스택스 (Stacks) — 나비가 되려는 스택스의 나카모토라는 우화

스택스 블록체인의 구조와 나카모토 릴리즈를 중심으로
스택스 (Stacks) — 나비가 되려는 스택스의 나카모토라는 우화
스택스 (Stacks) — 나비가 되려는 스택스의 나카모토라는 우화
Disclaimer: 본 보고서의 내용은 작성자의 의견을 반영하고 정보 제공만을 목적으로 하며, 토큰을 구매 또는 판매하거나 프로토콜을 사용하도록 권장하는 목적으로 작성되지 않았습니다. 이 보고서에 포함된 어떠한 내용도 투자 조언이 아니며, 투자 조언으로 해석되어서도 안됩니다.

1. 새로운 가능성을 보이는 비트코인 네트워크

2023년 초, 비트코인 네트워크에 등장한 “오디널스(Ordinals)”로 인해 네트워크의 블록스페이스에 대한 새로운 접근법에 대한 논의가 다채롭게 전개되었습니다. 같은 해 5월, BRC-20에 대한 수요가 폭발적으로 증가하여 비트코인 네트워크가 잠시 블록을 처리하지 못하고, 이에 글로벌 최대 중앙거래소인 바이낸스는 일시적으로 비트코인에 대한 출금을 중단해야 하는 사태에 이르기도 하였습니다.

‘순서를 나타내는 수’라는 뜻을 가진 서수(ordinal)에서 기원한 명칭을 가진 오디널스(Ordinals)는 2023년 1월, 케이시 로더모어가 비트코인의 스크립트를 응용해 만든 프로토콜로, 비트코인의 가장 작은 단위인 사토시(satoshi)에 임의대로 데이터를 첨부할 수 있는 기능을 구현해 낸 것입니다. 오디널스를 통해 텍스트, 이미지, 음성, 영상, 코드를 비트코인 블록체인에 저장할 수 있게 되어, 이더리움에서 흔히 접할 수 있는 PFP NFT 컬렉션들이 비트코인 생태계에 대거 생겨나는 결과를 초래하였습니다(자세한 내용 보러 가기).

4월 24일 Coingecko 기준 시가총액 Top 10 NFT 컬렉션; 출처: Coingecko
4월 24일 Coingecko 기준 시가총액 Top 10 NFT 컬렉션; 출처: Coingecko

오디널스의 출현 이후 1년가량이 지난 현재, 비트코인 네트워크에서 발행된 NFT 컬렉션 중 3개가 시가총액 기준 전체 NFT 상위 10위 안에 위치(NodeMonkes, Runestone, Bitcoin Puppets)하여 명실상부한 스마트 컨트랙트 플랫폼으로서의 가능성을 보여주고 있습니다.

1.1. 비트코인 L2와 스택스

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이에 따라 비트코인 네트워크를 기반 L2를 표방하는 프로젝트들도 우후죽순 등장하고 있습니다. 디파이라마(defillama)에 따르면, 글 작성시점인 4월 15일 “Bitcoin Sidechains”로 분류된 프로젝트들은 총 11개로 약 $900M에 육박하는 TVL을 기록하고 있습니다. 해당 프로젝트들이 실제로 비트코인 네트워크를 L1으로 삼은 L2로 기능하는지에 대해 논쟁이 벌어지고 있기도 하지만, 급격한 TVL 상승과 프로젝트들의 대거 등장은 비트코인 내러티브에 대한 시장의 관심이 높아지고 있음을 반증합니다.

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그중에서도 최근 스택스(stacks)가 보여주고 있는 성장은 특별하다고 할 수 있습니다. 2017년에 출시한 OG 프로젝트일 뿐만 아니라, 2021년부터 꾸준히 비트코인 네트워크에 스마트 컨트랙트를 적용하려는 목표를 가지고 지속적으로 프로젝트를 운영하고 있기 때문입니다. 이하에서는 스택스의 행보와 스택스 체인이 앞두고 있는 대규모 업그레이드인 “나카모토 릴리즈(Nakamoto Release)”에 대해서 알아보겠습니다.

