비트코인의 인기가 계속 높아짐에 따라, 초당 7건의 거래만 처리할 수 있도록 설계된 기존 시스템은 종종 확장성 문제에 직면합니다. 이로 인해 수수료가 상승하고 거래 처리 시간이 길어집니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 비트코인 레이어 2(L2) 솔루션이 개발되었습니다. 이러한 솔루션은 메인 블록체인 외부에서 거래를 처리함으로써 비트코인 네트워크를 강화하며, 이를 통해 보안을 유지하면서 거래 처리량을 높이고 스마트 계약과 같은 새로운 기능을 구현할 수 있게 합니다.
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비트코인 레이어 2 솔루션이란 무엇인가요?
비트코인 레이어 2 솔루션(비트코인 L2)은 주요 비트코인 블록체인 위에 구축된 보조 프로토콜입니다. 이 솔루션들의 목적은 확장성 문제를 해결하고, 거래 속도를 향상시키며, 수수료를 줄이는 데 있습니다. 일부 L2는 또한 스마트 계약 기능을 통해 비트코인의 잠재적 활용 사례를 확대합니다. 별도의 실행 계층을 구축함으로써, 이러한 솔루션들은 거래를 오프체인에서 처리하고 최종 결산 시에만 메인 블록체인을 사용합니다.
비트코인과 이더리움 레이어 2 솔루션의 주요 차이점
비트코인과 이더리움은 모두 레이어 2 솔루션을 채택하고 있지만, 기본 아키텍처의 차이로 인해 근본적으로 다릅니다:
보안 상속: 이더리움의 L2 솔루션은 활성 검증자들을 통해 이더리움 메인넷의 보안을 직접 계승합니다. 반면, 비트코인의 L2는 비트코인 메인넷 검증자들의 직접적인 참여가 없기 때문에 자체 보안 프로토콜에 의존합니다.
거래 검증: 이더리움 L2는 비트코인에는 현재 없는 사기 증명(fraud proofs) 및 제로 지식 증명(zero-knowledge proofs)과 같은 첨단 검증 방식을 활용합니다. 이로 인해 비트코인 기반 L2 솔루션의 구현 가능성은 이더리움에 비해 제한적입니다.
스마트 계약 기능: 이더리움은 스마트 계약을 기본적으로 지원하도록 설계된 반면, 비트코인은 그렇지 않았습니다. 따라서 비트코인 L2 솔루션들은 대개 이러한 기능을 추가하여 단순한 가치 전송을 넘어선 기능을 강화하는 것을 목표로 합니다.
정착지 층: 비트코인 L2는 비트코인 블록체인에서 거래를 처리하며, 보안을 위해 비트코인의 작업 증명(PoW) 합의 방식을 활용합니다. 반면 이더리움 L2는 지분 증명(PoS) 합의 모델을 사용하는 이더리움 메인넷에서 거래를 처리합니다.
왜 비트코인 레이어 2 솔루션이 필요한가?
비트코인 레이어 2 솔루션이 필요한 이유는 비트코인 베이스 레이어의 한계에서 비롯됩니다:
확장성 및 처리량: 비트코인의 베이스 레이어는 초당 약 7건의 거래만 처리할 수 있어, 이용이 집중되는 시간대에는 네트워크 정체와 높은 수수료 문제가 발생합니다. L2 솔루션은 비트코인의 보안을 훼손하지 않으면서 확장성을 확보할 수 있는 방법을 제공합니다.
높은 수수료: 혼잡이 극심했던 몇몇 기간 동안 120달러를 넘었던 높은 거래 수수료로 인해 소액 거래는 사실상 불가능해졌습니다. L2 솔루션은 이러한 수수료를 줄이는 데 도움이 됩니다.
스마트 계약 기능: 비트코인의 베이스 레이어에는 [...],에 필수적인 고급 스마트 계약 기능이 부족합니다. 분산형 애플리케이션(dApps) 그리고 분산형 금융(DeFi) 플랫폼.
