디지털 자산
블록체인 네트워크를 위한 상위 10가지 확장 솔루션
Securities.io를 Google의 선호 소스에 추가
Dapp 개발자들은 혁신적인 확장 솔루션을 도입함으로써 블록체인 기술의 한계를 지속적으로 넓히고 있습니다. 이들 창의적인 개발자는 오늘날 네트워크가 디지털 경제의 압력과 혼잡을 감당하도록 모든 가능한 방법을 활용하고 있습니다. 수십억 건의 거래가 발생하는 상황에서 블록체인의 확장성을 유지하는 일은 결코 쉬운 일이 아닙니다.
다양한 접근 방식
충분한 확장을 보장하기 위한 방법은 소스 코드를 조정하는 것부터 하나의 프로토콜을 다른 프로토콜 위에 겹치는 것까지 다양합니다. 이를 염두에 두고, 여기 블록체인 네트워크를 위한 상위 10가지 확장 솔루션을 소개합니다.
새로운 합의 메커니즘
목록의 최상위에 있는 것은 새로운 합의 메커니즘의 도입입니다. 비트코인이나 이더리움 V1과 같은 작업 증명(PoW) 블록체인을 보는 경우는 드뭅니다. 이러한 시스템은 높은 보안을 유지하지만 오늘날 가장 진보된 블록체인의 성능을 종종 따라가지 못합니다. 이러한 옵션은 PoW와 채굴자를 없애고 스테이킹 프로토콜로 해당 작업을 대체합니다.
스테이킹 기능을 통해 사용자는 토큰을 네트워크 지갑에 잠궈 네트워크를 보호할 수 있습니다. 이 과정은 간단하며 비싼 채굴 장비를 구매하거나 프로그래밍과 같은 새로운 기술을 배울 필요 없이 네트워크 사용자에게 수동 소득을 제공합니다. PoS 네트워크는 거래 처리량이 더 좋고 운영에 필요한 에너지가 훨씬 적기 때문에 그 어느 때보다 인기가 높습니다.
PoS 네트워크는 계속 진화하고 있으며, 오늘날 DPoS(위임된 지분 증명) 네트워크는 트레이더들이 고려하는 인기 옵션입니다. 이러한 시스템은 사용자가 자신의 토큰을 스테이킹하는 사람에게 위임하도록 함으로써 스테이킹 요구사항을 낮춥니다. 이 접근 방식은 거래를 최종 확정하는 데 필요한 노드 수를 줄여 성능을 향상시킵니다. 특히, 이러한 시스템은 검증된 노드를 활용해 낮아진 탈중앙화를 보완하는 경우가 흔합니다.
레이어 2 프로토콜
레이어 2 솔루션은 네트워크를 직접 변경하지 않고도 성능을 향상시키는 최고의 방법 중 하나입니다. 레이어 2 솔루션에 대해 이해해야 할 핵심은 이들이 다른 블록체인의 성능을 강화하도록 설계된 별도의 네트워크라는 점입니다. 비트코인의 라이트닝 네트워크와 이더리움의 FUEL과 같은 프로토콜은 이러한 거대 네트워크가 여전히 유효한 옵션으로 남도록 도왔습니다.
최고의 레이어 2 솔루션은 보안을 위해 레이어 1을 활용하면서 계산과 거래를 일시적으로 오프체인으로 이동시킵니다. 이러한 구조는 메인넷 혼잡을 줄입니다. 가장 일반적인 레이어 2 솔루션 유형은 사이드체인과 결제 채널입니다.
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출처: X @lightning
사이드체인은 레이어 1 솔루션과 병렬로 실행되도록 설계되었습니다. 일반적으로 스마트 계약 실행과 같은 작업을 처리하고 검증은 레이어 1 노드에 맡깁니다. 라이트닝 네트워크와 같은 결제 채널 레이어 1 솔루션은 채널이 닫힌 후 데이터가 메인넷에 게시되는 무제한 저비용 거래를 제공하는 직접 게이트웨이를 도입합니다.
레이어 2 프로토콜의 단점은 구조상 많은 경우 탈중앙화를 감소시킨다는 점입니다. 예를 들어, 라이트닝 네트워크는 중앙화된 채널 운영자를 사용함으로써 비트코인의 탈중앙화를 감소시킵니다. 채널 운영자는 자금을 자신을 통해 흐르게 할 수 있으며, 이는 비트코인 메인넷보다 훨씬 더 중앙화된 형태입니다.
