모듈러 블록체인 상세 해설: Celestia 등 새로운 아키텍처 분석

모듈러 블록체인(Modular Blockchain)은 블록체인 아키텍처 설계의 중대한 패러다임 전환입니다. 전통적인 "모놀리식 블록체인"(Monolithic Blockchain)이 모든 기능을 하나의 체인에 집중시키는 것과 달리, 모듈러 블록체인은 블록체인의 핵심 기능을 독립적인 전문 레이어로 분해하며, 각 레이어는 가장 적합한 솔루션으로 구현됩니다. 이러한 "분업 협력" 설계 이념이 블록체인의 확장성과 생태계 구도를 재편하고 있습니다.

1. 모놀리식에서 모듈러로

1.1 모놀리식 블록체인의 한계

전통적인 블록체인(예: 비트코인, 이더리움 L1)은 모놀리식 아키텍처입니다. 하나의 체인이 모든 핵심 기능을 동시에 담당합니다:

기능	설명
실행(Execution)	트랜잭션 처리 및 검증, 스마트 컨트랙트 로직 실행
합의(Consensus)	노드들이 트랜잭션 순서와 유효성에 합의
데이터 가용성(Data Availability)	트랜잭션 데이터를 누구나 획득하고 검증할 수 있도록 보장
정산(Settlement)	최종적으로 트랜잭션을 확인하고 분쟁 해결

모든 기능을 하나의 체인에 결합하면 다음과 같은 결과가 됩니다:

• 성능 병목: 모든 노드가 모든 기능을 실행해야 하므로 전체 처리량이 제한됩니다
• 최적화 어려움: 하나의 기능을 개선하면 다른 기능에 영향을 줄 수 있습니다
• 유연성 부족: 애플리케이션 개발자가 수요에 맞는 최적의 기술 스택을 선택할 수 없습니다
• 노드 요구사항 높음: 전체 기능 노드의 하드웨어 요구사항이 높아 탈중앙화 정도에 영향을 줄 수 있습니다

1.2 모듈러의 핵심 사상

모듈러 블록체인의 이념은 위의 네 가지 핵심 기능을 분리하여 전문화된 레이어가 각각 담당하는 것입니다. 전통적인 소프트웨어 엔지니어링의 마이크로서비스 아키텍처처럼, 각 서비스가 자신의 역할에 집중하고 표준 인터페이스를 통해 협력합니다.

비유: 모놀리식 블록체인은 올라운드 선수가 철인 3종 경기에 참가하는 것이고, 모듈러 블록체인은 릴레이 팀으로 각 멤버가 자신이 가장 잘하는 구간에 집중하는 것입니다.

1.3 이더리움의 모듈러 전환

이더리움은 모놀리식 체인에서 모듈러 아키텍처로 진화하고 있습니다:

기능	이더리움 현재 솔루션
실행	Layer2에 위임(Arbitrum, Optimism, zkSync 등)
합의	이더리움 비콘 체인(PoS)
데이터 가용성	EIP-4844 Blob 공간(Proto-Danksharding)
정산	이더리움 L1

비탈릭 부테린은 이더리움의 미래를 "롤업 중심 로드맵"으로 포지셔닝했습니다. 이더리움 L1은 정산층과 데이터 가용성층으로, 실행은 L2에 맡기는 것입니다.

2. 네 가지 핵심 레이어

2.1 실행층(Execution Layer)

실행층은 트랜잭션 처리와 스마트 컨트랙트 실행을 담당합니다. 모듈러 아키텍처에서 실행층은 보통 롤업이나 앱체인이 담당합니다.

특징:

• 사용자가 직접 상호작용하는 경험(가스비, 거래 속도)을 결정
• 특정 시나리오에 맞게 최적화 가능(예: 고빈도 거래, 게임)
• 여러 실행층이 병렬 실행되어 전체 처리량 향상

대표:

• 범용 실행층: Arbitrum, Optimism, zkSync(임의의 스마트 컨트랙트 지원)
• 앱 특화 실행층: dYdX 체인(파생상품 거래 전용), Immutable X(게임 및 NFT 전용)

2.2 합의 및 시퀀싱층(Consensus / Sequencing Layer)

트랜잭션의 순서와 유효성을 결정하는 역할을 합니다.

현재 상황: 대부분의 L2는 중앙화된 시퀀서(Sequencer)를 사용하여 트랜잭션을 정렬합니다. 효율적이지만 단일 장애점과 검열 위험이 존재합니다.

발전 방향:

• 탈중앙화 시퀀서: 여러 시퀀서 노드가 합의 메커니즘을 통해 공동으로 정렬
• 공유 시퀀서: 여러 롤업이 동일한 시퀀서 세트를 공유하여 크로스 롤업 원자적 상호작용 실현. 대표 프로젝트: Espresso Systems, Astria

2.3 데이터 가용성층(Data Availability Layer, DA Layer)

데이터 가용성층은 트랜잭션 데이터가 게시되고 누구나 획득할 수 있도록 보장하며, 이는 트랜잭션 정확성을 검증하기 위한 전제조건입니다.

