이더리움(ETH)이 영지식증명(zk proof)을 활용해 레이어1(L1) 검증의 새로운 표준을 확립하려는 움직임을 보이고 있다. 이더리움 재단의 연구원인 안스가 디트릭스(Ansgar Dietrichs)는 zkEVM의 도입으로 노드의 재실행(re-execution) 부담이 줄어들고, 네트워크 효율성이 크게 개선될 것이라고 내다봤다. 이러한 변화는 궁극적으로 이더리움의 구조적 개선으로 이어질 것으로 기대된다.

디트릭스는 최근 "이 블록이 규칙대로 만들어졌다는 사실을 검증자가 재실행없이도 확인할 수 있게 만드는 zkEVM의 핵심이 노드의 계산 비용 절감"이라고 강조했다. 현재 대부분의 블록체인은 각 노드가 동일한 연산을 반복하는 방식으로 블록의 유효성을 검증하여, 결과적으로 연산, 저장, 대역폭에 대한 과도한 부담이 발생한다. 특히 비트코인(BTC)과 같은 탈중앙 검증 구조에서는 이와 같은 중복 계산이 불가피하다.

zkEVM의 도입은 특히 검증 방식을 변화시킬 것으로 보인다. zkEVM은 이더리움 가상머신(EVM)과 호환되는 환경에서 영지식증명을 사용하여, 블록의 유효성을 암호학적 증명으로 압축하여 제공하는 방식을採用하고 있다. 이는 검증자가 블록을 통째로 재실행할 필요 없이 유효성을 검증할 수 있는 점을 큰 장점으로 한다. 디트릭스는 이러한 변화를 통해 이더리움의 검증 가능성과 감사 가능성을 유지하면서도 시스템의 병목이 크게 해소될 것으로 관찰하였다.

그는 특히 디스크 I/O의 부담 감소 효과를 지적하며, 트랜잭션 실행 과정에서 발생하는 상태(state) 데이터의 읽기 및 쓰기 비용 증가가 네트워크 운영에 미치는 부정적 영향을 줄일 수 있다고 설명했다. zk proof 기반 검증 방식은 전체 실행을 반복하는 대신에 증명만으로 확인을 가능하게 해, 노드의 자원 소모를 줄이는 방향으로 나아간다. 또한, 부분적 무상태(partial statelessness) 개념을 병합할 경우, 노드는 전체 상태를 유지하지 않고 필요한 데이터만 간직하면서도 효율적으로 작동할 수 있는 길이 열릴 것으로 예상된다.

이와 더불어 디트릭스는 zkEVM이 검증의 타이밍을 변화시킬 수 있다고 언급했다. 현재 검증 과정은 블록이 생성되고 전파된 이후, 각 노드가 이를 재실행하여 유효성을 확인하는 순서로 진행된다. 그러나 zk proof를 도입하게 되면 검증자는 상태 업데이트를 적용하기 전에 블록의 정당성을 더욱 빠르고 확실하게 확인할 수 있게 된다. 이러한 비동기(asynchronous)에서 동기(synchronous) 검증으로의 전환이 이루어지면, 전체 네트워크 운영의 성능 개선 가능성이 높다.

혹, 이러한 변화의 적용은 단기간 내에 이루어지지 않을 전망이다. 디트릭스는 향후 12개월 내 이더리움이 초기 프로덕션 준비 상태의 zk proof를 단계적으로 배포할 수 있다고 관측하고 있지만, 이는 선택적 사용에서 의무적 도입으로의 전환을 목표로 한다. 기술적 과제가 해결되어야 하며, 블록과 블롭(blob) 통합 방식, zk 노드 전환을 위한 클라이언트 개선, 상태 트리(state tree) 포맷 전환 문제가 주요 제약으로 남아 있다.

디트릭스는 이러한 실시간 증명 성능 향상에 대해 희망적 의견을 제시하며, "전체 이더리움 블록을 5초 안에 증명하는 목표를 향해 나아가고 있다"고 설명했다. zk 시스템이 복잡한 알고리즘을 범용 컴퓨팅처럼 다루는 설계를 통해 만족스러운 속도를 경험할 수 있을 것이란 관측도 덧붙였다.

현재 이더리움이 레이어2(L2) 롤업이 제공해 온 zk 롤업 성능을 레이어1에 통합할 수 있을지 귀추가 주목된다. 디트릭스의 관점에서 보자