하드 포크
개발 커뮤니티가 성능 향상 방안을 결정하지 못하면 때때로 하드 포크가 발생할 수 있습니다. 하드 포크는 네트워크 프로그래밍을 완전히 변경하는 것으로, 노드가 기존 네트워크를 포기하고 새로운 네트워크와 통신하기 위해 새로운 소프트웨어를 다운로드해야 합니다. 기존 블록체인 채굴을 중단해야 하는 요구사항 때문에 하드 포크는 블록체인 커뮤니티에 논란이 많고 종종 어려운 과정이 됩니다.
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Bitcoin Cash (BCH) Hashrate, 출처: coinwarz.com
플랫폼은 성능, 보안 또는 기능성 등 다양한 이유로 하드 포크를 선택할 수 있습니다. 특히 가장 유명한 하드 포크 중 하나는 비트코인 캐시 사태였습니다. 비트코인 커뮤니티는 1MB 블록 크기 변경을 두고 전쟁을 벌였습니다. 논쟁이 격화되어 결국 커뮤니티는 더 큰 블록 크기를 선호하는 사람들은 비트코인 캐시를 만들고, 반대하는 사람들은 비트코인 코어에 남아 분열되었습니다.
이러한 형태의 하드 포크는 프로젝트가 논란이 되는 분열을 방지하기 위한 다양한 전략을 도입하면서 점점 드물어졌습니다. 오늘날 이를 방지하기 위해 사용되는 주요 기술 중 하나는 DAO(탈중앙화 자율 조직)입니다. 이러한 프로토콜은 커뮤니티가 제안을 제시하고 구현할 변경 사항에 대해 투표할 수 있게 합니다.
ZK 롤업
ZK 기술은 사용자가 자신의 신원이나 소유 항목·계정에 대한 자세한 정보를 공개하지 않고도 특정 자산이나 정보의 소유권을 검증할 수 있게 합니다. 프로토콜 이름인 Zero Knowledge는 추가된 프라이버시 제어를 의미합니다. 반면, 롤업이라는 용어는 이 프로토콜이 거래 데이터를 하나의 블록으로 결합하는 방식을 나타냅니다.
이 방식은 메인넷의 혼잡을 크게 줄입니다. ZK 롤업의 주요 장점은 보안이나 탈중앙화를 희생하지 않고 확장성을 추가한다는 점입니다. ZK 롤업을 갖춘 확장 솔루션은 유효성과 진위 확인을 위해 최소한의 데이터만 메인체인에 제공합니다.
특수 스마트 계약이 데이터를 롤업하는 역할을 맡습니다. 초기 ZK 롤업 네트워크는 매우 압축된 데이터를 메인넷으로 전송했습니다. 이러한 롤업 방식은 계산을 레이어 2 네트워크에 유지함으로써 보안을 희생하지 않고 높은 성능을 가능하게 합니다. 또한, 이 접근 방식은 레이어 2 솔루션을 활용해 처리량을 증가시키는 탁월한 방법으로 입증되었습니다.
Optimistic 롤업
오늘날 사용되는 또 다른 인기 있는 롤업 기술 형태는 옵티미스틱 롤업입니다. 이러한 시스템은 이전 방식과 유사하지만 데이터가 올바르다고 가정하고 롤업합니다. 이후에는 어떤 노드든 블록 내 데이터를 이의 제기할 수 있는 기간이 존재합니다.
옵티미스틱 롤업은 빠른 확장성과 기능 덕분에 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 고급 스마트 계약 계산도 처리할 수 있습니다. 반면 전통적인 롤업은 기본 스마트 계약 기능에 제한됩니다. 현재 Optimism과 Arbitrum이 이 기술을 활용하는 두 가지 주요 확장 솔루션으로 큰 효과를 내고 있습니다.
샤딩
샤딩은 비즈니스 데이터베이스의 확장성을 향상시키는 인기 있는 방법이며 최근 블록체인 분야에서도 활용되고 있습니다. 샤딩이라는 용어는 구글이 자체 Big Table 제품 구조와 기능을 설명하기 위해 만든 것입니다. 샤딩은 데이터베이스를 더 작은 단위로 나누어 정보를 여러 위치에 저장하는 것을 의미합니다.