2. 스택스의 시작, 블록스택

2016년 무니브 알리의 TED 강연 영상, 출처: TEDx Talks

2017년, 무니브 알리(Muneeb Ali) 박사는 학위를 마치고 스택스(당시에는 블록스택)의 백서를 발표하였으며 코인리스트(CoinList)에서 토큰 판매를 통해 5,200만 달러를 성공적으로 모집하였습니다. 하지만 이전부터 무니브 알리를 비롯한 초기 팀은 비트코인 L1에서 직접 프로토콜과 애플리케이션을 구축하였습니다. 해당 프로젝트의 이름은 원네임(Onename)으로, 비트코인 네트워크에서 분산된 신원과 프로필 페이지 제작을 가능하게 하였습니다. 해당 경험은 2017년 스택스를 구상하는데 도움을 주었고, 팀은 더욱 견고한 플랫폼을 만드는 데 주력하였습니다.

블록스택은 기존 인터넷이 중앙집중식 데이터 저장 및 관리 방식을 채택하고 있는 것을 지적하고, 블록체인 기술을 이용해 유저가 데이터 자주권을 가지는 탈중앙화 네트워크를 구현하여 마치 이더리움과 같이 개발자들이 쉽게 디앱을 개발할 수 있는 블록체인 레이어를 만들고자 하였습니다.

한편, 블록스택 생태계의 토큰인 스택스(STX)의 판매가 2019년 SEC의 Regulation A+ 규정에 따라 승인되어 진행되었고, 이에 따라 블록스택은 2,300만 달러를 모금하는 데에 성공했습니다. SEC의 승인을 받아 이루어진 토큰 판매 사례는 최초였기 때문에 규제망 안에서 토큰을 발행하려는 노력을 했다는 점에서 시장의 주목을 받기도 하였습니다.

2018년부터 2020년까지 스택스 팀은 견고한 프로젝트 인프라 구축에 전념했습니다. 스택스는 비트코인 네트워크와 원활하게 통합되는 크로스 체인 합의를 통해 작동하는 블록체인으로, 비트코인을 위한 프로그래밍 레이어로 기능하도록 설계되었습니다. 또한 팀은 스택스 맞춤 프로그래밍 언어인 Clarity를 개발했습니다. 해당 기간 동안 스택스는 Union Square Ventures, Harvard Endowment, Winklevoss Capital, Naval Ravikant 등 저명한 투자자들로부터 자금을 모집하였습니다.

3. 스택스 2.0

“저는 비트코인을 가장 탈중앙화된 최고의 화폐 계층으로 봅니다. 현재 유통되는 전체 비트코인의 1%가 이더리움에서 래핑된 비트코인(wBTC)으로 발행되고 있다는 것은 스마트 컨트랙트에서 비트코인을 사용하려는 수요가 있다는 것을 의미합니다. 비트코인을 일부 스마트 컨트랙트 플랫폼에 래핑된 방식으로 가져오는 대신 스마트 컨트랙트 기능을 비트코인 네트워크에 이식하는 것이 어떨까요?” — Bitcoin DeFi? It's a Thing, Says Stacks Founder Muneeb Ali, Decrypt 중 발췌

2021년 1월, 블록스택은 스택스 2.0 메인넷을 론칭하며 스택스 네트워크로 거듭났습니다(관련 링크). 상기한 무니브 알리의 인터뷰에서도 볼 수 있듯이, 스택스 2.0은 비트코인 자체를 수정하지 않고 비트코인 네트워크에 스마트 컨트랙트 기능을 이식하는 것을 목표로 출발했습니다. 비트코인 네트워크의 탈중앙성과 보안을 승계하면서도 스마트 컨트랙트 기능을 추가하여 네트워크의 확장성을 증진하기 위한 목적으로 체인을 설계하였습니다.

3.1. 전송 증명(Proof of Transfer)

전송 증명 흐름; 출처: stacks.co
전송 증명 흐름; 출처: stacks.co

스택스의 합의 메커니즘인 전송 증명(Proof of Transfer; PoX)은 비트코인 네트워크의 보안을 승계하기 위한 핵심으로 소각 증명(Proof of Burn)의 확장으로 볼 수 있습니다. 소각 증명이란 작업 증명(Proof of Work; PoW) 환경에서 해당 네트워크의 암호화폐를 소각하는 것으로 채굴 경쟁을 진행하는 합의 메커니즘을 말합니다.

소각 증명 방식에서 채굴자가 비트코인을 소각하는 것과 달리, 전송 증명 방식에서 채굴자는 보유한 비트코인을 스택킹(Stacking) 과정에 참여하는 STX 보유자에게 전송합니다. 채굴자(Miner)는 스택스 노드를 운영하여 채굴 과정에 참여할 수 있으며, 비트코인 네트워크를 앵커 체인으로 사용하여 블록 생성 및 채굴 과정을 진행합니다. 다음의 전송 증명 메커니즘은 다음과 같습니다.

