라이트닝 네트워크란 무엇인가요?

2016년 백서에서 제안된 라이트닝 네트워크(LN)는 비트코인 위에 구축된 레이어-2 솔루션입니다.

이 기사에서는 비트코인의 라이트닝 네트워크의 역사와 현재 상태에 대해 깊이 탐구할 것입니다.

비트코인의 라이트닝 네트워크가 만들어진 이유는 무엇인가?

라이트닝 네트워크는 비트코인의 확장성 문제, 즉 비트코인 거래의 속도와 비용 문제를 해결하기 위해 만들어졌습니다.

비트코인의 현재 이론적인 최대 초당 거래 수(TPS)는 10이지만, 실제로는 3에서 7 사이입니다. 이를 2020년 평균적으로 6,000 TPS를 처리한 비자(VISA)와 같은 전통적인 결제 프로세서와 비교해 보세요(비자의 주장에 따르면 연간 1,880억 건의 거래를 처리했다고 합니다).

비트코인의 거래 수수료는 네트워크 사용에 대한 현재 수요에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 2021년 4월 20일 평균 거래 수수료는 50달러 이상이었고, 2021년 8월 9일에는 평균 약 2.50달러였습니다. 은행 송금이나 국제 송금과 같은 대규모 거래의 경우, 비트코인의 속도와 비용은 대안과 비교할 만하거나 더 우월합니다. 그러나 비트코인이 일상적인 지불 (이른바 소액 거래, 예: 커피 한 잔, 주유)에 사용되려면 거래 속도가 증가하고 거래 비용이 대폭 감소해야 합니다.

이론적 라이트닝 네트워크

LN이 어떻게 작동하는지, 그리고 LN의 현재 과제를 이해하려면 비트코인에 대해 이야기해야 합니다. 비트코인 네트워크의 제한 요소는 모든 거래가 새로운 블록에 추가되어야 한다는 점입니다. 블록은 약 10분마다 체인에 추가되므로, 비트코인 프로토콜을 크게 변경하지 않고는 가능한 거래 수에 엄격한 한계가 있습니다.

더 알아보기: 비트코인 거래는 어떻게 작동하나요?

비트코인 프로토콜의 주요 재작업에 대한 논쟁은 이전에 있었고 '하드 포크'를 초래했으며, 가장 주목할 만한 것은 비트코인 캐시의 생성입니다. 라이트닝 네트워크는 새로운 블록체인을 만드는 대신, 레이어-2 솔루션입니다. 이는 비트코인 프로토콜을 상대적으로 변경하지 않고도, 주요 재작업이 가져올 수 있는 혜택을 제공한다는 것을 의미합니다. 적어도 이론적으로는 말입니다.

LN은 두 당사자 간의 결제 채널을 설정하여 작동합니다. 여기서 첫 번째와 마지막 거래만 비트코인 블록체인에 기록됩니다. 첫 거래와 마지막 거래 사이의 모든 거래는 체인 외부에서 이루어지므로, 비트코인 프로토콜에 의해 제한되지 않습니다.

결제 채널을 시작하려면, 양 당사자가 일정량의 비트코인을 약정해야 합니다. 그 비트코인은 결제 채널이 열려 있는 동안 해제될 수 없습니다. 이 채널을 통해 전송할 수 있는 총 비트코인 양은 약정된 총 비트코인 양입니다. 이를 설명하기 위해 예를 들어 보겠습니다:

앨리스와 밥은 서로 결제 채널을 형성하고 싶어 합니다. 앨리스는 10 BTC를, 밥은 5 BTC를 결제 채널에 약정합니다. 앨리스와 밥의 총 15 BTC를 담고 있는 개시 거래가 비트코인 블록체인에 기록됩니다. 그 거래가 블록체인에 추가되면, 이는 10분 이상 걸릴 수 있으며, 앨리스와 밥은 훨씬 빠른 속도로 사실상 비용 없이 무제한으로 거래할 수 있습니다. 아래는 앨리스와 밥 간의 거래입니다:

앨리스가 밥에게 1 BTC를 보냅니다.
앨리스: 9 BTC 밥: 6 BTC
앨리스가 밥에게 2 BTC를 보냅니다.
앨리스: 7 BTC 밥: 8 BTC
밥이 앨리스에게 3 BTC를 보냅니다.
앨리스: 10 BTC 밥: 5 BTC
밥이 앨리스에게 1 BTC를 보냅니다.
앨리스: 11 BTC 밥: 4 BTC

한 명 또는 양쪽이 채널을 닫고 싶을 때, 최종 잔액을 포함한 종료 거래가 블록체인에 전송됩니다. 이 경우, 앨리스의 최종 잔액은 11 BTC이고 밥의 잔액은 4 BTC입니다.

앨리스가 캐롤과 거래하고 싶다면 어떻게 될까요? 마침 밥은 캐롤과 결제 채널이 있어, 앨리스는 밥과 거래하고, 밥은 거래를 캐롤에게 전달합니다. 이 시나리오에서 밥은 거래를 전달하는 대가로 소액의 수수료를 받을 수 있습니다. 시간이 지나면서, 여섯 단계의 분리 이론에 의해 LN은 앨리스가 누구와도 거래할 수 있게 합니다.

