레이어2(L2) vs 이더리움2.0의 탄생 그 서막은! (2탄)_온체인과 오프체인
안녕하세요. 카린 입니다. 드디어 서막이 올랐습니다.
작년부터 올해초까지 매우 핫했던(?) 레이어2와 이더리움2.0에 대한 주제를올려보겠습니다.
1) Layer2은 ? ‘이더리움의 구매 대행’
이더리움 메인넷의 확장성 문제를 해결하기위해 블록체인 네트워크 위에 설계된 별도의 레이어다. 즉, 스마트 컨트랙트 브릿지로 L1과 연결된 실행(execution) 레이어다. 그래서 사이드 체인으로도 불린다. 또한 레이어1처럼 별도 블록체인 네트워크를 운영하지 않는다. 그는 레이어1 위에서 움직이는 확장형 네트워크로써 전적으로 레이어1 노드 알고리즘에 의존하고있다.
각 레이어마다 업무 분담을 하는 ‘모듈형 블록(modular blockchain)’ 구조를 띈다.
- 현존하는 대부분의 레이어2는 이더리움(스마트 컨트랙)의 처리 속도 개선을 위해 제작되었다.
- 스마트 컨트랙트 브릿지로 L1과 연결된 실행(execution) 레이어
- 레이어1의 보안성,탕중앙성의 장점은 그대로 두고, ‘거래 처리량’만 증가시키는 방식
- 초당 처리 수(TPS)가 15로 한정된 이더리움 네트워크에서 L2를 사용할 경우, TPS가 수천에서 수만까지 증가할 수 있다.
L2는 이처럼 블록체인의 보안성과 데이터 가용성(탈중앙화)을 L1(레이어1)에 맡기는 대신 최대한 빠르고 저렴하게 트랜잭션 실행을 목표함.
1-2) L2와 L1 구동원리 비교
레이어1: 블록 생성과 합의, 거래 승인 같은 중요 절차는 1층에서 해결한다.
레이어2:나머지 ‘거래 처리’를 2층에서 전문으로 한다.
보안성과 탈중앙화를 기존 블록체인인 레이어1에 위탁하는 대신에 최대한 빠르고 저렴하게 거래 처리를 할 수 있도록 돕는 것이 레이어2이다. 거래 처리를 2층에서 하며, 업무 분담을 하기에 레이어1 코인의 블록체인 업무량(?) 감소를 시켜준다는 효율이 발생한다.
1-3) Layer2 코인종류?
폴리곤(Polygon, 14위), 오미세고(OMG, 99위), 이뮤터블X(IMX, 104위), 보바네트워크(BOBA,183위)가 존재한다.
참고, 폴리곤(Polygon)은 매틱 (MATIC)에서 이름을 바꾼 것이다. 그리고 폴리곤에서는 매틱(MATIC)을 가스비로 쓴다. 따라서 폴리곤 브릿지를 통해 매틱을 폴리곤 메인넷으로 옮길 수 있다.
1-4) Layer2의 ‘확장법’은 ?
L2종류는 롤업(옵티미스틱 롤업, ZK롤업), 발리디움, 플라즈마, 스테이트 채널, 사이드체인이 있다. L2중 ‘ZK롤업’이 가장 유망하다. 볼리션이 ZK롤업 솔루션의 표준이 되어가는 중이다.
1-5) Layer2의 확장성(Off-chain)을 쓰는 프로젝트?
- 이더 리움 2.0
- Polygon (Matic Network, Ethereum용 레이어 2 스케일링)
- Loopring (확장 가능한 zkRollup 교환 및 지불 프로토콜)
- Harmony (이더리움을 위한 상호 운용 가능한 레이어2확장)
- OMG 네트워크 (레이어 2 스케일링 솔루션)
- PolkaDot(샤딩 및 파라체인 기반)
1-6) 온체인(On-chain) vs 오프체인(Off-chain)
데이터 저장 방식 (Data Storage)을 의미함.
1)온체인: 모든 트랜젝션의 calldata (스마트 컨트랙트 호출, 토큰 거래, 디지털 서명 데이터를 저장하고 있는 위치)를 포함한 state data가 블록체인 안에 저장 및 기록되어 블록체인 상에서 데이터를 확인하며 검증이 가능한 것이 특징이다. 말 그대로 체인 위에 발생하는 트랜잭션이다. 그러나 해당 체인은 메인 블록체인인 단일 네트워크를 의미한다.
- 예 : 비트코인, 이더리움은 ‘자체 네트워크를 구성’하는 블록체인 내에 발생해 블록에 기록되는 트랜잭션들이다.
2) 오프체인: 레이어2의 방식. calldata 및 state data를 블록체인 외부에 처리 및 기록하는 방식이다. 메인 블록체인이 아닌 곳에서 발생하는 트랜잭션이다. 온체인 빼고 나머지로 여집합이다. 확장성 측면에서 더 우수하다는 장점이 있으나, 보안성이 떨어지고 중앙화된 방식이라는 단점 존재한다.