  • Registration: 채굴자는 네트워크에 컨센서스 데이터 전송하여 채굴자 선정 후보로 등록
  • Commitment: 등록된 채굴자는 STX 토큰 보유자 집단에 비트코인을 전송하는 것으로 채굴 경쟁에 참여
  • Election: VRF(Verifiable Random Function)을 이용하여 스택스 블록체인에 새 블록을 생성할 채굴자를 선택
  • Assembly: 선정된 채굴자는 블록을 생성하고 STX 토큰을 보상으로 수령

선거 과정을 통해 선출된 채굴자는 스택스 체인에서 새로이 발생한 모든 트랜잭션에 대한 기록을 담은 해시값을 비트코인 블록에 기록하는 한편, 전송 증명 방식을 따르면서 비트코인 네트워크 상의 채굴자와 스택스 체인의 보안에 기여하는 스택커(Stacker) 간에 인센티브 시스템이 완성됩니다. 여기서 “스택킹”이란 지분 증명(Proof of Stake; PoS) 네트워크의 “스테이킹”과 유사한 작업이지만, STX를 락업하고 앵커체인의 토큰, 즉 BTC를 보상으로 수령한다는 점에서 스테이킹과 차이가 있습니다. 채굴자와 스택커의 자세한 역할은 아래 이미지와 같습니다.

채굴자와 스택커의 역할; 출처: stacks docs
채굴자와 스택커의 역할; 출처: stacks docs

[채굴자]

  1. 채굴자는 스택스 블록에 쌓인 트랜잭션 수수료와 블록 보상을 수령하기 위해 스택커들에게 BTC를 전송
  2. 채굴자들은 각각 그들이 전송한 BTC의 상대적 양에 따라 채굴 경쟁에서 승리할 확률이 정해지며, 이 과정에서 VRF가 적용됨
  3. 선출된 채굴자는 스택스 체인에 새로운 블록을 생성하고 마이크로블록을 스트리밍 할 권리를 취득
  4. 선출된 채굴자는 블록 보상으로 주어지는 STX와 트랜잭션 수수료를 수취

[스택커]

  1. 스택커는 보유한 STX를 일정 사이클 동안 락업
  2. STX 락업 양에 비례하여 독자적으로 스택킹할지, 다른 스택커의 STX 물량과 풀링할지 선택할 수 있음
  3. 스택커들은 BTC 보상 수령을 위해 BTC 주소를 제공하며, 스택킹된 STX 수량에 비례하여 보상을 취득할 확률이 정해짐
  4. 앞서 설정한 락업 사이클이 지나면 스택킹된 STX는 언락

3.2. 비트코인 L2?

스택스 2.0은 메인넷 출시 및 전송 증명 메커니즘의 도입을 통해 비트코인 네트워크의 스마트 컨트랙트 플랫폼으로 기능한다는 점에서 큰 의미를 가집니다. 하지만 비트코인 네트워크 상의 L2라고 표현하기에는 몇몇 어려운 지점이 존재합니다.

  • 스택스 2.0은 자체 토큰이 존재하며 비트코인 네트워크와 구별되는 별도의 보안 예산이 존재
    • 보안 예산: 네트워크 무결성을 유지하기 위해 할당된 자원을 의미하며 채굴 보상, 운영 비용, 네트워크 수수료 등의 자금을 지칭
  • 이더리움 및 기타 생태계의 L2와 같이 L1의 보안 및 검증인들에 의해서 자산 입출금이 일어나지 않음

위와 같은 이유로 인해 스택스 2.0을 기존의 L2와 같은 카테고리로 구분하기엔 어려움이 있습니다. 또한, 스택스 체인의 트랜잭션이 최종적으로 비트코인 네트워크에서 정산(settlement)되기 때문에 사이드체인으로 구분하기에도 마땅치 않습니다. 스택스 체인의 이러한 독특한 구조로 인해서 스택스의 공동창립자인 무니브 알리(Muneeb Ali)는 2021년 Decrypt와의 인터뷰에서 스택스 체인을 “레이어 1.5”라고 표현하기도 하였습니다.

비트코인 네트워크는 스마트 컨트랙트 플랫폼으로 출발하지 않았기 때문에 스마트 컨트랙트 도입 혹은 확장성 개선을 꾀하려는 움직임이 이더리움 및 EVM 체인들의 사례와 동일하게 일어나지 않습니다. 스파르탄 그룹(Spartan Group) 2023년 12월에 발표한 ”BITCOIN LAYERS — Tapestry of a Trustless Financial Era”에 따르면 비트코인 L2의 구분을 더 명확하게 이해할 수 있습니다.

