레이어 2(L2) 네트워크는 트랜잭션 처리량을 늘리기 위해 기본 레이어 1(L1) 블록체인과 통합되는 오프체인 확장 솔루션입니다. 레이어 2의 주요 목적은 트랜잭션 검증 지원을 제공하고 레이어 1의 특정 작업을 분담함으로써 블록체인 네트워크를 최적화하는 것입니다. 특히, 이러한 L2 프로토콜은 기본 L1 블록체인의 보안성을 그대로 계승합니다. ^[1]​^[8]​

개요

비트코인 및 이더리움과 같은 레이어 1 블록체인 네트워크는 처리 용량이 제한되어 초당 몇 건의 트랜잭션(TPS)만 처리할 수 있습니다. 이는 종종 네트워크 혼잡과 높은 가스비로 이어집니다. 이러한 네트워크의 처리량을 늘리고 확장성을 높이기 위해 레이어 2 솔루션이 개발되었습니다. ^[2]​^[3]​

롤업 및 사이드체인과 같은 레이어 2 네트워크는 블록체인 트랜잭션과 프로세스가 메인 체인과 독립적으로 이루어질 수 있도록 하는 보조 프레임워크를 생성합니다. 이를 통해 블록체인 시스템의 전반적인 효율성과 속도를 높일 수 있는 "오프체인" 확장 솔루션이 됩니다. ^[4]​^[5]​

비트코인의 라이트닝 네트워크는 종종 최초의 레이어 2 확장 솔루션 중 하나로 간주됩니다. 이는 2015년 백서에서 조셉 푼(Joseph Poon)^[22]과 타데우스 드라이야(Thaddeus Dryja)에 의해 제안되었습니다. 라이트닝 네트워크는 대부분의 트랜잭션을 오프체인에서 수행하고 필요한 경우에만 비트코인 블록체인에서 정산함으로써 더 빠르고 저렴한 트랜잭션을 가능하게 합니다. ^[5]​

기술

레이어 2는 트랜잭션을 신속하게 처리하는 역할을 담당하는 블록체인 시스템의 일부입니다. 이는 트랜잭션을 처리하는 네트워크와, 분쟁을 해결하고 기본 블록체인에 연결하여 레이어 2 네트워크의 상태에 대한 합의를 도출하는 스마트 컨트랙트라는 두 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. ^[6]​

처리량(throughput)을 달성하는 방법은 레이어 2 네트워크마다 크게 다르지만, 모든 네트워크는 기본 블록체인에서 트랜잭션을 최종 확정한다는 공통된 특징을 가지고 있습니다. 제안된 상태 변경의 신뢰성을 보장하기 위해 레이어 2 솔루션은 암호화되고 검증 가능한 형태의 '증명'을 블록체인에 제공해야 합니다. 스마트 컨트랙트는 다양한 레이어 2 솔루션마다 다를 수 있지만, 레이어 2로 전송된 자금의 보유 및 해제, 레이어 2에서 생성된 증명 검증, 분쟁 해결, 트랜잭션 최종 확정이라는 핵심 기능은 일관되게 유지됩니다. 롤업(Rollups), 사이드체인(sidechains), 플라즈마 체인(plasma chains), 스테이트 채널(state channels) 등이 레이어 2 구현의 예시입니다. ^[6]​^[9]​

롤업 (Rollups)

롤업은 여러 트랜잭션을 하나의 배치로 묶어 메인 블록체인에 제출함으로써 온체인상의 개별 트랜잭션 수를 줄입니다. 롤업에는 크게 두 가지 유형이 있습니다: 옵티미스틱 롤업과 영지식 롤업 (ZK 롤업)입니다. 이러한 롤업은 오프체인에서 스마트 컨트랙트 상태 수정을 실행하고 이후 증명을 통해 온체인에서 검증함으로써 처리량을 늘리고 비용을 절감합니다. 롤업은 다음 세 가지 접근 방식을 구현하여 확장성을 확보합니다: ^[7]

• 트랜잭션의 오프체인 실행을 수행합니다. 이를 통해 기반이 되는 베이스 블록체인은 네트워크 활동을 확인하고 원시 트랜잭션 데이터를 저장하기 위해 작은 증명만 실행하면 됩니다.
• 블록체인에 제출할 때 트랜잭션 데이터를 함께 일괄 처리(Batch)하여 온체인 가스 비용을 여러 트랜잭션에 분산시킵니다.
• 베이스 레이어 블록체인에서 트랜잭션의 유효성을 증명하기 위해 최소 한 명의 정직한 검증자가 존재해야 합니다. 이를 통해 보안 표준을 유지하면서도 더 작은 검증자 세트 활용과 더 높은 하드웨어 요구 사양을 가능하게 합니다.