이 작동 방식을 설명하기 위한 가장 좋은 비유는 거울이 파편으로 부서진 모습을 떠올리는 것입니다. 각 파편은 별도의 서버에 저장되어 계산과 데이터가 선형적으로 작동하고 확장될 수 있게 함으로써 확장성을 향상시킵니다. 이 솔루션은 끊임없이 커지는 데이터베이스와 이를 대기열에 넣는 데 소요되는 시간을 해결하는 데 도움을 주었습니다.
샤드된 네트워크는 애플리케이션을 병렬로 계산할 수 있어 단일 컴퓨팅 옵션보다 훨씬 빠릅니다. 현재 여러 블록체인이 이 기술을 사용하고 있습니다. 샤딩의 주요 단점은 네트워크를 유지하기 위해 추가적인 오프체인 자원에 의존한다는 점입니다.
Segregated Witness (SegWit)
Segwit을 사용해 비트코인을 확장하는 개념은 2015년에 시장에 등장했습니다. 이 확장 솔루션은 Blockstream에 의해 도입되었으며 비트코인 코어의 강력한 지원을 받았습니다. Segwit(분리된 증인)은 각 거래의 서명 데이터를 검증 데이터와 일시적으로 분리한 뒤 거래 끝에 다시 추가하는 방식으로 작동합니다.
특히, 이 방식은 블록체인이 계산 작업에 집중할 수 있게 하며, 제거된 데이터는 다시 필요할 때까지 분리된 상태로 유지됩니다. 서명 또는 증인 데이터의 제거는 블록 내에 전송될 수 있는 거래 데이터 양을 증가시키는 데 도움이 됩니다.
Segwit 업그레이드는 비트코인과 같은 작업 증명 네트워크를 개선하도록 설계되었습니다. 이 업그레이드는 라이트닝 네트워크 통합도 가능하게 하여 비트코인 혼잡을 더욱 감소시켰습니다. 오늘날 Segwit은 전 세계 비트코인 사용자에게 핵심 프로토콜입니다. 흥미롭게도, 업그레이드로 확보된 여유 공간은 BRC-20 토큰 형태의 새로운 기능을 비트코인에 제공하게 되었습니다.
모듈형 설계
블록체인의 미래는 모듈형일 수 있습니다. 모듈형 블록체인이 왜 중요한지 이해하려면 모놀리식 네트워크와 모듈형 네트워크의 차이를 알아야 합니다. 모놀리식 블록체인은 모든 주요 작업을 단일 네트워크에서 처리하려는 전통적인 네트워크입니다.
이러한 작업에는 검증, 계산, 데이터 가용성, 스마트 계약 실행 및 합의가 포함됩니다. 이 구조는 단일 노드가 일반적으로 검증 및 스마트 계약 실행과 같은 여러 작업을 처리한다는 의미입니다. 각 노드가 검증과 실행을 모두 수행해야 하는 요구사항은 모놀리식 네트워크의 성능을 저해합니다.
모듈형 확장
모듈형 블록체인은 이러한 계산 중 하나를 메인넷에서 제거함으로써 성능을 향상시킵니다. 대부분의 네트워크에서 스마트 계약 실행이나 기타 고급 프로세스가 많은 전력과 시간을 소모합니다. 이 구조를 시도한 최초의 사례는 이더리움이며, 이더리움은 스마트 계약 실행을 위한 별도 레이어인 이더리움 가상 머신(EVM)을 가지고 있습니다.
특히, 현재 시장에는 모놀리식 옵션보다 더 많은 모듈형 블록체인이 등장하고 있습니다. 이러한 손쉽게 생성할 수 있고 매우 유용한 네트워크는 향상된 온보딩 프로세스와 성능 덕분에 인기를 얻고 있습니다. 모듈형 블록체인이 활용하는 주요 장점 중 하나는 표준과 즉시 사용 가능한 툴셋을 활용한다는 점입니다.
2020년에 SKALE 네트워크는 블록체인 구조에 모듈형 설계를 도입했습니다. 새로운 형식은 상호 운용성을 높이고 Dapp 개발자들의 온보딩 장벽을 낮췄습니다. 개발자들은 자신의 작품을 여러 체인이나 Skale 체인 및 허브라는 하위 네트워크에 배포할 수 있게 되었습니다. 오늘날 Skale은 사용자 규모 면에서 여전히 주요 모듈형 블록체인입니다.