비트코인 L2 트릴레마; 출처: BITCOIN LAYERS — Tapestry of a Trustless Financial Era
비트코인 L2 트릴레마; 출처: BITCOIN LAYERS — Tapestry of a Trustless Financial Era

위 이미지와 같이 비트코인 L2 트릴레마를 소개하였으며, 구성 항목은 다음과 같습니다.

  1. Open Network: 연합 모델이 아닌 개방형 네트워크 채택
  2. No New Token: 새로운 토큰을 도입하지 않음
  3. Full VM/Global State: 제한된 형태의 오프체인 컨트랙트가 아닌 “global state” 방식 적용

스택스 2.0은 새로운 토큰(STX)을 도입(조건 2 불충족)하는 대신, 조건 1과 조건 3을 충족하는 비트코인 L2 솔루션으로 볼 수 있습니다. 비교군으로 꼽을 수 있는 라이트닝 네트워크(Lightning Network)는 조건 1, 2를 충족하는 대신, 트랜잭션 과정이 메인 체인과 구별되는 P2P 네트워크에만 기록되는 “Local Consensus” 방식을 채택하여 조건 3을 충족하지 못합니다.

이러한 구조는 나카모토 릴리즈 이전에 스택스가 비트코인 네트워크와의 연결성을 가져가는 방식이었으며, 스택스는 나카모토 릴리즈를 통해 이상적인 비트코인 L2에 더 가까워지려 하고 있습니다.

4. 스택스 3.0을 향하여, 나카모토 릴리즈

4.1. 기존 스택스 체인의 문제점

앞서 살펴본 스택스 체인의 독특한 구조는 스택스가 비트코인 네트워크의 스마트 컨트랙트 플랫폼으로 기능할 수 있도록 만드는 이유이기도 하였으나, 시스템에 문제를 발생시키는 원인이기도 하였습니다. 기존에 상존했던 문제점들은 다음과 같습니다

  • 보안 모델
    • 스택스 체인은 비트코인 네트워크의 보안 예산과 달리 별도의 예산을 가지고 있으며, 이는 스택스 채굴자들이 지불하는 BTC에 의해 정의됨
    • 이는 체인의 보안이 스택스 채굴자들이 가진 예산에 높은 의존성을 갖게 하며, 곧 보안 위험 증가를 의미
  • 성능 및 확장성
    • 전송 증명 메커니즘 등 스택스 체인과 비트코인 네트워크 간의 연결성을 위한 구조는 탈중앙성과 보안성 증대에 기여했으나, 체인 성능과 확장성에 있어서는 한계를 부여하는 요소로 작용
    • 특히, 채굴자 선출 과정을 거쳐 새 블록이 생성되는 프로세스는 스택스 체인을 느린 속도의 비트코인 블록 생성 주기와 연동시켜 매우 높은 트랜잭션 컨펌 레이턴시(latency)를 발생시킴
    • 유저 경험에 있어서도 취약점으로 작용하지만 디앱 온보딩에 어려움을 초래하는 원인으로도 작용
  • MEV 문제
    • 상당 비율의 비트코인 해시레이트를 보유한 비트코인 채굴자는 자신이 채굴자로 선정된 비트코인 블록에서 타 스택스 채굴자의 commitment 트랜잭션(STX 채굴 경쟁에 참여하기 위한 BTC 전송 트랜잭션)을 검열하여 스택스 보상 및 트랜잭션 수수료를 확정적으로 취득 가능

4.2. 주요 목표와 디자인 변경

4.2.1. 주요 목표

나카모토 릴리즈는 올해 예정된 스택스 체인의 주요 업그레이드로, 앞서 언급한 스택스 체인의 문제점을 해결하고 체인의 성능과 보안을 개선하기 위해 다음과 같은 변경점을 골자로 하고 있습니다.

