이더리움의 뿌리를 다시 설계하다: 바이너리 상태 트리와 RISC‑V가 여는 ZK‑네이티브 시대
Ethereum의 기초를 다시 생각하다: 바이너리 상태 트리, RISC‑V, 그리고 ZK‑네이티브 미래로 가는 길
Ethereum은 지난 10년 동안 스마트 컨트랙트 플랫폼의 표준으로 자리 잡았습니다. 하지만 그 성장의 기반이 되었던 초기 아키텍처는 이제 한계에 다다르고 있습니다. 특히 영지식증명(ZK)이 블록체인 확장의 핵심 기술로 떠오르면서, Ethereum의 구조적 복잡성은 더 이상 무시할 수 없는 부담이 되고 있습니다.
L2 롤업은 무거운 증명을 생성해야 하고, L1은 이를 높은 비용으로 검증해야 하며, 라이트 클라이언트는 네트워크와의 동기화를 유지하기 위해 과도한 데이터를 처리해야 합니다. 이러한 문제는 단순한 최적화로 해결될 수 있는 수준이 아니라, Ethereum의 데이터 레이어와 실행 레이어 자체를 재설계해야 하는 지점에 와 있음을 보여줍니다.
이 글에서는 Ethereum이 다음 10년을 준비하기 위해 고려해야 할 세 가지 핵심 변화에 대해 살펴봅니다.
현재의 L1–L2 구조가 만드는 병목
바이너리 상태 트리가 데이터 레이어를 어떻게 재구성하는가
RISC‑V 기반 VM이 실행 레이어를 어떻게 현대화할 수 있는가
1. L1–L2 구조와 현재 Ethereum이 겪는 병목
Ethereum의 확장 전략은 명확한 역할 분담에 기반합니다.
L2 롤업: 트랜잭션을 실행하고, 그 결과가 올바르다는 것을 증명하는 ZK 증명을 생성
L1 Ethereum: 이 증명을 검증하고 최종 상태를 확정
이 구조는 이론적으로 매우 강력하지만, Ethereum의 기존 데이터 구조와 EVM의 복잡성 때문에 실제 효율성은 기대에 미치지 못합니다.
긴 증명, 비싼 검증 비용
Ethereum의 현재 상태 구조인 Merkle Patricia Trie(MPT)는 16개의 브랜치를 가진 복잡한 트리입니다. 단순한 상태 변경을 증명하기 위해서도 긴 경로를 포함해야 하며, 이는 L2가 생성하는 증명을 무겁게 만들고 L1의 검증 비용을 높입니다.
ZK 롤업의 부담 증가
ZK 회로는 MPT의 긴 경로와 많은 해시 연산을 모두 포함해야 합니다. 이는 회로 크기를 키우고 증명 생성 시간을 늘리며, 결국 롤업의 처리량을 제한합니다.
라이트 클라이언트의 비효율
모바일 지갑이나 브라우저 기반 클라이언트는 네트워크와 동기화를 유지하기 위해 많은 데이터를 다운로드해야 합니다. 이는 탈중앙성과 접근성을 떨어뜨립니다.
이 모든 문제는 Ethereum의 근본적인 설계에서 비롯된 것으로, 단순한 패치가 아니라 데이터 구조 자체의 재설계가 필요합니다.
2. 바이너리 상태 트리: 더 단순하고 ZK‑친화적인 데이터 레이어
Ethereum이 고려하고 있는 가장 중요한 변화 중 하나는 기존의 16‑진 트리를 바이너리 상태 트리로 바꾸는 것입니다. 각 노드가 16개가 아닌 2개의 브랜치만 갖는 구조로 전환하는 것이죠.
겉보기에는 단순한 변경처럼 보이지만, 그 효과는 매우 큽니다.
바이너리 상태 트리가 가져오는 변화
증명 길이 최대 4배 단축 브랜치 수가 줄어들면서 Merkle 경로가 훨씬 짧아집니다.
ZK 증명 비용 대폭 감소 회로가 단순해지고 해시 연산이 줄어들어 증명 생성 비용이 크게 줄어듭니다.
라이트 클라이언트가 훨씬 가벼워짐 짧은 증명은 동기화에 필요한 데이터량을 줄여 모바일 환경에서도 더 빠른 검증이 가능합니다.
스토리지 접근 효율 증가 구조가 단순해지면서 스토리지 중심 애플리케이션의 성능이 개선됩니다.
왜 중요한가?
