블록체인의 확장성이란 무엇입니까? 간단한 설명
블록체인 기술을 사용하는 개인과 단체가 증가함에 따라, 확장성은 그 중요성이 더욱 부각되고 있습니다. 아마도 여러분은 이 용어를 암호화폐 산업에서 가장 큰 난제로 접했을 것입니다.
그렇다면, 특히 블록체인 기술 영역에서 "확장성"이란 정확히 무엇을 의미하며, 왜 그토록 중요한 것일까요?
블록체인 확장성이란 무엇인가?
"확장성"이란 시스템 또는 프로세스가 그 규모나 양의 변화에도 불구하고 지속적으로 작동할 수 있는 능력을 말합니다. 이와 유사하게, 블록체인 확장성은 더 많은 거래, 데이터, 사용자가 증가할 때에도 비용 증가 없이 최적의 상태를 유지하며 작동할 수 있는 블록체인 프로토콜의 역량을 의미합니다.
비탈릭 부테린이 제시한 바에 따르면 [PDF], 블록체인 프로토콜은 분산성, 보안, 확장성을 추구하지만, 이 세 가지 속성 중 단 두 가지만을 실현할 수 있습니다. 가장 흔히 희생되는 요소는 바로 확장성입니다.
만약 블록체인이 확장성을 갖추지 못하면, 거래 처리 속도가 저하되어 네트워크 혼잡(결제 지연)과 높은 수수료 문제가 발생할 수 있습니다. 반면, 확장성이 뛰어난 블록체인은 보안, 사용자 경험, 수수료 또는 의사 결정(분산된 P2P 행위자 네트워크와의 합의 도달)의 저하 없이 대량의 초당 거래량(TPS)을 처리할 수 있습니다.
블록체인 프로토콜의 확장성은 세 가지 주요 지표를 통해 판단할 수 있습니다.
- 지연 시간: 거래가 네트워크 노드에 전달되어 합의를 이루기까지 걸리는 시간은 확장성에 영향을 미칩니다. 지연 시간이 짧을수록 네트워크 확장성은 향상됩니다.
- 처리량: 블록체인 프로토콜의 확장성은 초당 처리할 수 있는 거래량에 따라 결정됩니다. 처리량이 높을수록 네트워크 확장성은 개선됩니다.
- 비용: 블록체인 운영에 필요한 자원(계산 능력, 대역폭 등)은 확장성을 결정하는 중요한 요소입니다. 더 많은 자원은 더 많은 네트워크 참여자에게 더 높은 보상을 의미합니다. 만약 보상이 참여 비용에 비례하지 않으면 네트워크 참여자가 줄어들 수 있습니다.
솔라나와 같은 최신 블록체인 프로토콜은 비트코인과 같은 기존 프로토콜보다 뛰어난 확장성을 자랑합니다. 하지만 이는 일반적으로 보안 시스템 약화나 중앙화 심화라는 대가를 치르는 경우가 많습니다.
블록체인이 대규모 경제 및 사용자 기반을 지원하려면 확장성을 갖춰야 합니다. 사람들은 속도가 느리고 비용이 많이 드는 블록체인 프로토콜을 선택하지 않을 것입니다. 특히 빠르고 저렴한 기존의 대안들이 존재하기 때문입니다. 예를 들어, 비트코인을 사용하는 것보다 VISA를 사용하여 피자를 구매하는 것이 훨씬 빠르고 경제적입니다. 이러한 이유로 블록체인 확장성은 매우 중요합니다.
블록체인 확장을 위한 세 가지 핵심 방법
수많은 블록체인 프로토콜들이 보안과 분산성을 희생하지 않으면서 지연 시간, 처리량, 비용을 개선하기 위해 다양한 기술을 적용해 왔습니다. 하지만 어떤 해결책도 블록체인 트릴레마를 완전히 해결하지 못했으며, 특히 많은 해결책들이 분산성이나 보안을 일부 희생했기 때문입니다.
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결과적으로 블록체인 프로토콜들은 일반적으로 블록체인 확장성을 높이기 위해 다양한 접근 방식을 결합하여 사용합니다.
이러한 기술들은 크게 세 가지 주요 해결책으로 분류할 수 있습니다.
1. 레이어 1 솔루션
레이어 1 솔루션의 목표는 기본적인 블록체인 네트워크를 개선하여 증가된 거래량을 처리할 수 있도록 하는 것입니다. 여기에는 블록 크기 확대, 거래 처리 시간 단축, 합의를 위한 응답 수집 속도 향상과 같은 방법들이 포함될 수 있습니다.
레이어 1 솔루션은 온체인에서 구현되며, 보조 프레임워크를 사용하지 않고 핵심 블록체인 프로토콜을 직접 개선하는 데 초점을 맞춥니다. 이러한 개선은 일반적으로 블록체인 포크를 통해 이루어집니다.