  • 빠른 블록 생성(Fast blocks)
    • 사용자가 제출한 트랜잭션이 블록 내에서 채굴되어 컨펌되는 데에 걸리는 시간이 수십 분에서 몇 초 수준으로 줄어듦
    • 이는 채굴자 선출 과정을 블록 생성 메커니즘과 분리함으로써 달성되며, 나카모토 릴리즈 이후에는 채굴자가 다음 채굴자 선출 과정 이전에 많은 블록을 생성할 수 있게 변경
  • 비트코인 최종성(finality)에 의해 트랜잭션 보안성을 달성
    • 스택스 체인의 트랜잭션은 비트코인 네트워크의 해시 파워에 의해 보안성을 달성
    • 이는 트랜잭션이 비트코인 네트워크에서 정산되며, 이로 인해 가장 안전한 네트워크로부터 거래 불변성을 보장받는 것을 의미
  • MEV 저항성 개선
    • STX 보상에 대한 BTC 비딩 메커니즘을 개선하여 채굴자 선출 과정에서 생기는 MEV 문제를 개선
    • 비트코인 채굴자가 스택스 채굴자로서의 이점을 갖지 않도록 채굴자 선출 알고리즘을 변경

4.2.2. 블록 생성 메커니즘과 스택커 역할의 변화

나카모토 릴리즈 이전의 스택스 체인에서 생성되는 블록은 비트코인 블록과 1:1로 고정되어 있었기 때문에 느린 블록 생성 시간, 그로 인한 느린 트랜잭션 컨펌이라는 문제점을 안고 있었습니다.

나카모토 릴리즈 이후에는 “Tenure-based block production” 말하자면, “임기 기반 블록 생성 메커니즘” 도입으로 이러한 문제점을 해결하고 빠른 블록 생성을 가능케 합니다. 스택스 체인의 블록이 비트코인 블록에 1:1로 대응되는 것이 아니라 선출된 채굴자의 임기, 즉 비트코인 블록 생성 주기 동안 복수의 스택스 블록을 생성합니다. 이러한 메커니즘의 도입으로 블록 생성 및 컨펌 시간은 약 5초 수준으로 줄어들며 스택스 체인의 확장성을 비약적으로 발전시킵니다.

이때 생성되는 스택스 블록에 대한 유효성 검증은 스택커들이 수행하게 됩니다. 나카모토 릴리즈 이전에 스택커들은 단순히 STX 토큰을 락업(스택킹)하여 스택스 네트워크의 경제적 보안에 기여하는 역할을 담당하였지만, 나카모토 릴리즈 이후 채굴자의 임기 동안 생산된 스택스 블록 각각을 검증, 저장, 서명 및 전파하는 일을 담당하는 서명자(signer)의 역할을 수행합니다. 이에 따라 채굴자와 스택커의 상호 관계는 아래 이미지와 같이 정리할 수 있습니다.

나카모토 릴리즈 이후 채굴자와 스택커(혹은 서명자)의 상호작용 방식; 출처: stacks docs
나카모토 릴리즈 이후 채굴자와 스택커(혹은 서명자)의 상호작용 방식; 출처: stacks docs
  1. 채굴자는 스택스 네트워크의 채굴자로 선정되기 위해 BTC를 스택커들에게 전송하고 채굴자 선출 과정을 수행
  2. 새로운 채굴자가 선출되었을 때, 해당 채굴자에게 새로운 임기를 부여하는 “tenure change” 트랜잭션이 발생
  3. 채굴자는 초 단위로 블록을 생성하고 검증하는 과정에서 스택커들의 서명을 취합해야 함
  4. 블록 유효성 검증에는 70% 이상의 스택커들이 블록에 승인 서명을 실시해야 함

위 과정과 같이 채굴자는 다음 블록 생성을 위해 스택커의 서명이 필요하며, 스택커는 전송 증명 메커니즘에 따른 보상을 수령하고 스택킹한 STX 토큰을 잠금 해제하기 위해 서명 작업을 수행해야 합니다.

4.2.3. 체인 구조 변화와 비트코인 최종성 달성

서명자(스택커)들은 임기 변경(혹은 채굴자 선출) 과정에서 가장 최근에 서명된 블록을 기반으로 생성된 새로운 블록에만 서명함으로써 채굴자가 스택스 체인을 임의적으로 포크하는 것을 방지합니다. 즉, 이전에 생성된 블록의 유효성을 검증하고 가장 최근의 블록을 기반으로 새 블록이 만들어지도록 채굴자들을 감시하는 역할을 서명자들이 수행하는 것입니다.

또한, 채굴자는 커밋(commit) 트랜잭션(tenure change 트랜잭션) 제출 시 인덱싱된 블록 해시(indexed block hash)를 포함시켜야 하는데, 해당 해시에는 이전 마이너 임기에 기록된 첫 번째 스택스 블록 해시와 해당 블록 자체의 해시가 포함됩니다. 이를 통해 스택스 블록체인의 상태가 비트코인 블록에 기록되며, 다음 임기의 마이너도 동일한 작업을 수행함으로써 비트코인 네트워크에 스택스 블록체인의 히스토리가 지속적으로 기록됩니다.