자본의 잠금 해제: 비트코인은 주로 가치 저장 수단으로서 기능하기 때문에 상당량의 자본이 제대로 활용되지 못한 채 남아 있습니다. L2 솔루션은 더 빠른 거래와 혁신적인 애플리케이션 구현을 통해 이러한 자본을 활성화하는 것을 목표로 합니다.
비트코인 레이어 2 솔루션의 작동 원리
블록체인 네트워크는 거래를 처리하는 ‘실행 계층’과 이러한 거래를 검증하고 승인하는 ‘합의 계층’이라는 두 가지 계층으로 구성됩니다. 비트코인 L2 솔루션은 오프체인에서 거래를 처리하기 위해 별도의 실행 계층을 구축하며, 처리된 거래는 최종 결제를 위해 비트코인 합의 계층으로 제출됩니다.
비트코인 레이어 2 솔루션에 대한 일반적인 접근 방식은 다음과 같습니다:
주 채널: 다음에서 사용됨: 라이트닝 네트워크, 스테이트 채널을 통해 두 당사자는 오프체인에서 수많은 거래를 수행할 수 있습니다. 블록체인에는 최종 상태만 기록되므로 처리 속도가 향상되고 비용이 절감됩니다.
사이드체인: 비트코인에 연동된 별도의 블록체인으로 운영되는 리퀴드 네트워크(Liquid Network)와 같은 사이드체인은 더 빠른 거래 처리와 추가 기능을 제공하며, 주기적으로 비트코인 메인체인에서 결제를 진행합니다.
롤업: 이들은 여러 오프체인 거래를 하나의 거래로 묶어, 결제를 위해 비트코인 블록체인에 제출되는 암호학적 유효성 증명을 생성합니다.
국영 방송국
다음과 같이 사용되는 국영 방송국들, 예를 들어 라이트닝 네트워크, 이를 통해 양 당사자는 각 거래를 비트코인 메인 블록체인에 기록하지 않고도 오프체인에서 무제한으로 비트코인 거래를 수행할 수 있습니다. 이러한 방식은 거래 속도를 크게 향상시키고 비용을 절감합니다.
채널을 개설하기 위해 양측은 일정량의 비트코인을 다중 서명(멀티시그) 비트코인 블록체인의 주소. 비트코인의 다중 서명(멀티시그) 주소는 한 사람이 아닌 여러 사람이 거래를 승인하고 서명해야 하는 주소 유형입니다. 이들은 해당 채널을 위해 비트코인의 초기 분배 비율에 대해 합의합니다. 채널이 개설되면, 당사자들은 무제한으로 오프체인 거래를 수행할 수 있으며, 서명된 거래 데이터를 교환하여 채널의 현재 상태에서 각자의 비트코인 잔액을 업데이트합니다. 이 과정에서 이러한 거래들은 비트코인 네트워크로 방송되지 않습니다.
거래가 완료되면 양 당사자는 채널의 최종 상태에 서명하고 이를 비트코인 블록체인에 전송합니다. 이 최종 상태는 양 당사자 간에 합의된 최신 비트코인 분배 내역을 반영합니다. 다중 서명 조건이 충족됨에 따라, 최종 잔액에 따라 자금이 재분배됩니다.
