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SuperPaymaster: Eliminating Centralized Signer Authority via Asset-Oriented Abstraction to Reconcile Usability and Decentralization in Account Abstraction

본 논문은 Soulbound 토큰을 활용한 온체인 자산 지향적 추상화 모델을 도입하여 중앙화된 오프체인 서명을 대체하는 계정 추상화 솔루션인 SuperPaymaster를 소개함으로써, 기존 프로세스 지향적 추상화 기준에 비해 검열 위험을 제거하고 실행 가스 비용을 현저히 낮추는 것을 목표로 합니다.

원저자: Huifeng Jiao, Nathapon Udomlertsakul

게시일 2026-05-27

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CC BY 4.0

원저자: Huifeng Jiao, Nathapon Udomlertsakul

원본 논문은 CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

"SuperPaymaster" 논문에 대한 설명을 쉬운 언어와 일상적인 비유로 정리합니다.

큰 문제: "가스" 병목 현상

편지를 보내고 싶다고 상상해 보세요. 하지만 그렇게 하려면 먼저 다음을 해야 합니다:

특정 종류의 우표 (ETH) 를 사기 위해 은행에 가야 합니다.
우체국에 줄을 서서 오늘 우표 가격이 얼마인지 확인해야 합니다 (가스비).
우체국의 특정 관리자에게 지금 편지를 보내도 되는지 물어봐야 합니다. 만약 관리자가 바쁘거나, 잠들었거나, 당신을 좋아하지 않으면 "아니오"라고 말할 수 있고, 그러면 당신의 편지는 절대 발송되지 않습니다.

블록체인 (특히 이더리움) 세계에서는 이것이 정확히 일어납니다. 사용자는 트랜잭션을 보내기 위해 "가스"(수수료) 가 필요합니다. 현재 대부분의 시스템은 모든 트랜잭션에 서명할 수 있는 중앙 집중식 관리자(Alchemy 나 Pimlico 같은 회사가 소유한 서버) 에 의존합니다. 만약 그 서버가 다운되거나 당신을 차단하기로 결정하면, 당신은 꼼짝할 수 없습니다. 이것이 "검열 병목 현상"을 만듭니다.

구식 해결책: "프로세스 지향 추상화" (POA)

현재 업계 표준은 임시 패스와 같습니다.

작동 방식: 편지를 보낼 때마다 중앙 사무국에서 "허가서"를 요청합니다. 그들은 당신의 신원을 확인하고, 종이에 서명하여 패스를 발급합니다.
결함: 편지 하나하나마다 새로운 패스를 요청해야 합니다. 사무국이 문을 닫으면 아무것도 보낼 수 없습니다. 또한, 그 패스는 해당 우체국에서만 통용되며 다음 우체국에서는 작동하지 않습니다.
이 논문에서 이를 다음과 같이 부릅니다: 프로세스 지향 추상화 (POA). 이는 매번 허가를 받는 프로세스에 초점을 맞춥니다.

새로운 해결책: "자산 지향 추상화" (AOA)

저자들은 SuperPaymaster라는 새로운 방식을 제안합니다. 매번 허가서를 요청하는 대신, 당신이 소유하는 선불 카드를 구매합니다.

비유: 선불 전화 카드나 기프트 카드를 생각해 보세요.
- 카드를 구매하고 가치를 충전하면, 전화를 걸 때마다 관리자의 허가를 받을 필요가 없습니다.
- 카드 자체가 허가입니다.
- 카드는 당신의 정체성 (지갑) 에 묶여 있으며 도난당하거나 다른 사람에게 양도될 수 없습니다 (소울바운드).
작동 방식:
1. 카드 (가스 카드): 블록체인에서 당신이 소유하는 영구 자산인 디지털 "가스 카드"(소울바운드 토큰) 를 받습니다.
2. 연료 (xPNTs): 이 카드에 특정 커뮤니티 토큰 (지역 화폐와 같은) 을 충전합니다.
3. 트랜잭션: 트랜잭션을 보내고 싶을 때 시스템이 당신의 카드를 확인합니다. 유효한 카드와 충분한 연료가 있다면 트랜잭션이 자동으로 진행됩니다. 관리자가 종이에 서명할 필요가 없습니다.

왜 이것이 더 나은가? (세 가지 큰 승리)

1. 더 이상 "관리자" 문지기 없음 (탈중앙화)

구식 시스템에서는 중앙 서버가 모든 트랜잭션에 "예"라고 말해야 했습니다. 만약 그 서버가 해킹당하거나 폐쇄되면 전체 시스템이 멈춥니다.

