일반적으로 확장성은 시스템이 증가하는 요구 사항을 처리할 수 있는 능력을 의미합니다. 컴퓨터 분야에서는 하드웨어 업그레이드를 통해 계산 성능을 높이고 작업 처리 속도를 높일 수 있습니다. 블록체인의 확장성을 논의할 때는 일반적으로 더 많은 거래를 처리하기 위한 시스템 성능 향상을 의미합니다.
비트코인과 같은 프로토콜에는 많은 장점이 있지만 확장성 면에서는 부족합니다. 비트코인이 중앙집중형 데이터베이스에서 운영된다면 관리자가 처리 속도와 처리량을 쉽게 늘릴 수 있습니다. 그러나 비트코인의 검열 저항성과 같은 가치 제안은 여러 참여자가 블록체인의 사본을 유지하는 협력이 필요합니다.
블록체인의 확장성 문제
비트코인 노드를 운영하는 비용은 상대적으로 낮아 사양이 낮은 장치도 참여할 수 있습니다. 그러나 수천 개의 노드가 최신 상태를 유지해야 하므로 시스템 용량이 제한됩니다.
블록은 일반적으로 온-체인에서 처리되는 거래 수를 제한하기 위해 크기가 제한됩니다. 데이터 양이 너무 빨리 증가하면 노드가 따라가기 어려울 수 있습니다. 또한 블록이 너무 크면 네트워크 전체에 빠르게 전파하기 어려울 수 있습니다.
이 시점에서 네트워크에 병목 현상이 발생할 수 있습니다. 블록체인을 고정된 간격으로 열차가 출발하는 열차 서비스에 비유할 수 있습니다. 각 열차 객차에는 좌석이 제한되어 있으며 승객들은 표를 경쟁해야 합니다. 모든 사람이 탑승하고 싶다면 표 가격이 자연스럽게 상승합니다. 마찬가지로 미확인 거래로 혼잡한 네트워크는 사용자가 더 높은 수수료를 지불하도록 강제합니다.
한 가지 해결책은 열차 객차의 용량을 늘리는 것입니다. 좌석 수가 늘어나면 승객 흐름도 늘어나 표 가격이 낮아질 것입니다. 그러나 객차의 용량은 제한되어 있으며 블록 크기와 거래 수수료도 무한정 늘릴 수 없습니다. 이는 하드웨어 업그레이드를 통해서만 동기화를 유지할 수 있는 네트워크 내 노드의 비용을 높입니다.
이더리움 창립자 비탈릭 부테린은 "확장성 삼중고"를 소개했는데, 이는 블록체인이 직면하는 과제를 강조합니다. 그는 프로토콜이 확장성, 보안, 탈중앙화 사이의 균형을 유지해야 한다고 주장합니다. 이 세 가지 측면은 상호 배타적이며, 두 가지가 과도하게 강조되면 나머지 하나는 불가피하게 손상됩니다.
따라서 많은 사람들은 확장성은 오프-체인에서 달성될 수 있지만, 보안과 탈중앙화는 블록체인 자체에서 최대한 최적화되어야 한다고 믿습니다.
오프-체인 확장 솔루션이란?
오프-체인 확장은 블록체인에 대한 부담을 늘리지 않고도 거래 실행을 지원하는 방법을 말합니다. 온-체인 프로토콜을 통해 사용자는 자금을 송수신할 수 있지만, 거래는 메인 체인에 즉시 나타나지 않습니다. 이와 관련하여 두 가지 주목할 만한 발전을 살펴보겠습니다: 사이드체인과 결제 채널.
사이드체인 소개
사이드체인이란?
사이드체인은 메인 체인과 완전히 분리되지 않고 일정 부분 연결된 독립적인 블록체인입니다. 메인 체인과 사이드체인은 상호 운용되어 자산이 자유롭게 흐를 수 있습니다.
자금을 이전하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 경우에 따라 특정 주소에 자금을 예치하여 메인 체인에서 사이드체인으로 자산을 이전할 수 있습니다. 이 경우 자금은 실제로 이동하지 않고 주소에 잠겨 있으며, 사이드체인이 해당 금액을 받습니다. 더 직접적이지만 잠재적으로 더 중앙화된 방법은 자금을 수탁인에게 보내는 것이며, 수탁인이 사이드체인 자금 교환을 중개합니다.
사이드체인의 작동 방식
예를 들어 Alice가 비트코인 5개를 가지고 있고 이를 비트코인 사이드체인(이하 "사이드체인 코인")의 동등한 금액으로 교환하고 싶다고 합시다. 여기서 논의 중인 사이드체인은 양방향으로 고정되어 있어 사용자가 메인 체인과 사이드체인 간에 자산을 이전할 수 있습니다.