데이터 가용성이 중요한 이유는?

롤업 모델에서 트랜잭션은 오프체인에서 실행되지만, 트랜잭션 데이터는 신뢰할 수 있는 위치에 게시되어야 합니다:

• 누구나 롤업 상태의 정확성을 검증할 수 있도록
• 옵티미스틱 롤업에서 검증자가 사기증명을 제출하는 데 데이터가 필요
• 시퀀서 장애 시 사용자가 데이터를 기반으로 상태를 재구성하고 자산을 인출 가능

주요 솔루션 비교:

솔루션	비용	보안성	대표
이더리움 Calldata	높음	최고(이더리움 보안성)	초기 롤업
이더리움 Blob(EIP-4844)	중간	최고	현재 주류 롤업
Celestia	낮음	높음(독립 합의)	다수의 롤업 채택
EigenDA	낮음	높음(리스테이킹 보안성)	일부 롤업
Avail	낮음	높음(독립 합의)	개발 중
오프체인 DAC	최저	낮음-중간(위원회 의존)	Validium

2.4 정산층(Settlement Layer)

정산층은 상태 전환의 정확성을 최종 확인하고 분쟁을 해결하는 역할을 합니다.

이더리움이 정산층으로서의 장점:

• 최고의 경제적 보안성(수백억 달러 상당의 스테이킹된 ETH)
• 가장 광범위한 네트워크 효과와 유동성
• 가장 검증된 스마트 컨트랙트 플랫폼

일부 프로젝트는 비트코인을 정산층으로 사용하거나(BitVM 방식) 전용 정산 체인 같은 대안적 정산 솔루션도 탐색하고 있습니다.

3. Celestia: 데이터 가용성의 선구자

3.1 Celestia의 핵심 설계

Celestia는 최초의 전용 모듈러 데이터 가용성층으로, 2023년 10월에 메인넷을 출시했습니다.

핵심 혁신:

데이터 가용성 샘플링(Data Availability Sampling, DAS):

• 라이트 노드가 블록의 무작위 작은 조각만 다운로드하면 높은 확률로 전체 블록의 데이터 가용성을 검증 가능
• 전체 블록을 다운로드할 필요가 없어 노드의 대역폭 및 스토리지 요구사항이 대폭 감소
• 라이트 노드 수가 증가함에 따라 네트워크가 블록 크기를 안전하게 늘려 선형 확장 실현

네임스페이스 머클 트리(Namespaced Merkle Tree, NMT):

• 각 롤업의 데이터가 독립적인 네임스페이스에 할당
• 롤업 노드는 모든 데이터가 아닌 자신과 관련된 네임스페이스 데이터만 다운로드

3.2 Celestia의 생태계

Celestia를 DA층으로 사용하는 롤업을 "소버린 롤업"이라 하거나 Celestia DA를 사용하는 롤업이라 합니다:

• 롤업의 데이터 게시 비용 절감(이더리움 직접 사용 대비)
• 롤업이 실행 환경과 정산층을 더 유연하게 선택 가능
• 생태계에 이미 Celestia DA 기반의 다수 롤업이 출시 또는 개발 중

3.3 TIA 토큰

• 용도: 데이터 게시 수수료 지불, 스테이킹 합의 참여, 거버넌스 투표
• 인플레이션 모델: 초기 연간 인플레이션율 8%, 매년 점감하여 1.5%까지

4. 기타 주요 모듈러 프로젝트

4.1 EigenDA

EigenDA는 EigenLayer 팀이 개발했으며, 이더리움의 리스테이킹(Restaking) 보안성을 활용하여 데이터 가용성 서비스를 제공합니다.

특징:

• 이더리움 검증자의 경제적 보안성을 차용
• 독립적인 토큰 스테이킹이 불필요
• 이더리움 L1보다 비용이 낮지만 보안성은 이더리움에서 유래

4.2 Avail

Polygon 전 멤버가 설립한 모듈러 DA 프로젝트입니다.

특징:

• KZG 커밋먼트와 DAS 기술 사용
• 다양한 실행 환경 지원
• Avail Nexus를 크로스 롤업 통합 검증층으로 제공

4.3 Dymension

"RollApps" - 배포가 용이한 앱 특화 롤업의 모듈러 플랫폼에 전념합니다.