비트코인 블록, 스택스 블록, 인벤토리 비트맵 간의 관계도; 출처: stacks docs
비트코인 블록, 스택스 블록, 인벤토리 비트맵 간의 관계도; 출처: stacks docs

결과적으로, 스택스 블록과 비트코인 블록 간의 관계는 위 이미지와 같이 형성됩니다. N번째 임기에 제출된 스택스 체인의 트랜잭션은 다다음 임기 즉, N+2번째 임기에 비로소 비트코인 블록에 기록되며, 임기가 3번 변경되어야 스택스 트랜잭션을 되돌리는 것이 비트코인 블록을 되돌리는 것만큼 어려워집니다. 스택스 체인을 사용하는 사용자 입장에서는 트랜잭션이 수초 내에 승인되지만, 비트코인에서 정산되기까지는 약 30분이 소요되는 시스템으로 우리가 알던 L2와 같은 방식으로 체인 구조가 편성되는 것입니다.

이러한 시스템은 스택스 체인의 보안 예산 측면에서도 긍정적인 변화를 가지고 오는데, 앞서 서명자들의 70% 이상의 서명을 통해 블록 유효성 검증이 일어나는 메커니즘을 통해 스택킹된 STX의 70%에 달하는 대규모 보안 예산이 형성됨과 더불어 트랜잭션이 비트코인 최종성을 얻은 이후에는 비트코인 마이닝 파워의 51%에 달하는 보안 예산에 도달하는 것과 같은 효과를 가지게 됩니다.

다시 돌아가서 나카모토 릴리즈 이후 스택스 체인의 메커니즘을 정리하면 다음과 같습니다.

  • 채굴자는 tenure change 트랜잭션 제출 시 이전 임기에 기록된 첫 번째 스택스 블록 해시가 담긴 인덱싱된 블록 해시를 포함시켜야 함
  • 서명자은 채굴자가 이전 임기동안 마지막으로 서명된 스택스 블록을 기반으로 블록을 생성하도록 강제함
  • N번째 임기에 제출된 스택스 체인 트랜잭션은 N+2번째 임기에 비트코인 블록에 기록되며, 비트코인 최종성(finality)을 가짐

나카모토 릴리즈 이후 스택스 블록체인은 이러한 구조로 체인 구조가 변화하면서 기존의 방식과 비교하여 매우 빠른 속도로 트랜잭션이 이루어지면서도 비트코인 최종성을 달성하여 데이터 불변성을 보장할 수 있습니다. 사용자 입장에서는 빠른 트랜잭션 승인을, 시스템적으로 비트코인의 보안성을 승계받을 수 있는 진정한 비트코인 L2로 거듭나는 것이죠.

4.2.4. 비트코인 MEV 문제 완화

나카모토 릴리즈 이전 스택스 체인의 MEV 문제는 다음과 같은 방법으로 일어났습니다. F2Pool과 같이 상당한 비율의 비트코인 해시레이트를 보유한 비트코인 채굴자는 자신이 생성하는 비트코인 블록 내에서 다른 스택스 채굴자들이 제출하는 커밋 트랜잭션을 검열하여 자신이 제출하는 BTC 비딩 금액을 조정, 스택스 블록의 블록 보상 및 트랜잭션 수수료를 얻을 수 있도록 보장할 수 있었습니다. 이러한 행위는 스택커들에게 돌아가는 BTC 보상을 줄어들게 하는 한편, 채굴 과정에 대한 신뢰성을 약화시키는 요소로 작용하였습니다.

나카모토 릴리즈에서는 블록 채굴 과정에서 공정성을 높이기 위해 채굴자 선정 시 고려되는 몇 가지 기준을 신설하였습니다.

  • 최근 블록에 대한 채굴자 참여(Miner Participation in Recent Blocks)
    • 임기 변화 시 채굴자 선정 자격을 얻기 위해서는 최근 10개의 블록에서 채굴자 선정 과정에 참여했던 기록이 필요
    • 이러한 기준을 도입함으로써 안정적인 채굴자 커뮤니티를 육성하고 체인 보상을 체리피킹하려는 시도를 억제
  • 과거 입찰 금액의 중앙값 고려(Median of Past Bids Method)
    • 지난 10개 블록에 기록된 모든 BTC 입찰액의 중앙값을 기반으로 채굴자 선정 확률이 계산됨
    • 채굴자가 비정상적인 입찰액 제출을 통해 블록 보상을 수령하는 것을 방지
  • 입찰액 합계의 절댓값 고려(Absolute Bid Total)
    • 즉각적인 채굴 환경에 따라 입찰액 변수가 고려되는 것이 아니라 입찰액 합계의 절댓값을 고려함으로써 채굴자 선정 과정이 안정적인 경제기준 상에서 진행됨

나카모토 릴리즈는 이러한 MEV 완화 기준 도입을 통해 스택스 블록체인의 채굴 과정에 대한 투명성과 신뢰성을 제고하려 하고 있습니다.