라이트닝 네트워크 노드 메쉬 네트워크
노드 A는 노드 C와 B에만 직접 결제 채널을 가지고 있음에도 불구하고 노드 Q와 거래합니다.

실무적으로 본 라이트닝 네트워크

LN은 비교적 새로운 프로토콜입니다. 사용성부터 보안에 이르기까지 많은 도전에 직면해 있습니다.

LN 노드를 실행하는 것이 얼마나 쉬운지에 대한 우려가 있습니다. LN이 성공하려면 LN 프로토콜을 실행하는 강력한 비트코인 노드 네트워크가 필요합니다. LN 노드를 실행하는 것은 상당히 어려울 수 있습니다 그리고 작은 노드를 운영하는 데 대한 지불 인센티브 문제가 있을 수 있습니다. 그러나 LN을 실행하는 것이 전체 비트코인 노드를 실행하는 것보다 크게 어렵지 않다고 주장할 수 있습니다. 그러나 LN은 주로 소액 거래를 대상으로 하기 때문에, LN과의 일상적인 경험은 LN 지원 지갑을 통해 이루어질 것입니다. 기존 비트코인 지갑과 달리, 이러한 LN 지원 지갑의 새로운 점은 커스터디얼과 비커스터디얼 버전 간의 트레이드오프가 있다는 것입니다. 비커스터디얼 LN 지갑은 사용하기 더 어렵고, 더 혼란스럽고, 덜 직관적입니다. 커스터디얼 옵션은 사용하기 더 쉽지만, 비트코인을 제3자에게 의존해야 합니다.

더 알아보기: 커스터디얼과 비커스터디얼 지갑의 차이, 그리고 그것이 경제적 자유와 어떻게 관련되는지 이해하세요.

LN은 또한 경쟁자들과 맞서야 합니다. 2024년 2월 기준 LN에는 약 5,000 BTC가 잠겨 있습니다. 이는 많은 것처럼 들릴 수 있지만, 2024년 2월 기준으로 150,000개 이상의 비트코인이 이더리움(WBTC, 래핑된 비트코인)에 잠겨 있습니다. 이더리움의 블록 타임은 비트코인의 10분에 비해 약 14초마다이므로, 이미 이더리움 네트워크를 통한 WBTC 거래가 비트코인보다 훨씬 빠릅니다. 또한, 이더리움 프로젝트인 ETH 2.0과 이더리움 플라즈마가 거래 수수료를 충분히 줄여 라이트닝 네트워크를 불필요하고 구식으로 만들 가능성이 있습니다. 또한 WBTC를 사용하면 디파이(DeFi)에 접근할 수 있는 엄청난 이점을 얻을 수 있다는 점도 기억해야 합니다. 이는 LN이 제공하지 않는 것입니다.

마지막으로 가장 걱정스러운 점은 LN이 여러 취약점에 직면해 있다는 것입니다. 이에는 다음이 포함됩니다:

그리핑 공격: 자금이 손실되지는 않지만, 피해자의 라이트닝 자금이 동결되어 결제 채널이 어떤 거래도 처리할 수 없게 됩니다.
플러드 앤 루트 공격: 공격자가 많은 피해자들이 동시에 블록체인에서 자금을 청구하도록 강제합니다(플러드). 공격자는 이 혼잡을 이용해 마감일 전에 청구할 수 없었던 자금을 훔칩니다(루트).
시간 지연 공격: 공격자가 블록 전달을 지연시켜 피해자가 새로운 블록을 인식하는 시간을 연장합니다.
핀 공격: 공격자가 피해자를 속여 LN 채널을 잘못 닫고 개별 거래를 훔칩니다.

비트코인 라이트닝 네트워크에 남은 과제

LN은 취약점을 겪고 있지만, 아직 아무도 이를 악용하지 않았습니다. 이러한 취약점을 이행하는 데 필요한 전문성이 매우 높기 때문에 아무도 이를 실행하지 않았을 가능성이 큽니다. LN 개발자들은 이러한 취약점을 찾는 것이 네트워크를 더 강하게 만들 것이라고 확신하고 있습니다. 이는 성장의 필수 단계라고 믿습니다. 개발자들은 지금까지 발견한 취약점에 대한 다양한 해결책을 만드는 데 대해 낙관적이지만, 핀 공격과 시간 지연 공격은 LN 구현과 비트코인 코어 모두에 대한 수정이 필요할 것입니다.

오늘날의 라이트닝 네트워크는 많은 도전에 직면해 있지만, 프로토콜은 여전히 비교적 젊고 이러한 문제들은 예상할 수 있는 것입니다. 라이트닝 개발자들은 프로토콜을 계속 개선해 나갈 것이며, 레이어-2에서 비트코인을 확장하는 문제를 해결할 수 있을 것입니다.

더 알아보기: 비트코인과 비트코인 캐시의 차이점을 이해하고, 비트코인 캐시가 주로 다른 사용 사례를 제공하는 이유를 알아보세요.

라이트닝 네트워크에 대한 냉철한 10,000피트 평가를 위해, 풀타임 비트코인 코어 기여자가 쓴 안토안 리아드의 훌륭한 글을 확인하세요.