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 네트워크는 왜 만들어졌나요?

라이트닝 네트워크는 비트코인과 관련된 확장성 문제, 즉 비트코인 거래의 속도와 비용에 대한 대응으로 만들어졌습니다.

비트코인의 현재 이론적인 최대 초당 거래 수(TPS)는 10이지만 실제로는 3에서 7 사이입니다. 이는 2020년 평균 6,000 TPS를 처리한 전통적인 결제 처리기인 VISA와 대조됩니다 (VISA의 주장에 따르면, 연간 1880억 건의 거래).

비트코인의 거래 수수료는 네트워크 사용 수요에 따라 크게 변동할 수 있습니다. 예를 들어, 2021년 4월 20일 평균 거래 수수료는 $50를 초과했으며, 2021년 8월 9일에는 평균 약 $2.50였습니다. 은행 송금이나 국제 송금과 같은 대규모 거래의 경우 비트코인의 속도와 비용은 대안과 비교할 만하거나 우수할 수 있습니다. 그러나 비트코인이 일상적인 지불 (소위 마이크로 트랜잭션, 예: 커피 한 잔, 주유)에 사용되려면 거래 속도가 증가하고 거래 비용이 크게 감소해야 합니다.

이론 속의 라이트닝 네트워크

LN이 어떻게 작동하는지 이해하고 LN의 현재 과제를 이해하려면 비트코인에 대해 이야기해야 합니다. 비트코인 네트워크의 제한 요소는 모든 거래가 체인에 새로운 블록으로 추가되어야 한다는 점입니다. 블록이 체인에 약 10분마다 추가되므로 비트코인 프로토콜을 크게 변경하지 않고서는 가능한 거래 수에 하드 제한이 있습니다.

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비트코인 프로토콜의 대대적인 재작업에 대한 논쟁은 이전에 있었으며 '하드 포크'로 이어졌습니다. 가장 눈에 띄는 것은 비트코인 캐시의 창조입니다. 라이트닝 네트워크는 새로운 블록체인을 만드는 대신 레이어-2 솔루션입니다. 이는 비트코인 프로토콜을 비교적 변하지 않게 유지하면서 이론적으로는 대대적인 재작업이 가져올 수 있는 이점을 제공한다는 것을 의미합니다.

LN은 두 당사자 간에 결제 채널을 설정함으로써 작동하며, 여기서 첫 번째와 마지막 거래만 비트코인 블록체인에 기록됩니다. 첫 번째와 마지막 거래 사이의 모든 거래는 체인 밖에서 이루어지며, 이는 해당 거래가 비트코인 프로토콜에 의해 제한되지 않는다는 것을 의미합니다.

결제 채널을 시작하려면 양 당사자는 일정량의 비트코인을 커밋해야 합니다. 그 비트코인은 결제 채널이 열려 있는 한 해제될 수 없습니다. 이 채널을 통해 전송할 수 있는 총 비트코인의 양은 커밋된 총 비트코인의 양입니다. 예를 들어 이를 설명해보겠습니다:

앨리스와 밥은 서로 결제 채널을 만들고 싶어 합니다. 앨리스는 10 BTC를 커밋하고 밥은 5 BTC를 결제 채널에 커밋합니다. 앨리스와 밥의 합쳐진 15 BTC를 보유하는 개시 거래가 비트코인 블록체인에 기록됩니다. 그 거래가 블록체인에 추가되면, 이는 10분 이상 걸릴 수 있습니다, 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

둘 중 하나 또는 둘 다 채널을 닫으려 할 때, 최종 잔액을 가진 종료 거래가 블록체인에 전송됩니다. 이 경우, 앨리스의 최종 잔액은 11 BTC이고 밥의 잔액은 4 BTC입니다.

앨리스가 캐롤과 거래하고 싶다면 어떻게 될까요? 다행히도 밥은 캐롤과 결제 채널이 있어 앨리스가 밥과 거래하고 밥이 캐롤에게 거래를 전달합니다. 이 시나리오에서 밥은 거래 전달에 대해 소액의 수수료를 받을 수도 있습니다. 시간이 지남에 따라 여섯 다리의 이론에 의해 LN은 앨리스가 다른 누구와도 거래할 수 있게 합니다.

라이트닝 네트워크 노드 메쉬 네트워크 노드 A가 노드 Q와 거래하지만 노드 C와 B와만 직접 결제 채널을 가집니다.

실제 속의 라이트닝 네트워크

LN은 비교적 새로운 프로토콜입니다. 사용성에서 보안까지 다양한 과제에 직면해 있습니다.