4.3. 나카모토 릴리즈 출시 계획

나카모토 릴리즈 로드맵; 출처: Nakamoto.run
나카모토 릴리즈 로드맵; 출처: Nakamoto.run

2022년 말 sBTC 및 나카모토 릴리즈 백서가 발간된 이후, 스택스 재단 및 관련 개발진은 나카모토 릴리즈를 위한 사전 작업을 오랜 기간 거쳤습니다. 위 이미지에서 볼 수 있듯이 2024년 2월, 나카모토 릴리즈의 기능이 완성되고 테스트넷에 통합(나카모토 마일스톤 0.3이자 Argon이라는 코드 네임으로 명명)된 이후 나카모토 릴리즈 업데이트는 본격적으로 전개되고 있습니다.

나카모토 릴리즈는 2단계의 프로세스로 구성되며, 각 프로세스마다 하드 포크를 거칩니다. 해당 프로세스는 각각 인스턴스화(Instantiation), 활성화(Activation)로 구분되며, 이는 나카모토 릴리즈 업데이트 이후 본격적인 기능 활성화 전에 버그 수정 등의 최종 조정 기간을 두어 체인 환경 변화에서 발생하는 혼란을 최소화하려는 의도에서 비롯된 계획입니다.

4.3.1. 기존 출시 계획

  • 1단계: 인스턴스화
    • pox-4(전송 증명 메커니즘의 업그레이드 버전) 컨트랙트 및 나카모토 릴리즈에 포함된 대부분의 코드가 적용되지만 기능이 활성화되진 않음
    • 서명자(Signer) 및 파트너들이 pox-4 컨트랙트에 등록할 수 있도록 최소 2회의 스택킹 주기의 여유를 가집니다. 이 시기 동안 pox-4에 등록된 서명자들이 블록을 제대로 검증하는지 살피고 활성화 단계로 넘어갈 수 있는지 판단
  • 2단계: 활성화
    • 서명자 기반 시스템, 패스트 블록, 비트코인 최종성 등 나카모토 릴리즈 업데이트가 적용되고 나카모토 규칙(Nakamoto rules)이 활성화되는 단계
    • 나카모토 규칙이란 나카모토 릴리즈 이전, 이후를 구분하는 로직 전반을 지칭

4.3.2. 출시 계획 수정 이후 일정

나카모토 릴리즈 출시 계획; 출처: Nakamoto Launch: Testnet and Mainnet Rollout Overview

현재 1단계 업그레이드인 인스턴스화는 지난 4월 22일에 시작하였으며, 특별한 버그가 발견되지 않고 인스턴스화가 마무리되는 가정 하에 5월 중순 이후 2단계 업그레이드가 시작될 예정이었습니다. 하지만, 1단계 진행 이후 나카모토 릴리즈 적용과 관련해서 서명자 복구(Signer Resiliency/Recovery) 시스템 관련 보완 사항이 발견되었고, 스택스 재단은 5월 1일 관련 공지를 통해 기존 계획의 수정을 알렸습니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.

  • 기존 나카모토 릴리즈 계획에는 기초적인 서명자 복구 시스템만을 포함시켜 활성화 단계에 착수
  • 고급 서명자 복구 시스템으로의 업그레이드는 나카모토 릴리즈 활성화 이후 2024년 말에 구축할 계획이었으나, 인스턴스화에 따른 서명자 온보딩 진행 이후 고급 서명자 복구 시스템의 필요성 확인
  • 나카모토 릴리즈 활성화 단계 이전에 새로이 8주간의 개발 시간이 소요될 예정이며, 이에 따라 서명자 복구 시스템 코드 완성은 7월 15일에 완료 및 나카모토 릴리즈 활성화는 8월 28일에 예정
  • 작업 내용은 다음과 같은 사항을 포함
    • 서명 시간 초과 및 서명자의 잘못된 응답에 대한 채굴자 복원력 강화
    • 서명자 반응성 및 키 손실 시나리오에 대한 프로세스 강화
    • 채굴자 임기(Tenure) 생성 및 연장 방법에 대한 개선
    • 네트워크 엔트로피(불확실성) 방지 및 플래시 블록 처리 개선
수정된 나카모토 릴리즈 타임라인; 출처: stacks.org
수정된 나카모토 릴리즈 타임라인; 출처: stacks.org