사이드체인
리퀴드 네트워크(Liquid Network)와 같은 비트코인 사이드체인은 비트코인에 연동된 별도의 블록체인에서 운영됩니다. 이러한 사이드체인은 자체적인 합의 메커니즘을 활용하여 더 빠른 거래 처리와 추가 기능을 제공하는 한편, 주기적으로 비트코인 메인체인으로 거래를 전달하고 확정합니다. 비트코인 사이드체인의 작동 방식은 다음과 같습니다:
양방향 페그: 비트코인 메인체인과 사이드체인 간에 자산을 이전할 수 있게 해주는 핵심 기술을 “양방향 페그(two-way peg)”라고 합니다. 비트코인 메인체인에서 사이드체인으로 자산을 이동시키려면, 사용자는 먼저 트랜잭션을 전송하여 비트코인을 비트코인 블록체인의 특수한 출력 주소에 잠가야 합니다. 이 작업으로 인해 메인체인상의 비트코인은 사실상 동결됩니다. 이후 사이드체인은 이 잠금 이벤트를 감지하고, 이에 대응하여 메인체인의 잠긴 비트코인을 나타내는 sBTC(사이드체인 BTC)라고 흔히 불리는 토큰을 사이드체인에서 발행하여 방출합니다. 사이드체인으로 이동한 후, 사용자는 거래나 스마트 계약 등 다양한 목적으로 이 토큰을 자유롭게 이체하고 활용할 수 있으며, 사이드체인의 더 빠르고 효율적인 합의 메커니즘의 이점을 누릴 수 있습니다. 자산을 비트코인 메인체인으로 되돌리려면, 사용자는 사이드체인 토큰을 소각하거나 파기합니다. 이 소각 이벤트가 메인체인에 감지되면, 메인체인은 원래 잠겨 있던 비트코인을 메인체인의 사용자 주소로 다시 해제합니다.
연합/검증자: 양방향 페그 프로세스를 안전하게 관리하고 검증하기 위해 사이드체인은 페더레이션 또는 검증자 그룹을 활용합니다. 이 페더레이션은 몇 가지 중요한 기능을 수행합니다. 이 페더레이션 또는 검증자 그룹은 메인체인과 사이드체인 간의 양방향 페그 프로세스를 관리하고 보안을 유지하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이들은 양쪽 체인에서 자산의 잠금 및 잠금 해제를 모니터링하여 거래가 정확하게 기록되도록 보장합니다. 또한 이동된 자산의 양이 양측에서 일치하는지 검증함으로써 이중 지출과 같은 문제를 방지합니다. 이 페더레이션은 신뢰할 수 있는 당사자, 다중 서명 스크립트 또는 스마트 계약을 통해 운영될 수 있으며, 이들 모두는 자산 이전 프로세스의 무결성과 보안을 유지하는 데 기여합니다.
독립적인 합의: 사이드체인의 가장 큰 특징은 비트코인 메인체인과 별도로 작동하는 독립적인 합의 메커니즘입니다. 이러한 독립성 덕분에 사이드체인은 각기 다른 블록 생성 시간, 블록 크기, 특정 사용 사례에 최적화된 거래 처리량 등 맞춤형 블록 매개변수를 구현할 수 있습니다. 사이드체인은 ‘권한 증명(Proof-of-Authority, PoA)’이나 ‘위임 지분 증명(Delegated Proof-of-Stake, DpoS)’과 같은 고유한 합의 알고리즘을 활용하며, 이러한 알고리즘은 사이드체인의 목적에 더 효율적이거나 적합할 수 있습니다. 또한 사이드체인은 비트코인 메인체인에서는 기본적으로 제공되지 않는 스마트 계약, 개인정보 보호 강화, 기타 확장성 솔루션과 같은 고급 기능을 도입합니다.
롤업
비트코인 레이어 2 롤업은 거래 실행과 데이터를 메인 비트코인 블록체인에서 별도의 롤업 체인이나 레이어로 옮기되, 데이터 가용성과 합의 형성을 위해 여전히 비트코인에 연동되는 방식으로 작동합니다.
롤업 기술에 관련된 주요 메커니즘으로는 롤업 체인 상에서의 거래 실행, 데이터 압축, 그리고 비트코인 레이어 1에 대한 앵커링이 있습니다. 사용자는 비트코인 블록체인에 직접 거래 요청을 제출하는 대신, 롤업 체인에서 실행될 거래 요청을 제출합니다. 롤업 체인은 이러한 거래를 처리하고, 그에 따라 계정 잔액을 업데이트합니다. 오프체인에서 다수의 거래를 처리한 후, 롤업은 거래 데이터를 압축하거나 “롤업(roll up)”하여, 상태에 대한 모든 거래의 순 효과를 나타내는 간결한 암호화 증명 또는 커밋먼트로 만듭니다. 이 압축된 증명은 이후 주기적으로 단일 거래로 비트코인 블록체인에 제출됩니다. 비트코인 레이어 1상의 스마트 계약이나 검증 메커니즘은 롤업 증명이 나타내는 상태 전환을 효율적으로 검증하고 적용할 수 있습니다.