예를 들어, 비트코인은 2017년에 소프트 포크를 통해 SegWit(Segregated Witness)을 활성화했습니다. 이 변경을 통해 프로토콜의 블록 크기 제한과 거래 효율성이 향상되었습니다. 그해 말, 하드 포크를 통해 더 큰 블록 크기, 더 짧은 거래 시간, 더 낮은 거래 수수료를 가진 대안 블록체인인 비트코인 캐시(BCH)가 등장했습니다.
이더리움 블록체인 역시 2022년에 하드 포크를 완료했습니다. 이로 인해 프로토콜의 합의 알고리즘이 작업 증명 방식에서 지분 증명 방식으로 변경되었습니다. 이는 샤딩 도입을 위한 첫 단계였습니다. 부테린은 샤딩이 네트워크 확장성을 크게 향상시킬 것이라고 믿습니다.
블록체인 샤딩은 레이어 1 솔루션이지만 포크가 필요하지 않습니다. 대신, 네트워크를 더 작은 파티션(샤드)으로 분할하여 거래 처리를 분산시키고 효율성을 향상시킵니다. 이더리움은 2023년에 샤딩을 도입할 계획이며, 질리카 블록체인은 이미 4개의 샤드를 운영하여 거래 시간을 단축하고 거래 수수료를 낮추며 사용자 만족도를 높이고 있습니다.
2. 레이어 2 솔루션
레이어 1 솔루션이 핵심 블록체인 프로토콜 내에서 구현되는 반면, 레이어 2 솔루션은 일부 거래 또는 프로세스를 오프체인으로 이동시켜 블록체인 확장성을 개선합니다. 이는 증가된 거래량을 처리하기 위해 핵심 블록체인 프로토콜 위에 구축된 보조 프레임워크(상태 채널, 롤업)입니다.
- 상태 채널: 상태 채널을 사용하면 둘 이상의 당사자가 오프체인에서 빠르게 거래할 수 있으며, 거래의 최종성은 온체인에서 처리됩니다. 예를 들어, 라이트닝 네트워크는 비트코인 블록체인 위에서 작동하며, 핵심 블록체인 외부에서 비트코인 거래를 가능하게 합니다. 스마트 계약을 통해 거래가 안전하게 처리된 후 거래 내용과 최종 결과가 기본 블록체인에 추가되어 분쟁 해결 및 채널 폐쇄가 가능합니다. 상태 채널의 또 다른 예로는 이더리움 기반으로 구축된 라이덴 네트워크가 있습니다.
- 롤업: 반면 롤업(예: 낙관적 롤업 또는 영지식 롤업)은 오프체인에서 거래를 실행한 다음 거래 데이터 또는 유효성 증명을 핵심 블록체인 프로토콜에 제출하여 합의를 도출합니다. 루프링과 아즈텍은 영지식 롤업의 대표적인 예이며, 아비트럼 원과 옵티미즘은 낙관적 롤업의 예시입니다.
또한, 레이어 1과 레이어 2 블록체인 사이에는 몇 가지 다른 차이점이 있습니다.
3. 새로운 체인
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효율적인 거래 처리를 위해 사이드체인, 플라즈마 체인, Validium 체인 등 다양한 형태의 새로운 체인들이 개발될 수 있습니다. 예를 들어, 폴리곤은 특정 요구 사항을 충족하기 위해 맞춤형 사양을 가진 이더리움 사이드체인이지만, 여전히 이더리움의 강력한 기반을 활용하고 이에 의존합니다.
이러한 솔루션을 레이어 2 솔루션으로 간주하기도 하지만, 실제로는 상당히 다릅니다. 레이어 2 솔루션은 레이어 1 솔루션의 확장으로, 일반적으로 핵심 블록체인과 연동되어 작동합니다. 반면, 사이드체인, 플라즈마 체인, Validium 체인은 레이어 1 대응 부분과 연결되지만, 더 독립적인 블록체인입니다. 이러한 새로운 체인은 일반적으로 보안, 합의 알고리즘, 블록 매개변수와 같은 요소에 대한 자체적인 책임을 가집니다.
블록체인 확장성 없이는 대량 채택도 없다
블록체인 기술은 우리가 알고 있는 세상을 혁신할 잠재력을 가지고 있습니다. 하지만 대량 채택을 이루지 못한다면, 확장성 부족은 여전히 큰 제약으로 작용할 것입니다.
자산 디지털화에서부터 프로세스 최적화를 위해 블록체인 기술을 사용하는 기업에 이르기까지, 분산성과 보안을 유지하면서 지속적으로 확장할 수 있다면 블록체인 기술의 미래는 매우 밝을 것입니다.