기존 계획이 수정되면서 8주 간의 코드 개발 기간을 거쳐 7월 15일에 코드 개발이 완료될 예정이며, 본래 5월 중순 이후에 예정되어 있던 나카모토 릴리즈 활성화 단계는 약 3달 이후 시점인 8월 28일에 시작될 예정입니다. 불행 중 다행인 점은 기존에 3분기에 예정되어 있던 sBTC 업그레이드는 일정 연기 없이 진행될 예정으로 활성화 단계 개시 시점으로부터 4주 후에 예정되어 있습니다.

5. L2 도약을 위한 마지막 퍼즐, sBTC

5월 중 본격적인 활성화가 예상되는 나카모토 릴리즈는 스택스 체인의 비약적인 성능 개선과 스택스 블록에 대한 비트코인 최종성 달성에 방점이 찍혀있습니다. 하지만, 진정한 비트코인 네트워크의 L2가 되기 위해서는 나카모토 릴리즈는 반쪽짜리 업데이트에 불과하다고 할 수 있습니다.

비트코인 L2 구분을 위한 기준; 출처: light 트윗
비트코인 L2 구분을 위한 기준; 출처: light 트윗

나카모토 릴리즈 이후 스택스는 소버린 롤업(Sovereign rollup)과 유사한 환경을 구성하게 됩니다. 하지만 비트코인 네트워크의 기본자산인 BTC를 체인 상으로 가져와서 활용할 수 있어야 진정한 비트코인 스마트 컨트랙트 플랫폼이자 L2로 기능할 수 있을 것입니다. 스택스 창립자인 무니브 알리 또한 해당 트윗에서 BTC를 레이어 안팎으로 이동시키는 것이 어려운 부분이라고 하면서, 비트코인 L1을 수정하지 않으면서 탈중앙화되고 공개된 서명자 그룹을 통해 BTC에 대해 페그 메커니즘을 적용하는 것 즉, sBTC가 가장 무신뢰 방식의 브릿지에 가깝다고 설명하고 있습니다.

sBTC는 크게 두 가지 속성을 바탕으로 BTC 자산을 비트코인 네트워크와 스택스 체인 간에 연결시킵니다.

  • 1:1 상환 가능성: 스택스 체인이 멈추지 않는 한 sBTC와 BTC는 항상 1:1로 교환될 수 있습니다.
  • 오픈 멤버십: 누구나 sBTC 프로토콜에 참여할 수 있으며, 어떤 중앙화된 주체도 BTC에 대한 관리권을 가지지 않습니다.

이더리움의 wBTC(wrapped BTC)와 같이 기존에 스택스 체인에 존재하던 BTC 관련자산인 xBTC, aBTC 등이 존재하였으나, 브릿징 과정에서 중앙화된 관리 주체를 거치거나 멀티 시그 방식을 따라야 했습니다. 이와 달리 sBTC는 전송 증명 메커니즘 상의 스택커들을 서명자 그룹으로 활용하여 무신뢰 방식에 가까운 방식으로 BTC 브릿징을 가능케 합니다.

sBTC 작동 메커니즘(1); 출처: stacks docs
sBTC 작동 메커니즘(1); 출처: stacks docs
sBTC 작동 메커니즘(2); 출처: sbtc.tech
sBTC 작동 메커니즘(2); 출처: sbtc.tech

sBTC 업데이트 및 적용은 2024년 3분기로 예정되어 있습니다. 완전한 비트코인 네트워크의 스마트 컨트랙트 플랫폼으로 거듭나겠다는 스택스의 원대한 목표를 이루기 위해 나카모토 릴리즈와 sBTC 업데이트는 아주 중요한 분기점이 될 것입니다. 과연 스택스 체인이 진정한 비트코인 L2로 기능하고, 잠들어있는 BTC를 활용할 수 있는 스마트 컨트랙트 플랫폼이 될 수 있을지 꾸준히 지켜보시는 걸 추천드립니다.

출처: BITCOIN LAYERS — Tapestry of a Trustless Financial Era
출처: BITCOIN LAYERS — Tapestry of a Trustless Financial Era

<참고자료>

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