저자: 픽하르트
저는 지난 몇 달 동안 여러 차례 양자 회담에서 이 글에 담긴 아이디어들을 논의해 왔습니다. 일관성 없는 주장을 반복하는 것을 피하고 더 많은 의견을 수렴하기 위해 여기에 글로 옮겨 적었습니다. 이미 이러한 개념에 익숙한 독자분들께는 양해를 구하며, 의견, 반박, 그리고 질문을 환영합니다.
참고: 제 모국어가 영어가 아니기 때문에 LLM(Large Language Model)을 활용하여 글을 다듬었습니다. 하지만 기술적인 내용과 논지는 제가 직접 작성한 것입니다. LLM을 활용할 때 표준 형식과 문체에서 벗어나지 않았습니다.
요약
라이트닝 네트워크는 결제 흐름 경로(일반적으로 하나의 경로)에 충분한 유동성이 있는 경우 빠르고 비수탁형 비트코인 결제를 지원합니다. 그러나 결제 가능성 (결제 흐름의 존재)은 라우팅에 대한 경험적 분석이나 오프체인 리밸런싱만으로는 해결할 수 없는 구조적 제약 조건입니다. 유동성이 부족할 경우, 채널 그래프를 수정하기 위해 인체인 트랜잭션을 전송해야 하는데 , 이는 라이트닝 네트워크의 비트코인 결제 처리량 확장 능력을 근본적으로 제한합니다.
다자간 채널은 자본 효율성을 향상시키는 것으로 알려져 있지만, 실제 구현에서 조정은 어려운 과제입니다. Ark는 여러 참여자 간의 상태 업데이트를 라운드별로 조정하는 메커니즘을 제안하여, 참여자들이 비교적 낮은 조정 오버헤드로 새로운 상태에 대한 합의에 도달할 수 있도록 합니다. 본 논문은 Ark가 주로 라이트닝 채널을 통해 서로 연결되는 "최종 단계" 결제 시스템으로 기능해야 한다는 기존의 관점 에 이의를 제기합니다. 오히려 본 논문은 Ark를 라이트닝 네트워크의 인프라 , 특히 효율적인 유동성 재분배를 가능하게 하는 " 채널 팩토리 "로 이해하는 것이 더 적절할 수 있다고 주장합니다. 본 논문은 이러한 관점의 장단점, 실현 가능성 제약 조건 및 미해결 연구 과제에 초점을 맞춥니다.
중요 공지 : 이 글은 Ark를 결제 수단으로 사용하는 것에 명시적으로 반대하는 것이 아니라, 더 나은 활용 방안이 있는지 살펴보는 것입니다.
1. 라이트닝 네트워크의 결제 가능성 및 구조적 한계를 검토합니다.
단일 라이트닝 결제는 유동성 그래프에서 송신자와 수신자 간의 최소 컷이 결제 금액을 초과할 때 가능합니다. 하지만 실제로는 원격 지점의 채널 잔액 불확실하기 때문에 가능성을 판단하기 어렵습니다. 이러한 불확실성은 확률적 라우팅과 최적의 신뢰할 수 있는 결제 흐름을 사용하여 줄일 수 있습니다.
하지만 경로 최적화, 요금 업데이트 및 재조정을 통해 활용도를 향상시킬 수는 있지만, 채널 그래프 자체를 변경하지 않는 한 전반적인 결제 가능성을 바꿀 수는 없습니다 .
특히:
- 오프체인 리밸런싱 기술은 기존 채널 내에서 유동성을 재분배할 수 있습니다.
- 이는 새로운 연결성이나 방향성 기능을 생성 하지 않습니다 .
- 실행 가능한 결제 흐름이 없는 경우, 인체인 거래를 시작해야 합니다(채널 열기, 채널 닫기, 채널 연결 등).
이러한 구분이 핵심입니다. 노드가 유동성을 한 채널에서 다른 채널로 이동시킬 수 있다 하더라도(루프 결제를 통해), 이러한 작업은 멀리 떨어진 채널에 영향을 미치므로 원하는 결제의 실현 가능성을 직접적으로 높이지는 않습니다. 네트워크 전체에 영향을 주지 않고 특정 채널의 실현 가능성을 변경할 수 있는 유일한 방법은 인체인 트랜잭션을 이용하는 것입니다.
" 결제 채널 네트워크의 수학적 이론 "에 제시된 형식적 분석에 따르면 지원되는 최대 결제율은 다음과 같은 요소에 크게 의존합니다.
- 체인 내 사용 가능한 대역폭을 고정하고,
- 실행 불가능한 지불의 예상 비율.