SuperPaymaster: "예/아니오" 결정은 인간이나 서버가 아닌 블록체인上の 코드에 의해 내려집니다. 코드는 "이 사용자가 유효한 카드를 가지고 있는가? 충분한 연료가 있는가?"를 확인합니다. 그렇다면 작동합니다.
비유: 자동판매기와 같습니다. 구매를 승인하기 위해 관리자가 필요하지 않습니다. 기계는 동전을 충분히 넣었는지 확인하기만 하면 됩니다. 이 기계는 24 시간 365 일 누구에게나 열려 있습니다.

2. 사용자의 두뇌 사용 감소 (사용성)

이 논문은 GOMS(정신적 단계 계산) 라는 방법을 사용하여 이것이 얼마나 쉬운지 보여주었습니다.

구식 방식 (프로세스): 오류 ("잔액 부족") 가 표시됩니다. 당황합니다. 거래소에 갑니다. ETH 를 구매합니다. 기다립니다. 다시 시도합니다. (9 단계의 정신적 과정).
신식 방식 (자산): 단순히 "보내기"를 클릭합니다. 시스템이 자동으로 가스 카드에서 비용을 공제합니다. (2 단계의 정신적 과정).
비유: 커피를 살 때마다 종이 양식을 작성하고, 도장을 받아, 우편으로 보내야 하는 것과, 리더기에 스마트폰을 터치하는 것의 차이입니다.

3. 더 저렴하고 빠름 (효율성)

저자들은 Optimism 메인넷(실제 가동 중인 블록체인 네트워크) 에서 각 시스템당 50 회씩 테스트했습니다.

결과: SuperPaymaster 는 두 가지 가장 큰 경쟁사 (Alchemy 와 Pimlico) 보다 **적은 "가스"(컴퓨팅 파워)**를 사용했습니다.
- Alchemy (구식 방식): 약 206,000 가스 단위.
- Pimlico (구식 방식): 약 329,000 가스 단위.
- SuperPaymaster (신식 방식): 약 168,000 가스 단위.
이유: 구식 시스템들은 토큰을 가스로 바꾸기 위해 블록체인에서 복잡한 "스왑"을 수행해야 했습니다. SuperPaymaster 는 단순히 목록에서 항목을 지우는 것과 같은 간단한 내부 업데이트만 수행하므로 훨씬 빠르고 저렴합니다.
트레이드오프: 블록체인에서 카드를 확인하는 데는 약 32,000 가스 단위의 추가 비용 (단순 서명보다) 이 들지만, 이는 중앙 관리자를 제거하는 "대가"입니다. 전체적으로 여전히 경쟁사보다 저렴합니다.

"SuperPaymaster" 시스템 요약

목표: 모든 움직임을 승인하기 위해 중앙 boss 가 필요 없이, 선불 카드를 사용하는 것처럼 블록체인을 사용하기 쉽게 만드는 것.
방법: "허가를 요청하는 프로세스"를 "허가 자산 (가스 카드) 을 소유하는 것"으로 대체했습니다.
증명: 이를 구축하여 실제 Optimism 네트워크에 배포하고 작동함을 증명했습니다. 이는 더 빠르고 저렴하며, 중앙 서버가 당신을 차단할 위험을 제거합니다.

한 줄 요약: SuperPaymaster 는 블록체인 트랜잭션 비용을 지불하는 복잡하고 무서운 작업을 선불 카드를 터치하는 것처럼 단순하게 바꾸며, 과거에 왕국의 열쇠를 쥐고 있던 중개자를 제거합니다.

기술 요약: SuperPaymaster 및 자산 중심 추상화

1. 문제 제기

본 논문은 Web3 애플리케이션 채택의 주요 병목 현상으로 현재 가스 결제 메커니즘에 내재된 마찰과 중앙화를 지적합니다. 이더리움의 계정 추상화 (ERC-4337) 가 제 3 자가 거래 수수료를 후원할 수 있도록 허용하는 페이마스터 (Paymaster) 원시 (primitive) 를 도입했지만, 실제 배포는 프로세스 중심 추상화 (Process-Oriented Abstraction, POA) 에 의존하고 있습니다.

POA 모델에서 중앙화된 오프체인 서버가 '유효성 게이트' 역할을 수행합니다. 거래가 후원되기 전에 이 서버가 요청에 서명해야 합니다. 이 아키텍처는 다음과 같은 중앙화 위험을 재도입합니다:

검열: 서버가 오프라인이 되거나, 사용자를 블랙리스트에 올리거나, 서명을 거부하면 사용자는 거래를 수행할 수 없습니다.
시장 집중: 데이터에 따르면 단일 공급자 (Alchemy) 가 후원된 UserOperation 의 71% 이상을 처리하여 시스템적 취약점을 초래하고 있습니다.
사용성 마찰: POA 는 종종 후원을 특정 dApp, 세션 또는 토큰 목록에 묶어 휴대 가능하고 재사용 가능한 결제 기능을 제공하지 못합니다.

