블록체인 확장성 문제와 레이어2 솔루션

본 포스팅은  [블록체인 확장성의 실마리, 레이어2 생태계] 리서치를 읽고 이해한 내용을  정리한 글입니다.  https://cdn.korbit.co.kr/athena/etc/research/31/korbit_research_2022-08-12.pdf

 

확장성은 블록체인 대중화의 전제 조건

◆  확장성 : 네트워크가 트렌젝션 증가를 감당할 수 있는 능력

✅ 정보가 담기는 블록은 희소성을 가진 자원이므로 수요와 공급에 따라 속도와 비용 측면에서 문제가 발생할 수 있다.

Ex) 수많은 금융거래로 이루어진 디파이의 속도 문제

Ex) nft 수요가 몰려 터무니없이 높은 민팅비용

 

 

비트코인의 블록 생성은 약 10분마다 이루어지며,
초당 처리 트랜잭션 수(TPS, transaction per second)는 3~7개를 기록하고 있다.

비용 측면을 보면 8월 초 기준 이더리움 네트워크 트랜잭션당 평균 수수료는2~3달러 가량으로
연초 40달러 수준에 비해 낮아졌지만 많은 거래를 수행하기에는 여전히 걸림돌이 된다.

◆ 블록체인 트릴레마 : 탈중앙성, 보안성, 확장성의 3개 요소는 상충관계

✅ 3개 요소 중 2개 요소 확보하면 하나는 버려야 한다는 의미

✅ 보통 탈중앙과 보안을 확보하니 확장성이 낮은 문제가 발생하는 것

✅ 트릴레마 문제를 해결하지 못하면 mass adoption 어려울 것

 

해결방법 - 모듈러 블록체인 

◆ 블록체인의 데이터 처리 과정

1. 합의 : 체인 상태 확인, 트렌젝션 순서 정함
2. 실행 : 트렌젝션 실행 후 상태 정보 업데이트
3. 데이터 가용성 : 모든 노드들 확인하도록 네트워크에 배포 

✅ 일반적으로는 이 모든 기능을 한 체인에서 담당하지만 (모놀리식)

      서로 다른 체인에서 분담하는 것이 모듈러 블록체인 > 처리 속도, 효율성 증가

모놀리식과 모듈러 방식

 

모듈화 방식 - 레이어 2 솔루션 (L2)

: 합의와 데이터 가용화는 L1(메인 체인) / 트렌젝션 실행은 L2(메인 체인 외부 별도 체인) 

✅ 두개의 체인을 사용하므로 연산량은 낮아지고 합의, 기록은 메인 체인에서 이루어지기 때문에 보안성도 유지된다.

 

✅실행 형태

1. 롤업 - 가장 많이 사용, 일반적
2. 플라즈마
3. 밸리디움

◆ 레이어 2 솔루션 - 롤업 (rollup) 

: 트렌젝션 L2에서 실행 후 트렌젝션 정보, 변화된 블록상태값을 배치형태로 압축해 L1에 입력

✅ 이를 수행하는 과정에서 L1에 기록될 값과 실제 트렌젝션 값과 일치하는지의 여부를 검증 필요

 

➡️검증 방식에 따른 분류

1. 옵티미스틱 롤업 (사후 검증) 

 

: 기록 확정 전 이의제기 기간(7~14일)동안 거래 유효성 이의 제기 가능

• 인출 시 대기 기간 필요
• EVM 호환성 > 범용성 확보
• 모든 트렌젝션 검증 x > 롤업 비용 절감
• 검증인들의 경제적 인센티브 > 보안성 확보

2. Zk(영지식) 롤업 (사전 검증) 

: 답을 알고 있음을 수학적으로 증명하는 암호화 기술로 보안성 확보, 제출할때마다 검증 후 전송

• 유효성 증명시 검증되므로 즉시 자본 인출 가능
• EVM 지원 x but 개발을 위한 노력중 ..
• 블록마다 검증하는 비용 발생
• 암호학적 연산 > 보안성 확보