사이드체인 (Sidechains)

​사이드체인은 비트코인과 같은 메인 체인에 연결된 블록체인 네트워크로, 일정 수준의 제3자 신뢰를 바탕으로 메인 체인에서 레이어 2 체인으로 암호화폐를 자유롭게 전송할 수 있게 해줍니다. 사이드체인은 L1 블록체인의 트랜잭션 검증을 지원함으로써 네트워크 혼잡으로 인해 발생하는 메인 체인의 문제를 완화하는 방식으로 작동합니다. ^[10]​^[11]​

사이드체인의 주요 측면

• 사이드체인은 메인 체인에서 파생된 독립적인 블록체인 네트워크입니다.
• 이들은 주로 양방향 페깅(two-way peg) 시스템을 사용하여 메인 체인과 연결됩니다.
• 사이드체인은 블록체인 기술의 확장성 솔루션을 발전시킬 수 있는 기회를 제공합니다.
• 이더리움의 레이어 2 솔루션인 폴리곤은 사이드체인 개념에 기반을 둔 네트워크로 운영됩니다. ^[12]

표준적인 사이드체인 설정에서 자산은 트랜잭션을 통해 첫 번째 블록체인(메인 체인)에 잠깁니다. 그 후, 초기 블록체인에서 자산이 올바르게 잠겼음을 확인하는 암호화 증명과 함께 두 번째 블록체인(사이드체인)에서 트랜잭션이 생성됩니다. ^[13]​

플라즈마 (Plasma)

플라즈마는 비탈릭 부테린과 조셉 푼^[22]이 이더리움 블록체인을 위해 도입한 레이어 2 확장성 솔루션입니다. 이는 독립적으로 트랜잭션을 처리하고 주기적으로 이더리움 메인 체인에 요약본을 제출하는 사이드체인(자식 체인 또는 플라즈마 체인)을 생성하는 방식을 포함합니다. 플라즈마 아키텍처는 사이드체인의 계층적 트리 구조로 구성되며, 각 사이드체인이 메인 체인 및 다른 사이드체인과 동시에 자율적으로 운영되기 때문에 속도와 효율성을 극대화합니다. ^[14]​

상태 채널 (State Channels)

상태 채널은 트랜잭션을 통해 상호작용하려는 두 사용자 사이에 구축된 채널입니다. 상태 채널을 통해 참여자들은 오프체인 트랜잭션을 수행하고, 실행을 위해 여러 당사자의 서명을 요구하는 다중 서명(multi-signature) 컨트랙트를 활용하여 메인넷에서 정산할 수 있습니다. 이 접근 방식은 높은 트랜잭션 처리량을 가능하게 하여 혼잡도와 수수료를 크게 줄여줍니다. ^[14]​

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상태 채널과 관련된 전형적인 활동으로는 두 사용자가 플레이하는 틱택토(tic-tac-toe) 게임이 있습니다. 여기서 '게임 로직'은 게임 규칙을 정의하고, '상태 로직'은 게임의 현재 상태를 추적합니다. 또한, 게임 결과에 따라 스마트 컨트랙트 내 자금 배분을 결정합니다. 상태 채널 메커니즘을 통해 순수하게 금융적인 목적이 아니더라도 P2E(Play-to-Earn) 게임 및 다양한 탈중앙화 애플리케이션 (dApps)을 레이어 2 플랫폼에 도입할 수 있습니다. ^[15]​

비트코인 레이어 2 확장성 솔루션

라이트닝 네트워크 (Lightning Network)

라이트닝 네트워크는 가장 초기에 등장한 레이어 2 확장성 솔루션 중 하나입니다. 이는 2015년 조셉 푼(Joseph Poon)과 타데우스 드라이야(Thaddeus Dryja)가 그들의 백서에서 처음 제안했습니다. 라이트닝 네트워크는 대부분의 거래를 오프체인에서 처리하고, 필요한 경우에만 비트코인 블록체인에서 정산함으로써 더 빠르고 저렴한 거래를 가능하게 합니다. ^[5]​^[6]​

또한 이 네트워크는 비트코인에 스마트 컨트랙트 기능을 도입하여 전체 네트워크의 성능을 크게 향상시켰습니다. 라이트닝 네트워크는 즉각적인 결제, 확장성, 저렴한 비용 및 교차 블록체인 스왑을 제공하는 데 중점을 둡니다. ^[6]​

리퀴드 네트워크(Liquid Network)

리퀴드는 비트코인의 레이어 2 인프라와 통합되어 운영되는 사이드체인 기반의 결제 네트워크입니다. 전 세계의 여러 암호화폐 거래소와 기관을 연결하여 더 빠르고 프라이빗한 비트코인 거래를 가능하게 합니다. 또한, 리퀴드 네트워크를 통해 비트코인 블록체인 상에서 스테이블코인, 증권형 토큰 및 기타 금융 상품과 같은 디지털 자산을 생성할 수 있습니다. ^[16]​^[17]​