그러나 비트코인 기반 롤업은 기본 비트코인 레이어가 롤업 시스템에서 생성된 암호화 증명이나 커미트먼트를 기본적으로 검증할 수 있는 기능이 부족하기 때문에 중대한 과제에 직면해 있습니다. 비트코인에서 롤업을 구현하기 위해 ‘소버린 롤업’이나 비트코인 스크립트 확장 등 몇 가지 접근 방식이 모색되고 있습니다.
소버린 롤업은 유효성 증명을 위해 비트코인에 의존하지 않으면서, 비트코인을 데이터 가용성 계층으로 활용합니다. 이러한 롤업은 독립적으로 운영되며, 오프체인에서 거래를 처리하고 비트코인에는 압축된 거래 데이터만 게시합니다. 이들은 오프체인에서 자체 합의 메커니즘과 거래 실행 환경을 관리하며, 비트코인을 사용하여 압축된 롤업 데이터를 고정하고 저장합니다. BTC와 같은 자산을 롤업 안팎으로 이동시키기 위해 sBTC와 같은 탈중앙화된 페그 시스템이 사용되며, 이는 비트코인의 베이스 레이어 대신 탈중앙화된 서명자 그룹에 의존합니다.
비트코인의 스크립트 언어와 오프코드를 확장하여 유효성 롤업을 구현하면, 비트코인 베이스 레이어가 롤업의 상태 전환을 검증하고 강제할 수 있게 됩니다. 이를 위해서는 아마도 소프트 포크 업그레이드 비트코인에 OP_CAT이나 WTC와 같은 새로운 오프코드를 추가하여 프로그래밍 유연성을 높이기 위해.
비트코인 레이어 2 솔루션의 장점
비트코인의 레이어 1은 보안성과 탈중앙화로 유명하지만, 몇 가지 성능상의 한계가 있습니다. 비트코인 메인체인상의 거래는 확인되는 데 약 10분이 소요되며, 스마트 계약 기능을 지원하지 않고, 네트워크 혼잡으로 인해 종종 높은 거래 수수료를 부담해야 합니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 비트코인 레이어 2 솔루션이 개발되었으며, 이는 비트코인 네트워크의 사용 편의성과 기능을 획기적으로 향상시키는 다양한 개선 사항을 제공합니다.
확장성: 비트코인 레이어 2 솔루션의 가장 큰 장점 중 하나는 네트워크의 거래 처리 용량을 획기적으로 늘릴 수 있다는 점입니다. 메인 블록체인 외부에서 거래를 처리함으로써, 레이어 2 프로젝트는 비트코인의 베이스 레이어에 비해 초당 훨씬 더 많은 거래량을 처리할 수 있습니다. 이러한 부하 분산은 메인 체인의 혼잡을 줄여주어, 더 원활하고 효율적인 네트워크 운영을 가능하게 합니다. 이러한 확장성 향상은 일상적인 거래와 고빈도 거래에서 비트코인이 널리 채택되는 데 있어 매우 중요합니다.
더 낮은 거래 수수료: 레이어 2 거래는 모든 거래 데이터를 비트코인 블록체인에 기록할 필요가 없기 때문에, 저장해야 하는 데이터의 양을 대폭 줄여줍니다. 이로 인해 거래 수수료가 낮아져 소액 결제 및 기타 소액 송금이 경제적으로 실현 가능해집니다. 사용자는 비용 절감의 혜택을 누리게 되며, 이는 높은 수수료가 진입 장벽이 될 수 있는 송금이나 소액 결제와 같은 응용 분야에서 특히 중요합니다.