바이너리 상태 트리는 Ethereum을 ZK‑네이티브한 네트워크로 만드는 핵심 요소입니다. 증명 비용이 줄어들고, 검증이 빨라지며, 클라이언트가 가벼워지면 Ethereum은 더 많은 사용자와 더 많은 애플리케이션을 수용할 수 있습니다.
하지만 데이터 레이어만 개선해서는 충분하지 않습니다. Ethereum의 실행 엔진인 EVM 역시 재설계가 필요합니다.
3. RISC‑V 기반 VM: Ethereum에 현대적인 “CPU”를 제공하다
EVM(Ethereum Virtual Machine)은 Ethereum의 심장과 같은 존재입니다. 하지만 2015년에 설계된 EVM은 오늘날의 ZK 환경을 고려한 구조가 아니며, 시간이 지나면서 복잡성과 예외 규칙이 누적되었습니다.
현재 EVM의 문제점
구조가 복잡해 최적화가 어렵고
예외 처리와 특수 규칙이 많으며
ZK 증명 시스템에서 다루기 매우 비효율적이고
Rust, C 같은 주류 언어를 직접 활용하기 어렵습니다
이로 인해 개발자 경험은 제한되고, ZK 기반 확장성은 비효율적이며, 장기적인 유지보수도 어려워지고 있습니다.
RISC‑V가 제공하는 해결책
RISC‑V는 전 세계적으로 널리 사용되는 오픈소스 CPU 아키텍처로, 단순하고 표준화된 구조 덕분에 ZK 시스템에서도 매우 효율적입니다.
Ethereum이 RISC‑V 기반 VM을 도입하면 다음과 같은 변화가 일어납니다.
실행 레이어가 단순해지고 유지보수가 쉬워짐
ZK 증명 비용이 크게 감소
Rust, C 등 주류 언어로 스마트 컨트랙트 개발 가능
기존 개발자 도구와 생태계를 활용할 수 있어 Web2 개발자 유입 증가
즉, RISC‑V는 Ethereum에 현대적이고 표준화된 CPU를 제공하는 셈입니다.
전환은 어떻게 이루어질까?
Vitalik은 다음과 같은 점진적 접근을 제안합니다.
RISC‑V VM을 스마트 컨트랙트 형태로 Ethereum에 도입
충분히 안정화되면 네이티브 실행 엔진으로 승격
기존 EVM은 레거시 호환성 용도로 유지
이 방식은 기존 애플리케이션을 깨뜨리지 않으면서도 Ethereum을 더 단순하고 강력한 구조로 전환할 수 있게 합니다.
4. ZK‑네이티브 Ethereum이 가져올 미래
바이너리 상태 트리와 RISC‑V VM은 단순한 성능 개선이 아닙니다. Ethereum을 ZK‑중심 설계로 재탄생시키는 근본적 변화입니다.
더 빠르고 더 저렴한 네트워크
ZK 롤업 운영 비용 감소
라이트 클라이언트 동기화 속도 향상
스토리지 중심 애플리케이션의 가스 비용 절감
더 단순하고 유지보수하기 쉬운 프로토콜
복잡한 예외 규칙 감소
더 명확한 구조
장기적인 프로토콜 진화가 쉬워짐
개발자에게 더 열린 생태계
Rust, C 등 주류 언어 사용 가능
기존 RISC‑V 개발 도구 활용
Web2 개발자의 진입 장벽 대폭 감소
Ethereum의 다음 10년을 위한 기반
ZK 증명이 부가 기능이 아니라 Ethereum 설계의 중심 원리가 되는 순간, 네트워크는 완전히 새로운 확장성을 갖게 됩니다. 더 많은 사용자, 더 많은 애플리케이션, 더 강력한 보안, 더 낮은 비용. Ethereum은 단순히 확장되는 것이 아니라, 새로운 형태의 블록체인 인프라로 진화하게 됩니다.
Ethereum은 지금 중요한 갈림길에 서 있습니다. 바이너리 상태 트리와 RISC‑V VM은 Ethereum이 다음 10년을 준비하기 위해 반드시 고려해야 할 핵심 변화입니다. 이 두 가지가 결합될 때 Ethereum은 더 빠르고, 더 단순하며, 더 ZK‑친화적인 네트워크로 재탄생할 것입니다.
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정윤찬 (Younchan Jung)
AI, 블록체인, 온체인 경제의 구조적 변화를 탐구하는 리서처.
This article is also available in English.
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