Polygon 2.0: Mass Adoption을 위한 새로운 청사진

본 글은 7월 14일에 작성되었으며, Snapshot 템플릿에 맞게 최근 편집되었음을 알립니다.

Key Takeaways

• 최근 확장성을 수직, 수평 동시적으로 개선하려는 움직임이 많아지고 있다.

• Polygon 2.0은 인터넷의 가치 레이어로 거듭나고자 하는 목표를 가지고 있는 ZK-powered L2 chains의 네트워크이며, ZK 기술을 통해 확장성, 상호운용성 두 마리 토끼를 잡고자 한다.

• 새로운 청사진에 맞춰서 새로운 $POL 토크노믹스가 제안됐으며, Polygon 2.0 생태계가 성숙해질 때 까지 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

1. What Happened?

Source: Polygon

최근 Polygon은 “인터넷의 가치 레이어 (The Value Layer of the Internet)”의 비전을 토대로 위의 방식을 기반으로 한 Polygon 2.0의 청사진을 공개했다. 마치 인터넷에서 누구나 정보를 생성하고 교환할 수 있는 것 처럼, 가치 레이어 (value layer)란 누구나 가치를 생성, 교환, 프로그램할 수 있는 프로토콜을 의미한다.

Polygon 2.0이 내세운 가치는 “무한한 확장성 (Unlimited Scalability)”와 “단일 유동성 (Unified Liquidity)”이고, 이를 ZK-powered L2 체인들의 네트워크를 통해 달성하려고 한다. 사용자 측면에서는 다수의 ZK L2 체인들을 사용함에도 불구하고 마치 하나의 단일 체인을 사용하는 것과 같은 UX를 느낄 수 있다.

2. Backgrounds

2.1 Road to Mass Adoption

아직 암호화폐 시장의 가격 퍼포먼스는 지난 불장의 고점을 한참 하회하지만, 오히려 블록체인 산업에서는 이전보다도 더 다양한 시도들이 많이 일어나고 있다. 특히, 지난 불장은 결국 좋은 매크로 환경의 결과였을뿐, 블록체인의 유의미한 실 유즈케이스들이 많이 창출되지 못했기 때문에, 지금 시장에서는 수 많은 프로토콜들이 블록체인의 대중화를 중심으로 방향을 잡는 모습을 볼 수 있다.

블록체인의 대중화를 위해서는 하나가 아닌, 다양한 방면에서의 개선이 필수적이다. 첫 번째로 사용자들이 블록체인을 사용할 때 가장 먼저 접하는 지갑과 같은 서비스에서의 UI/UX 개선이 중요할 것이며, 두 번째로 사용자들이 실제로 효용을 느낄 수 있는 블록체인 서비스들이 많아져야 할 것이고, 마지막으로 수 많은 사용자들이 불편함 없이 블록체인을 사용할 수 있도록하는 인프라가 잘 갖춰져야할 것이다.

2.2 Different Types of Blockchain Networks Toward Mass Adption

본 글에서는 인프라의 관점에서 블록체인의 대중화를 살펴보려고하는데, 과연 블록체인 대중화를 위해서 네트워크들은 어떠한 모습을 가지고 있어야 할까? 이에 대해서 지금까지 다양한 블록체인 네트워크들이 방향성을 제시했다.

첫 번째는 단일 체인에서 최적화를 진행하는 것이다. 대표적인 예시로 Solana, Sei, Aptos, Sui 등이 이 방식을 취하고 있다 (See: “Sei, General Purpose L1 for Trading”). 단일 체인 방식의 장점은 한 체인 내의 다양한 디앱들이 높은 결합성(composability)을 가지고 상호작용할 수 있지만, 단점으로는 네트워크의 성능이 가장 성능이 낮은 노드에 한정되며, 높은 확장성을 위해 노드들에게 높은 사양의 하드웨어가 요구됨에 따라 네트워크가 중앙화될 수 있다.

두 번째는 다수의 L1 네트워크와 적절한 크로스체인 프로토콜을 활용하는 생태계를 구축하는 것이다. 대표적인 예시로 Cosmos, Polkadot, Avalanche 등이 이 방식을 취하고 있다. 이 방식의 장점은 병렬적인 확장성 개선을 통해 이론적으로 확장성이 무한히 증가할 수 있지만, 단점으로는 크로스체인 프로토콜의 존재에도 불구하고 서로 다른 네트워크간 asynchronous한 특성 때문에 composability가 떨어지고, 또한 생태계와 보안이 파편화되는 것이 문제이다.