LN 노드를 운영하는 것이 얼마나 쉬운지에 대한 우려가 있습니다. LN이 성공하려면 LN 프로토콜을 실행하는 비트코인 노드의 강력한 네트워크가 필요합니다. LN 노드 운영은 상당히 어렵습니다 그리고 작은 노드를 운영하는 데 있어 결제 인센티브 문제도 있을 수 있습니다. LN 운영이 완전한 비트코인 노드를 운영하는 것보다 크게 어렵지 않다고 주장할 수 있지만, LN은 주로 마이크로 트랜잭션을 목표로 하기 때문에 LN과 함께하는 일상적인 경험은 LN 기능이 있는 지갑을 통해 이루어질 것입니다. 일부 더 확립된 비트코인 지갑과 달리, 이러한 LN 기능이 있는 지갑의 신선함은 관리형과 비관리형 버전 사이의 절충점을 의미합니다. 비관리형 LN 지갑은 사용하기 어려워 - 더 혼란스럽고, 덜 직관적입니다. 관리형 옵션은 사용하기 더 쉽지만, 비트코인을 제3자에게 의존해야 합니다.

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LN은 또한 경쟁자들과 맞닥뜨려야 합니다. 2024년 2월 기준으로, LN은 약 5,000 BTC를 잠금했습니다. 이는 많아 보일 수 있지만, 비교해 보면 2024년 2월 기준으로 150,000개 이상의 비트코인이 이더리움(포장된 비트코인, WBTC)에서 잠겨 있습니다. 이더리움의 블록 시간이 비트코인의 10분과 달리 약 14초마다 발생하기 때문에, 이미 이더리움 네트워크에서 WBTC를 통해 비트코인을 거래하는 것이 훨씬 더 빠릅니다. 더 나아가, 이더리움 프로젝트인 ETH 2.0 및 이더리움 플라즈마가 거래 수수료를 충분히 낮춰 라이트닝 네트워크가 불필요하고 시대에 뒤떨어지게 만들 가능성도 있습니다. 또한 WBTC를 사용하는 것은 LN이 제공하지 않는 DeFi에 대한 접근의 엄청난 이점을 가져온다는 것을 기억하는 것이 중요합니다.

마지막으로, 가장 걱정스러운 점은 LN이 여러 취약성에 직면했다는 점입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

그리핑 공격: 자금이 손실되지는 않지만 피해자의 라이트닝 자금을 동결시켜 결제 채널이 거래를 처리할 수 없게 만듭니다.
플러드 앤 루트: 공격자가 많은 피해자들이 동시에 블록체인에서 자금을 청구하도록 강제합니다 (플러드). 공격자는 이 혼잡을 이용해 청구 기한 전에 청구할 수 없었던 자금을 훔칩니다 (루트).
시간 지연 공격: 공격자가 블록 전달을 지연시켜 피해자가 새 블록을 인식하는 시간을 늘립니다.
고정 공격: 공격자가 피해자를 속여 LN 채널을 잘못 닫도록 하고 개별 거래를 훔칩니다.

비트코인 라이트닝 네트워크에서 아직 해야 할 일

LN이 취약성을 갖고 있지만, 아직까지 이를 악용한 사람은 없습니다. 이러한 취약성을 수행하는 데 필요한 전문성이 매우 높기 때문에 아직 이를 수행한 사람이 없는 것으로 보입니다. LN 개발자들은 이러한 취약성을 발견함으로써 네트워크가 더 강해질 것이라 확신하고 있으며, 이는 성장의 필수적인 단계라고 생각합니다. 개발자들은 지금까지 발견한 취약성에 대해 다양한 해결책을 만들 수 있을 것이라고 낙관하고 있지만, 고정 공격과 시간 지연 공격은 LN 구현과 비트코인 코어 모두 동시에 조정해야 할 것입니다.

오늘날의 라이트닝 네트워크는 많은 과제에 직면해 있지만, 프로토콜은 여전히 비교적 젊고 이러한 문제들은 예상되었습니다. 라이트닝 개발자들은 프로토콜을 계속 개선할 것이며, 레이어-2에서 비트코인을 확장하는 데 도움이 되는 문제를 해결할 수 있을 것입니다.

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라이트닝 네트워크에 대한 냉철한 10,000피트 평가를 원하신다면, 풀타임 비트코인 코어 기고자가 쓴 앙투안 리아르드의 훌륭한 글을 확인해 보세요.