더 빠른 확인: 레이어 2 솔루션은 비트코인 메인체인의 평균 10분 블록 생성 시간과 극명한 대조를 이루며, 거의 즉각적인 거래 확인을 제공합니다. 이러한 빠른 확인 시간은 POS(판매 시점) 거래나 온라인 상거래와 같이 신속한 결제가 필요한 사용 사례에 필수적입니다. 더 빠른 확인을 가능하게 하는 이 기능은 사용자 경험을 향상시키고 비트코인의 실질적인 적용 범위를 넓혀줍니다.
강화된 개인정보 보호: 일부 레이어 2 구현 방식은 강화된 개인정보 보호 기능을 제공합니다. 어니언 라우팅(onion routing)이나 결제 채널 익명성과 같은 기술은 거래 추적을 더욱 어렵게 만들어 사용자에게 더 높은 수준의 개인정보 보호를 제공합니다.
스마트 계약 기능: 일부 비트코인 레이어 2 프로젝트는 비트코인 위에서 스마트 계약 기능을 구현합니다. 이러한 기능 추가로 dApp 및 DeFi 프로토콜을 비롯한 새로운 활용 사례가 열립니다.
상속된 보안: 레이어 2 솔루션은 그 보안의 일부를 기반이 되는 비트코인 블록체인에서 얻습니다. 거래를 비트코인의 견고하고 탈중앙화된 작업 증명(PoW) 합의 메커니즘에 연동함으로써, 레이어 2 네트워크는 비트코인 네트워크를 보호하는 막대한 컴퓨팅 파워의 이점을 누릴 수 있습니다.
비트코인 레이어 2 솔루션의 과제
비트코인 L2 네트워크는 여러 장점이 있음에도 불구하고, 특히 비트코인과 L2 네트워크 간의 안전한 브릿지 구축과 비트코인 네트워크 상에서 증명을 처리하는 속도 및 능력 측면에서 과제에 직면해 있습니다. 브릿지는 보안 위험에 취약할 수 있으며, 향후 확장성을 확보하기 위해서는 결제 속도와 비용 측면에서 개선이 필요합니다.
비트코인 L2 솔루션이 직면한 가장 큰 과제 중 일부는 다음과 같습니다:
비트코인과 L2 네트워크 간의 안전한 브릿징: 사이드체인과 같은 비트코인 L2 네트워크는 브릿지를 통해 비트코인 메인체인과 연결됩니다. 이러한 브릿지는 비트코인 상의 자산을 잠그고 L2 체인에서 이에 상응하는 토큰을 발행하는 방식으로 작동합니다. 그러나 이러한 브릿지 설계에는 보안 위험과 사용자 경험상의 문제가 있습니다. 크로스체인 브릿지의 취약점으로 인해 수많은 암호화폐 해킹 사건과 손실이 발생했습니다.
비트코인 네트워크에서의 거래 처리 속도와 비용: L2 솔루션은 거래를 오프체인에서 처리하지만, 궁극적으로는 비트코인 메인체인에서 최종 상태를 확정해야 합니다. 비트코인 베이스 레이어에서 이루어지는 이 확정 과정의 속도와 비용은 L2 네트워크의 효율성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다.
비트코인을 직접 검증하지 않고 보안을 유지하는 방법: 검증자들이 L2 거래를 검증하는 이더리움 L2와 달리, 비트코인 L2는 거래를 검증하는 비트코인 노드로부터 보안을 완전히 물려받지 못합니다. 비트코인 L2는 자체적인 독립적인 보안 프로토콜에 의존해야 하기 때문에, 비트코인의 베이스 레이어와 동일한 수준의 보안을 달성하기가 어렵습니다.
중앙집중화 위험 증가: 일부 L2 솔루션은 결제 채널과 중계 노드를 구축하거나 자체 합의 메커니즘을 운영해야 합니다. 이로 인해 소수의 주체에게 통제권이 집중될 수 있으며, 이는 비트코인의 탈중앙화 원칙을 훼손할 가능성이 있습니다.