세 번째는 하나의 베이스 레이어를 기반으로 롤업 네트워크와 같이 수직적으로 확장성을 개선하는 방식이다. 대표적인 예시로 Optimism, Arbitrum One, Starknet 등이 이 방식을 취하고 있다. 이 방식의 장점은 연산을 오프체인에서 수행함으로써 베이스 레이어의 보안을 수혜받으면서도 높은 확장성을 달성할 수 있고, 한 네트워크 안에서 다양한 디앱들이 높은 결합성을 가지고 상호작용할 수 있다. 하지만 단점으로는 결국 L2의 확장성이 L1에 어느정도 제한을 받으며, Vitalik Buterin이 말했듯이 똑같은 구조로 확장성을 수직적으로 개선하는 것은 한계가 있다.

위의 서로 다른 방식들은 모두 블록체인의 대중화에 방향을 제시했다는 점에 있어서 의의가 있지만, 장단점이 명확하다. 따라서, 최근에는 아래 그림과 같이 위에서 소개한 방식들을 적절히 섞어서 장점들을 모두 취하는 방식이 많이 대두되고 있다.

본 글에서 소개할 Polygon의 Polygon Chains와 더불어서, Optimsim의 OP Stack, Arbitrum의 Orbit, zkSync의 ZK Stack, Starknet의 Fractal Scaling 등 모든 대표적인 롤업 네트워크들이 확장성을 수직+수평적으로 개선하려는 모습을 보이고 있다.

위 방식에서는 다수의 L2 혹은 L3 네트워크가 베이스 레이어를 공유함으로써 1) 베이스 레이어의 막강한 보안을 누릴 수 있어 보안의 파편화가 없고, 2) 병렬적인 네트워크 운영을 통해 이론적으로 무한한 확장성을 달성할 수 있으며, 3) settlement 혹은 data availability layer을 공유함으로써 보다 seamless하고 안전한 상호운용성(interoperobility)와 결합성(composability)를 달성할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

필자의 생각으로도 블록체인의 대중화에 가장 적합한 모델은 위와 같은데, 그 이유로는 1) 막대한 규모의 자금이 흐르기 위해선 블록체인 네트워크의 보안이 파편화되지 않고, 한 곳으로 집중되어야 하며, 2) 사용자들에게 높은 수준의 확장성을 제공할 수 있어야 하고, 3) 다수의 네트워크가 존재한다한들, 자금 이동 및 상호작용을 seamless하고 안전하게 할 수 있어야하기 때문이다.

3. Zoom in: Polygon 2.0

3.1 Polygon PoS → Validium

Source: Polygon

Polygon 2.0의 구조를 살펴보기에 앞서, Polygon의 co-founder인 Mihailo Bjelic은 Polygon 2.0의 비전을 실현하기 위해 기존에 존재하는 L1 네트워크인 Polygon PoS를 validium으로 업그레이드 하자는 제안을 거버넌스 포럼에 게시했다. Polygon은 이미 Polygon zkEVM이라는, 현재 잘 작동하고 있는 Ethereum-compatible한 ZK L2 기술을 가지고 있다.

첫 번째로 zkEVM이 도입되면, 앞으로 Polygon PoS 네트워크의 연산 결과에 대한 validity proof가 이더리움 네트워크에서 검증을 받기 때문에, 이더리움 네트워크의 보안에 어느정도 의존할 수 있으며, 두 번째로 트랜잭션 데이터의 경우 이더리움 네트워크가 아닌, 기존에 존재하는 Polygon PoS 밸리데이터들이 관리 함으로써 롤업 모드에 비해 훨씬 더 저렴한 수수료와 빠른 속도를 달성할 수 있다.

이에 따라 Polygon PoS 네트워크의 밸리데이터들의 역할이 살짝 달라지게 되는데, 첫 번째로는 기존과 같이 트랜잭션 데이터의 가용성을 보장하는 역할을 수행하며, 두 번째로는 L2 네트워크 트랜잭션의 순서를 결정하는 시퀀서(sequencer)의 역할을 수행하게 된다.