- 예 : 이더리움 네트워크의 입장에서 비트코인 네트워크에서 주고 받는 트랜잭션은 오프체인 트랜잭션이다. 반대로 비트코인 네트워크의 입장에서는 이더리움 네트워크의 트랜잭션이 오프체인 트랜잭션이다. 즉 내가 아닌 다른 이의 거래는 오프 체인으로 정리할 수 있다.
1-7) 왜 오프 체인(Off-Chain) 트랜잭션(Transaction)을 사용하는가?
1)속도 문제 발생: 트랜잭션 발생 후 해당 트랜잭션이 블록체인 네트워크에 전파, 확정되는데 꽤 오랜 시간이 걸린다. 따라서 빠른 처리가 필요한 서비스는 온체인에서 못하고 오프체인에서 처리를 해야만 하는 경우가 발생한다.
2)보안 문제: 블록체인에 업뎃되는 트랜잭션의 모든 내역은 공개 장부를 통해서 모든 사람에게 공개 된다. 그런데 개인정보와 같은 비공개 정보가 담겨 있는 트랜잭션을 발생시켜야할때는 오프 체인으로 처리를 한다.
3)비용과 확장성 문제: 거래 검증시 채굴자에게 지불비용이 발생한다. 따라서 초당 처리할 수 있는 트랜잭션의 수(TPS)가 너무 적다. 그래서 빈번이 일어나는 소액결제와 같은 서비스를 현재 온체인에서 수행하게 된다면 송금액보다 수수료를 더 많이 지불해야되는 문제가 따른다. 이렇게 온체인은 비용측면이 매우 비효율적이기 때문에 오프체인을 쓰는 방법이 유력하다.
1-8) Layer2의 엄마 Layer1과의 차이 정리
레이어1과 레이어2는 ‘확장성 문제를 개선’하겠다는 방향은 같다.
But 방식이 다르다.
레이어1은 블록체인 용량을 늘려(블록마다 크기 수정) 거래 처리량을 향상시킨다. 온체인 방식으로 하드포크가 필수다. (ex) 이더리움 런던 하드포크)
‘하드포크(hard fork)’란 블록체인 업그레이드 작업으로 기술적 문제를 개선할 때 활용한다. 특히 기존 블록체인에서 다른 블록체인으로 넘어가려할때 발생한다. (사실 이더리움도 이더리움 클래식에서 하드포크 체인분리로 발생)
반면, 레이어2는 일부 연산을 블록체인 밖에서 처리(오프체인)하는 방식으로 속도를 높인다. 100개의 거래를 블록체인 상 ‘10건 이내의 거래로 간소화’하는 원리다.
L1의 확장성 문제에 대응하는 L2를 알았다면 ‘이더리움2.0’이 빠질 수 없겠죠. L2를 위협하는 핫이슈 이더리움 2.0에 대해 얘기해보겠습니다.
🗞 이더리움2.0 기대로 ‘이더리움 인기 상승’
현재 이더리움 2.0 업데이트 시점이 구체화 되었다.
이더리움 공동 설립자인 조셉 루빈의 발표에 따르면올해 2~3분기정도란다. 처음 알려진 2018년 말 이후에 업데이트가 완료될 때까지 약 반 년의 시간밖에 남지 않은것이다. 이렇게 루빈이 출시 일정을 언급하자 이더리움 시세가 급등하는 등 많은 이의 관심이 끊이지 않음을 역설한다.
2) 🗞 이더리움 2.0은?
이더리움 2.0의 업데이트는 이더리움 자체 네트워크인 레이어1안에서 블록체인 트릴레마가 (확장성 문제)해결되는 것인데요, 이게 정말 완벽하게 세가지의 트릴레마를 해결한다면 사실상 레이어2의 존재는 무의미해집니다. 이더리움 3.0까지 등장한다면 과연 레이어2의 필요가 없을지도 궁금해지네요.
각설하고 아래 그림을 보시죠.
이더리움 2.0에서는 모놀리식 블록체인에서 발생하는 블록체인의 트릴레마의 해결책으로 ‘모듈형 블록체인(Modular Blockchain)’을 제시했다.모듈(Module)은 구성 단위를 뜻하는데, 즉 회사 내부의 업무 분장을 예시로 들 수 있다. (마케팅 / PM 기획 / 디자인 / 개발 / QC )
기존의 ‘모놀리식 블록체인’에서는 하나의 모듈에서 세가지를 처리하지만, 모듈형에서는 이 세 기능을 분리시킨다. 즉, 모듈형 블록체인의 목표는 블록체인을 구성하는 노드를 역할별로 분류하여 각 핵심 기능의 최적화를 이뤄내는 것이다. 그들은 블록체인 핵심 기능을 쪼개어 처리하는 셈이다.
2–1) 🗞 블록체인 핵심 기능 3가지
블록체인 핵심 기능은 3가지다. 블록 추가, 블록 검증, 체인 관리
1) 블록 추가를 담당한 트랜잭션 처리 모듈은 레이어 2에서 사용되는 기술을 가져다 사용한다. 특히, 영지식 증명(Zero Knowledge Proofs, ZK)를 바탕으로 한 ZK-Rollups을 도입해 트랜잭션 처리 속도를 높힌다.