저자들은 기존 솔루션이 편의성을 위해 탈중앙화를 희생하며, 사용성과 블록체인의 신뢰 최소화 정신을 조화시키지 못한다고 주장합니다.

2. 제안된 솔루션: 자산 중심 추상화 (AOA)

본 논문은 사용성 - 탈중앙화 - 효율성 트릴레마를 해결하기 위한 설계 패러다임으로 자산 중심 추상화 (Asset-Oriented Abstraction, AOA) 를 제안합니다. 프로세스를 추상화하는 POA 와 달리, AOA 는 영구적이고 사용자가 소유하는 온체인 자산 내에 결제 능력을 캡슐화합니다.

SuperPaymaster 아티팩트

저자들은 Optimism 메인넷을 기반으로 구축된 ERC-4337 페이마스터 시스템인 SuperPaymaster 를 통해 AOA 를 구현합니다. 핵심 구성 요소는 다음과 같습니다:

가스 카드 (소울바운드 토큰 - SBT): 사용자의 스마트 계정에 바인딩된 이전 불가능한 ERC-721 토큰입니다. 이 SBT 를 보유하면 후원 자격이 입증됩니다. 이전이 불가능하므로 시빌 팜 (Sybil farming) 을 방지하고 평판을 특정 지갑에 바인딩합니다.
xPNTs (커뮤니티 가스 토큰): 커뮤니티가 가스 비용을 충당하기 위해 발행하는 ERC-20 토큰입니다. 이러한 토큰은 'Zero-Approve'로, 페이마스터 계약에 대해 무한한 허용 한도를 가지므로 별도의 approve() 거래가 필요하지 않습니다.
결정론적 온체인 검증: validatePaymasterUserOp 함수는 오프체인 서명을 검증하는 대신 스토리지 슬롯 (SBT 소유권, 속도 제한, 토큰 잔액) 을 읽음으로써 자격을 완전히 온체인에서 확인합니다.

아키텍처 전환

POA: 사용자 $\to$ 오프체인 서버 (서명) $\to$ 블록체인. 서버는 하드 게이트 역할을 합니다.
AOA: 사용자 $\to$ 온체인 자산 (가스 카드) $\to$ 블록체인. 유효성은 계약 상태에 의해 결정되며 오프체인 서명이 필요하지 않습니다.

이 시스템은 두 가지 모드로 작동합니다:

PaymasterV4: 자체 배포 가능한 단일 커뮤니티 페이마스터입니다.
SuperPaymaster: 커뮤니티가 자체 계약을 배포하지 않고도 토큰을 등록하고 발행할 수 있도록 하는 다중 커뮤니티 공유 인프라 레이어입니다.

3. 방법론

본 연구는 Hevner 등 의 가이드라인과 FEDS 프레임워크를 준수하는 디자인 사이언스 연구 (Design Science Research, DSR) 방법론을 따릅니다. 평가는 배포된 아티팩트를 평가하는 사후 (ex-post) 평가이며 총괄적 (summative) 입니다.

실험 설정

환경: Optimism 메인넷.
작업: 단일 UserOp ERC-20 토큰 전송.
샘플 크기: 시스템당 $n=50$ 건의 거래.
기준 (Baselines):
- Alchemy Gas Manager: API 서명 POA 를 대표합니다.
- Pimlico ERC-20 Paymaster: 온체인 스왑이 필요한 DEX 라우팅 POA 를 대표합니다.
- PaymasterV4: 비용 분해를 위한 내부 AOA 기준입니다.
지표:
- 탈중앙화: validatePaymasterUserOp 의 코드 구조 분석 (ecrecover 호출의 유무) 및 온체인 거래 증거.
- 사용성: 인지 부하 및 상호작용 단계를 추정하기 위한 GOMS(목표, 연산자, 방법, 선택 규칙) 프레임워크를 사용한 분석적 모델링.
- 효율성: txGasUsed(순수 L2 실행) 및 actualGasUsed(버들러 오버헤드를 포함한 총 청구 가스) 를 측정하는 가스 프로파일링.

4. 주요 결과

A. 탈중앙화 (RQ1)

서명자의 아키텍처적 제거: 코드 분석은 SuperPaymaster 의 검증 로직이 오프체인 호출을 전혀 수행하지 않음을 확인합니다. 이는 오직 온체인 SLOAD 연산 (SBT 상태, 캐시된 가격, 속도 제한 읽기) 에만 의존합니다.
실증적 증거: Optimism 메인넷의 50 건 거래가 페이마스터 서버의 재량적 승인 없이 확인되었습니다.
결론: 오프체인 서명은 유효성 게이트로서 아키텍처적으로 제거되었습니다. 버들러/시퀀서 포함 여부는 별개의 문제이지만, 후원 유효성 레이어는 완전히 탈중앙화되었습니다.