3.2 Polygon 2.0 Architecture: Networks of ZK-powered L2 Chains

Source: Polygon

Polygon 2.0은 이더리움을 기반으로한 ZK L2 체인들의 생태계이다. 이러한 ZK-powered L2 체인들을 “Polygon Chains”라고 부른다. 수직+수평적인 확장성 개선을 모두 도모하는 Polygon 2.0의 구조는 구체적으로 어떤 모습을 하고 있을까? 마치 인터넷이 internet protocol suite라는 레이어 구조를 가지고 있듯이, Polygon 2.0도 서로 다른 역할을 수행하는 레이어로 이루어져있다.

3.2.1 Staking Layer

Staking Layer는 Polygon 2.0 밸리데이터들에 관한 모든 것을 담당하는 레이어로, 이더리움 네트워크에 스마트 컨트랙트의 형태로 존재하며 두 가지 타입이 존재한다:

• Validator Manager - Polygon 2.0 생태계의 밸리데이터 풀을 관리하는 스마트 컨트랙트로, 전체 밸리데이터의 목록, 어떤 밸리데이터가 어떠한 Polygon Chains에 참여하고 있는지, 밸리데이터의 스테이킹 규모, 스테이킹/언스테이킹 요청, 슬래싱 등을 관리한다.

• Chain Manager - 각 Polygon Chains마다 존재하는 스마트 컨트랙트로, 해당 밸리데이터의 목록, 해당 체인을 밸리데이팅하기 위한 조건 (e.g. 최대/최소 밸리데이터 수, 슬래싱 조건, 스테이킹에 필요한 토큰 종류/규모) 등을 관리한다.

밸리데이터는 기본적으로 토큰을 스테이킹하여 Polygon 2.0의 common 밸리데이터 풀에 참여할 수 있으며, 원한다면 다수의 Polygon Chains의 밸리데이터로도 참여할 수 있다. 밸리데이터들은 기본적으로 사용자들의 트랜잭션의 순서를 정하고, 타당성을 검증하여 블록을 만들며, 이에 더해 ZKP를 생성하는 proving 과정이나, 트랜잭션 데이터의 가용성을 보장하는 역할도 수행한다.

다양한 역할들을 수행하며 밸리데이터들이 얻는 보상으로는 1) 기본적으로 주어지는 프로토콜 보상(protocol rewards), 2) 참여하고 있는 Polygon Chains로부터 나오는 트랜잭션 수수료, 3) Polygon Chains에서 제공하는 추가 보상 (e.g. native tokens)을 받을 수 있다.

3.2.2 Interop Layer

Source: Polygon

Interop Layer는 Polygon 2.0 생태계에서 seamless한 크로스체인 메시징을 지원하여, 사용자들은 다수의 네트워크를, 마치 하나의 네트워크를 사용하는 것과 같은 UX를 경험할 수 있다.

모든 Polygon Chains는 Message Queues를 관리하고 있는데, 이는 다른 Polygon Chains로 보내지는 메세지이며, 1) 내용, 2) 목적지 체인, 3) 목적지 주소, 4) 메타 데이터를 담고 있다. Message Queues는 상응하는 ZKP를 가지고 있는데, 만약 특정 메세지의 ZKP가 이더리움에서 검증된다면, 목적지 체인에서는 이 크로스체인 트랜잭션을 안전하게 수행할 수 있는 것이다.

하지만 ZKP의 경우 이더리움에서 검증받는 비용이 비싸기 때문에 Interop Layer는 Polygon Chains의 Message Queues에서 생성되는 여러 개의 ZKP를 하나로 모아 이더리움 네트워크에서 저렴하게 검증받을 수 있도록하는 Aggregator 요소도 추가했다. Aggregator의 경우 liveness와 검열 저항성을 위해 탈중앙적으로 운영되어야하기 때문에 Polygon 2.0의 밸리데이터 풀이 관리한다.

실제로 크로스체인 상호작용은 Aggregator가 ZKP를 받자마자, 목적지 체인에서 트랜잭션을 옵티미스틱하게 처리하기 때문에, 사용자는 여러 네트워크를 사용함에도 불구하고 트랜잭션을 거의 즉시, 그리고 아토믹하게 처리할 수 있기 때문에 “단일 유동성 (Unified Liquidity)”의 경험을 할 수 있는 것이다.