리퀴드 네트워크는 비트코인 거래소와 트레이더에게 다음과 같은 다양한 기능을 제공합니다: ^[18]​

1. 신속하고 취소 불가능한 결제: 리퀴드 사이드체인으로 전송된 비트코인(L-BTC)은 단 2분 만에 최종적인 결제가 완료됩니다.
2. 기밀 거래(Confidential Transactions): 리퀴드는 기본적으로 거래 금액과 자산 유형의 기밀성을 보장하여 사용자의 금융 정보를 보호합니다.
3. 안전한 토큰화: 리퀴드 사이드체인(발행 자산, Issued Assets)을 통해 법정 화폐, 증권 또는 기타 디지털 자산을 나타내는 새로운 토큰을 생성할 수 있으며, 안전한 토큰화 프로세스를 보장합니다.
4. 상호운용성: 단일 리퀴드 통합을 통해 L-BTC와 발행 자산 모두를 지원합니다. 모든 토큰은 동일한 표준을 따르므로 사용자는 아토믹 스왑(atomic swaps) 및 비트코인 방식의 멀티시그(multisig)와 같은 기능을 활용할 수 있습니다.

RootStock (RSK)

Rootstock (RSK)은 비트코인을 기본 자산으로 활용하여 비트코인 블록체인의 특정 한계점을 해결하는 레이어 2 EVM 호환 스마트 컨트랙트 플랫폼입니다. 이는 허가 없는 시스템으로 운영되며, 현재 비트코인 해시 파워의 50% 이상이 Rootstock을 채굴하는 병합 채굴 작업 증명(PoW) 합의 메커니즘을 채택하고 있습니다. 이는 Rootstock이 비트코인 자체를 제외한 다른 어떤 체인보다 더 많은 해시 파워로 채굴되고 있음을 의미합니다. ^[18]​^[19]​

RSK는 이더리움과 호환되어 이더리움 스마트 컨트랙트를 플랫폼으로 이전할 수 있습니다. 이러한 컨트랙트를 이전함으로써 RSK는 모든 이더리움 애플리케이션과 비트코인 블록체인 간의 호환성을 보장합니다. ^[21]​

이더리움 레이어 2 확장성 솔루션

폴리곤 (Polygon)

​폴리곤(Polygon)은 이더리움 네트워크와 상호작용하는 동시에 병렬로 실행되는 레이어 2 블록체인 및 사이드체인을 구축하기 위해 사용되는 프로토콜이자 프레임워크입니다. 이더리움(Ethereum)과의 호환성 덕분에 1,000개 이상의 탈중앙화 앱(dApps)이 폴리곤 체인과 호환됩니다. 폴리곤 기술에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다: ^[6]​^[7]​

• 폴리곤 PoS (Polygon PoS): 지분 증명(PoS) 합의 메커니즘을 사용하는 EVM(이더리움 가상 머신) 호환 사이드체인입니다.
• 폴리곤 zkEVM (Polygon zkEVM): zk-STARK 롤업을 사용하고 이더리움 스마트 컨트랙트를 실행하는 영지식(Zero-knowledge) EVM 호환 레이어 2 블록체인입니다.
• 폴리곤 미덴 (Polygon Miden): zk-STARK를 사용하는 스타크웨어(Starkware) 기반의 zk-롤업입니다.
• 폴리곤 나이트폴 (Polygon Nightfall): 옵티미스틱 롤업을 사용하는 프라이버시 중심의 레이어 2 블록체인입니다. DAO 투표, 프라이빗 NFT 마켓플레이스 및 공급망 관리에 권장됩니다.
• 폴리곤 어베일 (Polygon Avail): 스마트 컨트랙트와 분리되어 트랜잭션 데이터를 저장하는 독립형 레이어 2 체인입니다. 데이터 계층과 실행 계층을 분리하여 작동합니다.

옵티미즘(Optimism)

옵티미즘은 EVM 호환 옵티미스틱 롤업 체인입니다. 사용자는 옵티미스틱 이더리움 게이트웨이를 활용하여 네트워크 안팎으로 자산을 이동할 수 있습니다. 또한, 옵티미즘은 제출된 양식이 승인되면 2주 이내에 프로젝트를 화이트리스트에 등록할 수 있습니다. 옵티미스틱 이더리움 메인넷에서 출시된 프로젝트의 예로는 유니스왑 V3 알파 제품이 있습니다. ^[6]

아비트럼 (Arbitrum)

아비트럼은 이더리움 스마트 컨트랙트의 속도와 확장성을 향상시키기 위해 개발된 레이어 2 솔루션입니다. 이 솔루션은 추가적인 개인정보 보호 기능을 포함하고 있으며, 모든 이더리움 컨트랙트를 확장하기 위해 아비트럼 롤업을 활용할 수 있는 기능을 제공하여 탈중앙화 금융(DeFi) 애플리케이션을 위한 최적의 확장 솔루션으로 자리매김하고 있습니다. ^[6]