사이드체인은 다른 블록, 노드, 검증 메커니즘을 가진 별도의 블록체인입니다. 사이드체인 코인을 얻으려면 Alice가 비트코인 5개를 다른 주소로 보내야 합니다. 이 주소는 다른 사용자의 것일 수 있습니다. 비트코인이 수신되면 주소 소유자가 Alice의 사이드체인 주소에 5개의 사이드체인 코인을 입금합니다. 또한 이 주소는 지불이 감지되면 자동으로 사이드체인 코인을 입금하는 신뢰할 수 없는 설정을 사용할 수 있습니다.
사이드체인 확장
Alice가 비트코인을 사이드체인 코인으로 전환하면 이 과정을 역으로 수행하여 사이드체인 코인을 다시 비트코인으로 전환할 수 있습니다. 사이드체인 자산을 보유한 후에는 이 독립적인 블록체인에서 자유롭게 거래할 수 있습니다. 메인 체인과 마찬가지로 다른 사람에게 사이드체인 코인을 보내거나 받을 수 있습니다.
예를 들어 그녀는 Binance에서 후드티를 구매하기 위해 Bob에게 1개의 사이드체인 코인을 지불할 수 있습니다. 다시 비트코인으로 전환하려면 나머지 4개의 사이드체인 코인을 특정 주소로 보낼 수 있습니다. 거래가 확인되면 4개의 비트코인이 해제되어 메인 체인의 그녀의 주소로 전송됩니다.
사이드체인을 사용하는 이유
사이드체인이 왜 필요한지 궁금할 수 있습니다. Alice가 비트코인 블록체인만 의존할 수 없나요?
답은 사이드체인이 비트코인만으로는 제공할 수 없는 더 많은 기능을 제공할 수 있다는 것입니다. 사이드체인은 신중하게 설계된 오프-체인 거래 시스템입니다. 비트코인은 가장 안전한 탈중앙화 암호화폐이지만 처리량 면에서는 선두가 아닙니다. 비트코인 거래는 전통적인 방식보다 빠르지만 다른 블록체인 시스템에 비해 약간 느립니다. 새 블록은 10분마다 채굴되며 네트워크 혼잡 시 거래 수수료가 크게 상승할 수 있습니다.
그러나 일상적인 소액 결제에는 이렇게 높은 수준의 보안이 필요하지 않습니다. Alice가 커피를 사러 가면 거래 확인을 기다리고 싶지 않을 것입니다. 거래가 확인을 기다리면 커피가 이미 식어버릴 수 있습니다.
사이드체인은 이러한 규칙에 구속되지 않습니다. 작업 증명 없이도 운영할 수 있습니다. 사용자는 합의 메커니즘을 자유롭게 선택하거나 단일 검증자를 신뢰하거나 다양한 매개변수를 조정할 수 있습니다. 사이드체인은 메인 체인이 지원하지 않는 업그레이드를 구현하고 더 큰 블록을 생성하며 더 빠른 정산을 달성할 수 있습니다.
흥미롭게도 사이드체인에서 심각한 오류가 발생해도 기본 체인에는 영향을 미치지 않습니다. 이를 통해 사이드체인은 네트워크 내 다수 합의를 차지해야 하는 기능을 테스트하는 실험적 플랫폼으로 활용될 수 있습니다.
사용자가 오프-체인 거래에 만족한다면 사이드체인은 효과적인 확장을 위한 중요한 단계가 될 수 있습니다. 메인 체인 노드는 사이드체인의 모든 거래를 저장할 필요가 없습니다. Alice는 단 하나의 비트코인 거래로 사이드체인에 진입하여 수백 건의 사이드체인 코인 거래를 수행한 다음 퇴장할 수 있습니다. 비트코인 블록체인에는 그녀가 두 가지 작업, 즉 입금과 출금만 수행한 것으로 나타납니다.
결제 채널 소개
결제 채널이란?
결제 채널은 확장성과 관련하여 사이드체인과 유사한 기능을 수행하지만 근본적으로 다릅니다. 사이드체인과 마찬가지로 결제 채널은 블록체인의 무제한적 확장을 방지하기 위해 거래를 메인 체인에서 분리합니다. 그러나 결제 채널은 독립적인 블록체인에 의존하지 않습니다.
스마트 계약을 통해 결제 채널을 사용하면 사용자가 거래를 직접 블록체인에 게시하지 않고도 거래할 수 있습니다. 참여자는 소프트웨어 프로토콜을 사용하여 거래를 완료할 수 있습니다.
결제 채널의 작동 방식
인기 있는 Lightning Network 모델에서 양 당사자는 먼저 공동 주소에 토큰을 예치합니다. 이는 양측의 동의가 필요한 다중 서명 주소입니다. 따라서 Alice와 Bob이 이러한 주소를 만들면 자금은 그들의 상호 동의 없이는 이동할 수 없습니다.
두 사람이 각각 10 비트코인을 이 주소에 예치하면 총 잔액은 20 비트코인이 됩니다.