3.2.3 Execution Layer

Execution Layer는 Polygon Chains에서 실제로 연산이 일어나는 레이어로, 보통의 블록체인 네트워크가 가지고 있는 요소들(e.g. P2P communication, Consensus, Mempool, Database 등)을 모두 갖추고 있다.

Polygon Chains는 실행 클라이언트 단에서 네이티브 토큰의 유무, 트랜잭션 수수료 흐름, 밸리데이터를 위한 추가 보상, 블록 타임 및 사이즈, ZKP를 제출하는 주기인 Checkpoint time, 롤업/validium 선택 등 다양한 커스터마이징이 가능하다.

3.2.4 Proving Layer

Polygon 2.0은 ZK-powered L2 체인들의 모음이기 때문에, ZKP가 굉장히 중요한 역할을 하며, Proving Layer는 Polgon Chains의 모든 트랜잭션에 ZKP를 생성하는 역할을 한다. Prover로는 Polygon 팀이 개발한 Plonky2를 사용한다.

3.3 New Token: $POL

3.3.1 Tokenomics

지금까지 Polygon 2.0에 대해서 자세히 살펴보았는데, 이러한 비전을 달성하기 위해선 기술적인 부분 못지 않게 프로토콜 경제의 측면도 중요하다. 이에 따라 Mihailo Bjelic, Sandeep Nailwal, Amit Chaudhary, Wenxuan Deng은 $POL이라는 새로운 토큰 모델을 폴리곤 커뮤니티에 제안했다.

백서에서는 $POL의 디자인 목표로 1) 생태계 보안 (Ecosystem Security), 2) 무한한 확장성 (Infinite Scalability), 3) 생태계 지원 (Ecosystem Support), 4) (No friction), 5) 커뮤니티 소유권 (Community ownership)으로 설정했으며 다음과 같은 유틸리티를 제안했다:

• Validator staking: Polygon 2.0의 밸리데이터들은 밸리데이터 풀에 참여하기 위해 POL 토큰을 스테이킹해야한다.

• Validator rewards: 사전에 정의된 수량의 보상이 지속적으로 밸리데이터들에게 제공되어야 한다. 밸리데이터들은 기본적으로 protocol rewards에 해당하는 수량이 보상으로 제공되며, Polygon Chains로 부터 오는 트랜잭션 수수료나 추가적인 인센티브 보상을 받을 수 있다.

• Governance: 거버넌스에 토큰이 활용되어야 하며, 아직 거버넌스 프레임워크에 관한 내용은 공개되지 않았다. 커뮤니티 트레저리가 새로 생기는데, 이는 POL 토큰 홀더들에 의해 관리될 것이며, 생태계 지원에 많은 도움이 될 것이다.

POL 토큰의 초기 공급량은 MATIC으로부터 1:1 마이그레이션된 10B개이며, 여기에 총 2%의 인플레이션율을 제안했다:

• 밸리데이터 보상: 초기 10년 동안 총 공급의 1%에 해당하는 물량이 밸리데이터에게 제공되며, 이후에는 커뮤니티가 거버넌스를 통해 이를 유지할지, 줄일지 정할 수 있다.

• 생태계 지원: 초기 10년 동안 총 공급의 1%에 해당하는 물량이 새로 만들어질 예정인 커뮤니티 트레저리에 제공되며, 이는 커뮤니티 거버넌스를 통해 생태계 지원에 활용될 수 있다. 10년 후에는 커뮤니티가 거버넌스를 통해 이를 유지할지, 줄일지 정할 수 있다.

Source: Polygon

기존 MATIC 토크노믹스와 다른점은, 100억개로 고정된 MATIC의 총 공급과 달리, POL 토큰엔 10년 동안 연 2%에 해당하는 인플레이션이 생겼다. 인플레이션에 해당하는 물량은 Polygon 2.0 생태계가 충분히 성숙할 때 까지 네트워크에 큰 도움이 될 것이며, 추후에 Polygon 2.0 생태계가 어느정도 궤도에 올라 트랜잭션 수수료로 지속가능성이 달성됐을 때 커뮤니티는 거버넌스를 통해 줄일 수 있다. 현재 비트코인 네트워크의 인플레이션율이 약 1.8%임을 감안하면 2%가 그리 큰 수치는 아니라고 할 수 있다.