블록 크기
레이어 2 솔루션이 등장하기 전까지는 수많은 해가 있었습니다. 그 기간 동안 블록체인이 어떻게 성능을 향상시킬 수 있는지에 대한 많은 논쟁이 있었습니다. 가장 인기 있는 옵션 중 하나는 블록 크기를 늘리는 것이었습니다. 블록 크기는 블록체인 내 각 블록이 포함하는 데이터 양을 의미합니다.
예를 들어, 비트코인의 블록 크기는 1MB이며, 이는 초당 약 7건의 거래를 처리할 수 있게 합니다. 이를 두 배로 늘리면 업그레이드나 레이어 2 솔루션 없이도 네트워크가 초당 14건의 거래를 지속할 수 있습니다. 흥미롭게도, 비트코인 블록 크기 논쟁은 과거에도 이슈가 되었습니다.
블록 크기를 늘리는 개념은 이러한 기능들의 지속적인 성장으로 이어졌습니다. 블록 크기 논쟁에서 파생된 비트코인에서 하드 포크된 비트코인 캐시조차도 생성 몇 개월 만에 더 큰 블록 크기를 위해 다시 하드 포크되었습니다. 또한, 블록 크기가 커지면 네트워크에 참여할 수 있는 필요한 하드웨어를 보유한 사람들의 수가 감소합니다. 이러한 이유들 때문에 많은 이들이 지속적인 블록 크기 증가에 회의적이게 되었습니다.
Directed Acyclic Graph (DAG)
네트워크를 확장하는 또 다른 방법은 DAG(Directed Acyclic Graph) 기술을 사용하는 것입니다. DAG라는 용어는 마지막 거래가 최종 확인된 동작과 통신하는 대신 모든 거래가 서로 통신할 수 있는 데이터베이스를 의미합니다. 이 접근 방식은 검증을 위한 사이클이 없음을 의미합니다. 따라서 이러한 네트워크를 체인보다 트리 형태에 가깝다고 생각할 수 있습니다.
블록체인이 이 기술을 활용하는 이유는 체인에 도달하지 못하는 블록(오프스프링)의 수를 줄이기 위함입니다. 이러한 블록은 혼잡을 유발해 성능을 저하시킬 수 있습니다. 특히, 블록 크기와 시간을 늘리면 무심코 더 많은 오프스프링이 생성됩니다.
DAG는 오프스프링 생성을 줄이고 확장성을 높이는 보다 유리한 환경을 만듭니다. 모든 블록이 그래프의 끝을 참조할 수 있기 때문에 채굴자는 마지막 블록에서 역으로 진행할 필요 없이 전체 체인을 참조할 수 있습니다. 이 접근 방식은 기존 작업 증명 구조와는 크게 대조되지만 더 높은 성능을 제공합니다.
Hashgraph 네트워크
Hashgraph 네트워크는 기술적으로 블록체인은 아니지만 동일한 탈중앙화 네트워크 보호를 제공합니다. DAG 기술과 유사하게 모든 네트워크 노드는 시간 순서가 아니라 자유롭게 서로 통신합니다. 해시 그래프 네트워크에서는 노드가 무작위 다른 노드와 데이터를 공유하여 모든 참여자가 정보를 얻을 수 있도록 합니다.
이러한 분산 원장의 주요 장점은 제3자 프로토콜에 의존하지 않고 검증 가능한 타임스탬프를 사용해 순서가 지정된 거래를 생성할 수 있다는 점입니다. 또한, 이 네트워크는 사용자에게 더 많은 프라이버시 제어를 제공합니다. 현재 Hedera가 블록체인 분야에서 운영되는 주요 해시 네트워크입니다.
블록체인은 생존을 위해 확장성이 필요하다
오늘날 블록체인 개발자들은 확장성의 중요성을 잘 이해하고 있습니다. 이들은 지속적으로 기술의 한계를 넓혀 더 나은 성능과 기능을 제공하고 있습니다. 위에 소개된 확장 솔루션이 가장 인기하지만 유일한 옵션은 아닙니다. 블록체인 기술이 주류로 자리 잡음에 따라 더욱 창의적이고 혁신적인 솔루션이 등장할 것으로 기대됩니다.