특징:

• Cosmos SDK 기반 구축
• RollApp 개발 도구(Roller) 제공
• 내장 IBC 크로스체인 통신
• RollApp의 정산층 및 유동성 허브 역할

4.4 Rollup as a Service(RaaS)

RaaS 플랫폼은 어떤 프로젝트든 인프라를 처음부터 구축하지 않고도 쉽게 자체 롤업을 배포할 수 있게 합니다:

플랫폼	특징
Caldera	OP Stack과 Arbitrum Orbit 지원
Conduit	원클릭 L2/L3 배포
AltLayer	탄력적인 Rollup as a Service
Gelato	자동화 및 RaaS 플랫폼

5. 모듈러 vs 모놀리식 논쟁

5.1 모듈러의 장점

장점	설명
유연성	각 레이어가 독립적으로 최적화 및 업그레이드 가능
확장성	여러 실행층의 병렬 실행으로 선형 확장
커스터마이징	애플리케이션이 자신의 요구에 가장 적합한 기술 스택 선택 가능
진입 장벽 낮춤	RaaS로 새로운 체인 시작이 간단해짐
전문화	각 레이어를 가장 전문적인 팀과 기술이 담당

5.2 모놀리식의 반론

일부 프로젝트(예: Solana)는 모놀리식(통합형) 솔루션의 장점을 주장합니다:

장점	설명
저지연	크로스 레이어 통신 지연 회피
조합성	동일 체인의 애플리케이션이 동기적 원자적 상호작용 가능
단순성	사용자와 개발자가 단일 환경에 직면
검증됨	모놀리식 체인은 수년간의 운영 이력 보유

5.3 실제 상황

현실에서 모듈러와 모놀리식은 양자택일이 아닙니다:

• 이더리움은 모듈러로 향함(L1 + L2 + DA층)
• Solana는 모놀리식 아키텍처에서 지속적으로 성능 최적화
• Cosmos 생태계는 천연적으로 모듈러 특성을 보유
• 두 경로는 궁극적으로 융합될 수 있음

6. 모듈러 아키텍처의 과제

6.1 단편화 문제

모듈러는 다수의 롤업과 체인을 만들어 내어:

• 유동성 단편화: 자산과 유동성이 여러 체인에 분산
• 사용자 경험 단편화: 사용자가 여러 체인의 자산과 작업을 관리해야 함
• 개발자 단편화: 개발자가 "어떤 체인에 배포할 것인가"의 선택 어려움에 직면

대응 방안: 체인 추상화, 공유 시퀀서, 크로스 롤업 통신 프로토콜

6.2 보안 가정

모듈러 아키텍처는 다중 레이어의 보안 가정을 도입합니다. 전체 보안성은 가장 약한 고리에 의해 결정됩니다:

• DA층의 데이터가 정말로 사용 가능한가?
• 공유 시퀀서가 신뢰할 수 있는가?
• 크로스 레이어 통신이 안전한가?

6.3 지연과 복잡성

크로스 레이어 통신은 지연과 시스템 복잡도를 증가시킵니다. 저지연과 원자성이 필요한 일부 시나리오에서 이는 제약이 될 수 있습니다.

6.4 MEV 크로스 레이어 문제

모듈러 아키텍처에서 MEV(최대 추출 가능 가치)의 추출과 배분이 더 복잡해지며, 시퀀서, 실행층, 정산층 간의 게임이 관련됩니다.

7. 모듈러 블록체인의 발전 트렌드

7.1 완전한 Danksharding

이더리움의 완전한 Danksharding은 더 많은 Blob 공간과 DAS 메커니즘을 도입하여 이더리움의 DA층 용량과 효율성을 대폭 향상시킬 것입니다.

7.2 DA층 경쟁

이더리움 Blob, Celestia, EigenDA, Avail 등 DA 솔루션이 경쟁을 펼치며 데이터 게시 비용의 지속적 하락을 촉진할 것입니다.

7.3 공유 시퀀서 보급

공유 시퀀서는 여러 롤업이 크로스 롤업 원자적 거래와 상호운용성을 실현할 수 있게 하여 단편화 문제를 완화합니다.

7.4 롤업의 폭발적 성장

RaaS가 롤업 시작의 진입 장벽을 낮추어, 특정 애플리케이션과 커뮤니티를 위한 전용 롤업이 대량으로 등장할 것으로 예상됩니다.

7.5 모듈러 스택 표준화

서로 다른 모듈 간의 인터페이스와 통신 표준이 점차 통일되어 생태계의 상호운용성과 조합성을 촉진할 것입니다.

요약

모듈러 블록체인은 블록체인 아키텍처 설계가 "크고 전부"에서 "전문적이고 정교함"으로의 패러다임 전환을 대표합니다. 실행, 합의, 데이터 가용성, 정산 기능을 전문화된 레이어로 분리함으로써 모듈러 아키텍처는 성능, 유연성, 확장성을 동시에 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다. Celestia, EigenDA 등 데이터 가용성층의 등장과 Rollup as a Service 플랫폼의 성숙은 모듈러 비전을 이론에서 실천으로 옮기고 있습니다. 모듈러 아키텍처의 설계 철학과 각 레이어의 역할을 이해하는 것이 블록체인 기술 발전 방향을 파악하는 핵심입니다.

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