3.3.2 Simulation

과연 새로운 POL 토큰의 토크노믹스는 얼마나 현실성이 있는 것일까? 네트워크의 보안 유지는 충분히 될지, 밸리데이터는 충분한 인센티브를 받을지, 생태계는 적절히 지원될지, Polygon은 이에 대해서 시뮬레이션한 결과를 백서에 포함하기도 했다.

아래와 같은 다양한 가정들을 도입하여 계산한 결과 밸리데이터는 아무리 못해도 연 4–5%의 인센티브를 받을 수 있으며, 커뮤니티 트레저리에도 많은 양의 자금이 확보되는 것을 확인할 수 있다. (참고로 커뮤니티 트레저리의 규모는 1 POL의 평균 가격을 $5로 가정하고 계산한 것이다.)

• Public Polygon Chains의 평균 트랜잭션 수수료: $0.01 (현재 Polygon PoS의 평균 수수료), 평균 밸리데이터수: 100, 평균 TPS: 38.

• Supernets Polygon Chains의 평균 트랜잭션 수수료: $0.001, 평균 밸리데이터 수: 15, 평균 TPS: 19.

• 밸리데이터 당 연 평균 운영 비용: $6,000 (Moore’s Law의 수정된 버전을 적용하여 3년 마다 운영 비용은 절반으로 적용)

Source: Polygon

3.3.3 Comparison with Other Tokens

얼핏 보면 새로 제안된 POL 토크노믹스가 폴카닷의 DOT, 코스모스의 ATOM, 아발란체의 AVAX와 비슷하다고 느낄 수도 있지만, 약간의 차이점들을 가지고 있다.

첫 번째로 POL과 DOT은 큰 차이를 가지고 있는데, 폴카닷의 경우 substrate로 만들어진 네트워크가 패러체인이 되기 위해선 패러체인 옥션이라는 과정을 통해 막대한 양의 DOT 토큰을 폴카닷 릴레이 체인에 동결시켜야 한다. 하지만 Polygon 2.0의 경우 누구나 Polygon Chains를 배포할 수 있으며, 밸리데이팅 조건에 맞는 밸리데이터들이 참여할 수 있다.

두 번째로 POL은 AVAX, ATOM과는 미묘한 차이를 가지고 있는데, 셋 모두 네이티브 토큰을 스테이킹한 밸리데이터가 여러 네트워크의 밸리데이터로 참여할 수 있다는 공통점이 있지만 (코스모스의 경우 ICS를 고려함), 인플레이션율, 거버넌스 방식 등에서 차이를 가지고 있다.

4. Zoom out

점차 블록체인 산업 및 기술이 성숙해지면서, 블록체인 대중화를 위해 네트워크의 확장성을 수직+수평적으로 개선하려는 시도가 많아지고 있으며, Polygon 2.0도 이 노선을 따라가고 있다. 다른 대표적인 L2 프로젝트들(e.g. Optimsim, Arbitrum, zkSync, Starknet)도 비슷한 시도를 하고 있으나 Polygon 2.0이 가지고 있는 차별점은 1) 높은 수준의 이더리움 호환성을 가지고 있는 zkEVM 기술과, 2) ZKP를 활용한 크로스체인 솔루션이다.

타 프로젝트들 또한 다수의 L2/L3 체인들과 이들간의 크로스체인 솔루션을 언급은 하고 있으나, 크로스 체인과 관련되어 자세한 솔루션을 제시한 곳은 거의 없다. 최근 크로스체인 프로젝트들에서 ZK 기술을 활용하는 시도(e.g. zkBridge, Electron Labs, Polymer Labs, etc…)가 많아지고 있는데, Polygon 2.0 또한 크로스체인 솔루션에 ZKP를 활용하여 사용자들에게 뛰어난 크로스체인 UX를 제공할 수 있는 강점을 가지고 있다.

Polygon 2.0, ZK 기술을 활용하여 확장성과 상호운용성 두 마리 토끼를 다 잡고, 인터넷의 가치 레이어로 거듭날 수 있을지 지켜보도록 하자.

이 글의 비주얼을 제공해주신 Kate에게 감사의 말씀을 전합니다.