사용자에게 투명성과 신뢰를 제공하면서 동시에 거버넌스 참여를 유도한다. 최근 Metis는 Renzo, EigenLayer와의 협력을 발표하고, Metis 생태계의 전반적인 생태계 사용 경험을 제공하는 'Metis MarchDrop' 캠페인을 진행하면서, 기술적인 면뿐만 아니라 다양한 측면에서 생태계를 확장하고 있다. 이러한 노력들을 통해 미래에는 진정한 탈중앙화와 사용자 참여 중심의 L2로 발전할 것으로 기대된다.

이 글의 비주얼을 제공해주신 Kate에게 감사의 말씀을 전합니다.