기술적 복잡성과 통합상의 과제: L2 솔루션을 비트코인의 기존 인프라와 통합하는 데에는 호환성 확보, 보안 기준 유지, 제안된 업데이트에 대한 커뮤니티 내 합의 도출 등 상당한 기술적 복잡성이 수반됩니다.
주요 비트코인 레이어 2 프로젝트
비트코인이 지속적으로 발전함에 따라, 확장성, 효율성 및 기능성 문제를 해결하기 위한 여러 레이어 2(Layer-2) 프로젝트가 등장했습니다. 현재 업계 지형을 주도하고 있는 가장 주목할 만한 비트코인 L2 프로젝트 몇 가지를 소개합니다:
1. 라이트닝 네트워크라이트닝 네트워크는 틀림없이 가장 잘 알려진 비트코인 레이어 2 솔루션입니다. 이 네트워크는 스테이트 채널을 활용하여 두 당사자 간의 오프체인 거래를 가능하게 합니다. 이를 통해 거의 즉각적이고 저렴한 비용이 드는 거래가 가능해지며, 일상적인 결제에 있어 비트코인의 활용도가 크게 향상됩니다.
주요 기능:
- 오프체인 거래
- 저렴한 수수료
- 실시간 결제 처리
- 양파 라우팅을 통한 강화된 개인정보 보호
읽기 "라이트닝 네트워크란 무엇인가요?" 비트코인 라이트닝 네트워크에 대해 더 자세히 알아보시려면 저희 학습 센터를 방문해 주세요.
2. 리퀴드 네트워크블록스트림(Blockstream)이 개발한 리퀴드 네트워크(Liquid Network)는 신속하고 기밀성이 보장된 거래를 위해 설계된 비트코인 사이드체인입니다. 이 네트워크를 통해 비트코인과 스테이블코인을 포함한 자산을 발행하고 이체할 수 있으며, 기존 비트코인 메인 블록체인에 비해 수수료가 저렴하고 결제 처리 시간이 더 빠릅니다.
주요 기능:
- 비트코인 이체를 위한 양방향 페그
- 비공개 거래
- 자산 발행 및 관리
- 빠른 결제 처리 시간
3. 대목Rootstock은 작업 증명(PoW) 합의 방식과 병합 채굴을 사용하는 이더리움 가상 머신(EVM) 호환 비트코인 사이드체인입니다. 이를 통해 비트코인 사용자는 BTC를 예치하고 RBTC를 발행할 수 있으며, 고급 스마트 계약 기능을 통해 비트코인의 기능성을 강화할 수 있습니다.
주요 기능:
- 스마트 계약 기능
- 비트코인과의 양방향 페그
- 이더리움의 솔리디티(Solidity) 언어와 호환됩니다.
- 비트코인의 해시율을 통한 보안 강화
4. 스택스택스(Stacks)는 비트코인 블록체인과 연동되어 스마트 계약, 탈중앙화 애플리케이션, 디지털 자산을 지원하는 독창적인 레이어 2 솔루션입니다. 이 솔루션은 보안을 위해 비트코인에 연동되는 ‘이체 증명(Proof of Transfer, PoX)’이라는 새로운 합의 메커니즘을 사용합니다. 또한 스택스 네트워크는 네이티브 토큰인 스택스(STX)를 통합하고 있습니다.
주요 기능:
- 스마트 계약
- 이체 증명(PoX) 합의 알고리즘
- 분산형 애플리케이션
- 비트코인의 보안 모델과의 통합
5. 이더리움 기반 래핑 비트코인(WBTC)Wrapped Bitcoin(WBTC)은 비트코인과 이더리움을 연결하는 레이어 2 솔루션입니다. 이를 통해 사용자는 자신의 BTC를 ERC-20 토큰으로 래핑할 수 있으며, 이를 통해 이더리움의 DeFi 생태계에서 비트코인을 사용할 수 있게 됩니다.
주요 기능:
- 비트코인과 이더리움을 연결합니다
- DeFi 애플리케이션에서 비트코인 사용 지원
- ERC-20 토큰 호환성