B. 사용성 (RQ2)

GOMS 분석:
- EOA (실패 경로): 9 개의 연산자 (오류 인식, 전략 결정, 브리징/스왑, 재시도).
- POA (정상 상태): 4 개의 연산자 (페이마스터 선택, API 구성, 서명).
- AOA (정상 상태): 2 개의 연산자 (프롬프트 인식, 확인 클릭).
결과: AOA 는 POA 대비 거래당 상호작용 복잡성을 50% 줄이며, 설정 비용을 일회성 가스 카드 획득으로 분산시켜 반복적인 '가스 관리' 인지 부하 (금액 계산, ETH 잔액 관리) 를 제거합니다.

C. 경제적 효율성 (RQ3)

Optimism 메인넷의 가스 프로파일링은 다음과 같은 txGasUsed(순수 L2 실행) 평균을 산출했습니다:

SuperPaymaster: 167,830 가스.
Alchemy (API 서명): 205,951 가스.
Pimlico (DEX 라우팅): 328,937 가스.

주요 발견:

DEX 라우팅 (Pimlico) 대비: SuperPaymaster 는 49% 더 효율적입니다. 이는 비싼 오라클 $\to$ 승인 $\to$ 스왑 시퀀스 (~10 만+ 가스) 를 내부 원자적 소각/전송 (O(1) 스토리지 쓰기) 으로 대체하기 때문입니다.
API 서명 (Alchemy) 대비: SuperPaymaster 는 순수 실행 가스 측면에서 18% 더 효율적이며, 이는 오프체인 ECDSA 확인 (~16k 가스) 을 대체하는 온체인 상태 검증을 위한 약 32,000 가스 오버헤드를 지불함에도 불구하고 더 효율적입니다.
총 청구 가스: 버들러 사전 검증 가스 (PVG) 를 포함할 경우, SuperPaymaster(286,818) 는 Alchemy(257,299) 보다 높습니다. 저자들은 이를 페이마스터 아키텍처 자체가 아닌 버들러의 다른 계정 스택에 대한 가격 책정 전략 때문이라고 설명합니다.

5. 중요성과 주장

본 논문은 세 가지 주요 기여를 주장합니다:

개념적: "프로세스 관리"에서 "자산 소유"로 사고 모델을 전환하는 설계 원칙인 자산 중심 추상화 (AOA) 의 정의입니다. 이는 결제 능력을 사용자의 지갑에 영구적이고 휴대 가능한 속성으로 만들어 현재 Web3 UX 의 '누수된 추상화 (leaky abstraction)' 문제를 해결합니다.
아티팩트: 오픈 소스이며 허가 없는 인프라인 SuperPaymaster의 출시입니다. 이는 중앙화된 서명 서버에 의존하지 않고 결정론적 규칙 (SBT + 정책) 을 통해 온체인 전적으로 후원 유효성을 강제할 수 있음을 입증합니다.
실증적: 탈중앙화가 prohibitive 한 효율성 패널티를 요구하지 않는다는 증거입니다. 온체인 검증을 위한 약 32k 가스 오버헤드는 DEX 청산 경로 제거와 반복적인 사용자 마찰 (ETH 획득, 수수료 시장 탐색) 제거로 상쇄되는 유한하고 예측 가능한 비용입니다.

한계와 겸손

저자들은 명시적으로 한계를 인정합니다:

부트스트랩 중앙화: 프로토콜은 허가 없으나, 현재 배포는 제한된 릴레이어 (AAStar) 세트에 의존합니다. 진정한 운영적 탈중앙화를 위해서는 독립 운영자의 임계 질량이 필요합니다.
프라이버시: 현재 구현은 가스 카드 잔액과 거래 내역을 온체인에 노출합니다.
사용자 연구: 사용성 주장은 분석적 GOMS 모델링에 기반하며, 대규모 실증적 사용자 연구 (SUS, NASA-TLX) 는 향후 과제로 식별되었습니다.
범위: 이 솔루션은 후원 유효성 레이어를 다룹니다. 시퀀서 오더링이나 RPC 접근과 같은 모든 검열 벡터를 해결한다고 주장하지는 않지만, 특정 '페이마스터 서명자' 병목 현상은 제거합니다.

요약하자면, 본 논문은 가스 결제를 사용자가 소유한 자산 (가스 카드) 으로 구체화함으로써, 기존 최첨단 프로세스 중심 솔루션보다 더 사용성 있고, 더 탈중앙화되며, 더 효율적인 후원 시스템을 구축할 수 있다고 주장합니다.