2) 블록 검증을 담당한 모듈은 마이닝으로 대표되는 작업 증명(Proof of Work, PoW) 방식에 벗어나 지분 증명(Proof of Stake, PoS)를 도입해 최적화를 시도한다.
3) 체인 관리는 많은 양의 트랜잭션이 쌓여 체인이 길어지는 문제를 해결한다.
2–2) 🗞 샤드(Shard)가 뭘까?
이더리움 2.0은 데이터베이스에 사용되던 개념인 ‘샤드(Shard)를 도입’해 체인의 길이를 단축한다고 하는데, 샤드와 샤딩이 뭘까?
샤드에는 수행할 다양한 워크 로드 세트가 제공되며 이는 대규모 트랜잭션을 수행할 수 있는 네트워크 기능을 확장하는 데 도움이된다.
백과에 따르면 샤딩은 “조각내다”라는 뜻으로 데이터베이스 저장기법 중 분산 처리 형태를 띈다. 전체 네트워크를 분할한 뒤 트랜잭션을 영역별로 저장하고 이를 병렬적으로 처리하여 블록체인에 확장성을 부여하는 온체인 솔루션으로 데이터를 샤드라는 단위로 나눠서 저장 및 처리한다. 회사 부서를 병렬화한 ‘회사 조직 체계 그림’과 유사하다고 보면 될듯하다.
샤딩은 P2P 네트워크 전체에 워크로드를 분산하여 더 많은 블록체인 노드에서 더 많은 컴퓨팅 성능을 가져와 블록 생성 프로세스를 가속화하는 데 도움을 준다. 샤딩 주변에 몇개의 취약점이 있다고 하는데 이는 다음에 살펴보면 될거 같다.
2–3) 🗞 이더리움2.0의 ‘지분증명(PoS)’방식
이더리움이 2.0버전으로 업데이트 되면 합의 알고리즘이 작업증명(PoW)에서 지분증명(PoS)으로 전환되고, 초당 거래 처리(TPS)는 수십건에서 10만건 이상으로 늘어날 것이라고 전문가들은 말한다. 출저_넷코리아
Pos: 더 많은 코인을 보유한 자가 더 많은 데이터 업데이트 권한, 즉 블록 기록 권한을 가진다.
2–4) 🗞 PoS 의 한계
수요가 많은 대장 노드가 블록을 생성하고 보상으로 코인을 받는 PoW 방식은 큰 전력 낭비를 일으킨다는 비판도 존재했다. 또한 51% 이상의 해시 연산력을 갖게 되면 거래 내역을 위·변조할 수 있다는 비판적 시야도 있다고 한다. POS에 대해 구체적으로 알고싶다면 이를 읽어보길 바란다. > POS 구조적 설명과 POS에서 일어나는 두가지 유형의 공격
2–5) 🗞 PoS 한계 극복하기
이더리움 2.0은 보유한 지분에 따라 블록을 생성하고 코인을 받는 방식을 취해 PoW의 이런 한계를 극복할 것으로 평가받는다. 거래 처리 속도가 빨라지고, 수수료도 절감될 것으로 기대된다. 이더리움 창시자 비탈릭 부테린은 2.0 버전으로 전환 시 채굴 관련 탄소 배출량이 99% 감소할 것이라고 예상했다.
3) 그래서 레이어2 VS 이더리움 2.0?
레이어2 코인 전망은 밝은 편이다.
디파이·NFT 플랫폼 거래가 활발해지면서거래 처리 속도가 빠른 레이어2 플랫폼을 찾는 수요가 꾸준히 늘고 있기 때문이다. 다만 주의해야 할 점은 ‘이더리움 2.0’의 등장이다. 이더리움은 거래 처리 속도를 대폭 높이고 수수료는 낮추는 방식의 대규모 업데이트를 올해 말까지 완수한다는 계획이다. 이더리움 2.0으로 업데이트가 성공적으로 진행될 경우 레이어2 코인의 필요성은 상대적으로 떨어진다.
새로운 레이어2 코인이 계속 등장하고 있다는 점도 기존 다른 레이어2 코인 투자자 입장에서는 불안하다. 상대적으로 더 안전하고 처리 속도가 빠른 레이어2 플랫폼이 나오면 사람들은 언제든 해당 플랫폼으로 관심이 쏠릴 수 있기때문이다.
맺음말
기술의 발전은 인간 삶을 더 풍요롭게 한다. 인간의 삶을 `편리`하게 만드는데 이바지하기 때문이다. 이제는 코인이 자산으로 범용화되고, 과도기가 넘어간 지금 시점에서 한편으론 이더리움도 레이어도 균형 있게 서로 업데이트되면 사람들의 수요에 맞게 사용하면 되지 않을까?
사실상 이더리움 2.0에서는 많은 기대는 안 하지만, 3.0이라면 얼마나 효율적 이어질까? 그래도 필자는 이더리움2.0 응원하며 이 글을 마친다.
글 읽어주셔서 감사합니다.
이은지(Karin)올림.