이는 양자 간 결제 채널 네트워크에 심각한 제약을 가하며, 현실적인 가정 하에 지속적인 온체인 대역폭 지원이 없다면 불가능한 결제 비율이 매우 높아질 수 있습니다. 이러한 한계로 인해 온체인 사용량을 최소화하면서 결제 네트워크 그래프 토폴로지를 재구성하는 조정 메커니즘에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
2. Ark: 턴 기반 및 가상 UTXO
Ark는 " 라운드 "라는 개념을 도입했습니다. 동일한 라운드에 참여하는 사람들은 Ark 서비스 제공자(ASP)의 조정 하에 " 가상 UTXO (vTXO)"를 교환합니다. 이러한 vTXO는 오프체인 가치 약정을 나타내며, 일정 기간에 걸쳐 재분배될 수 있습니다.
아크(Ark) 방식 시스템은 ASP(애플리케이션 서비스 제공업체)를 코디네이터로 도입함으로써 코인 풀의 조정 및 온라인 상호 작용 요구 사항을 줄이는 것으로 보입니다. ASP는 정해진 시간 내에 초과 유동성을 제공하므로 모든 참여자가 새로운 상태에 대해 즉시 동의할 필요 없이 최종적인 합의만 있으면 됩니다. 이는 매우 바람직한 특징입니다.
하지만 Ark를 결제 시스템으로 직접 사용할 경우, Ark의 세 가지 특징은 무시할 수 없습니다.
- 만료 메커니즘으로 인한 유동성 묶임 : vTXO에는 만료 메커니즘이 있으며, 이로 인해 ASP 자금은 만료일까지 묶이게 됩니다.
- 잔액 증폭 : 결제는 일반적으로 투입물을 소멸시키고 여러 산출물(영수증 및 잔돈)을 생성하는 과정을 포함하므로, ASP가 제공해야 하는 유동성 양이 증가합니다.
- 라운드 간 정산에서의 신뢰 요소 : 결제는 라운드 경계에서만 최종적으로 정산될 수 있습니다. 두 라운드 사이에 사용된 vTXO는 이론적으로 다시 사용될 수 있으며, 이는 호스팅 및 ASP 역할에 대한 규정 준수 해석에 대한 의문을 제기합니다.
vTXO가 만기 전에 자주 상환될 경우, ASP에 필요한 운영 자본이 순 상환액 대비 크게 증가할 수 있습니다 . 이는 Ark가 자체적으로 낮은 운영 비용과 확장성을 갖춘 결제 시스템을 제공할 수 있다는 주장을 약화시킵니다.
3. Ark를 채널 팩토리이자 라이트닝 네트워크의 인프라로 생각하십시오.
또 다른 해석은 Ark를 라이트닝 네트워크와 경쟁하는 결제 시스템이 아니라 라이트닝 네트워크의 기반 인프라 로 보는 것입니다. 더 구체적으로 말하면, 채널 팩토리 또는 다중 채널 메커니즘 으로 이해할 수 있습니다.
이러한 이해를 바탕으로:
- vTXO는 라이트닝 채널에 해당합니다.
- Ark 라운드는 여러 채널을 자동으로 열고 닫고 모양을 바꿀 수 있습니다.
- 단일 인체인 트랜잭션으로 채널 그래프의 상당 부분을 재구성 할 수 있습니다.
이는 라우팅 및 (오프체인) 리밸런싱과는 근본적으로 다릅니다. 고정된 그래프 내에서 결제 흐름을 최적화하는 대신, 그래프 자체에 구조적 변화를 일으켜 이전에는 불가능했던 결제를 가능하게 만듭니다.
펀딩, 클로징, 스플라이싱 등 여러 채널 작업은 모두 단일 아크 라운드 트랜잭션으로 압축될 수 있습니다. 라이트닝 네트워크는 이미 이러한 변경 사항에 대해 온체인 확인을 요구하기 때문에, 아크 라운드가 궁극적으로 각 블록 내에서 발생할 수 있으므로 아크는 지연 시간을 악화시키지 않습니다.
4. 유동성 재분배 및 운영상 고려사항
라이트닝 네트워크 운영자는 이미 다음이 필요합니다.
- 모니터링 채널
- 체인 내 이벤트에 대응하여,
- 필요에 따라 채널의 밸런스를 재조정하거나 채널을 종료하십시오.
Ark 라운드 내에서 vTXO를 순환시키는 것(예: 한 달에 몇 번)은 운영상 유사합니다. 사용률이 높은 채널은 더 자주 순환시켜야 할 수 있으며, 이는 채널이 활발하게 사용되는 동안 조정할 수 있습니다.
실패 시나리오에 대한 가정은 세부적인 면에서는 다르지만 유형은 동일합니다. 즉, 운영자는 지속적인 모니터링보다는 주기적인 참여가 필요합니다.
5. 유동성 풀 및 동적 할당
채널 팩토리(또는 멀티채널)에서:
- 참여자들 사이에 유동성 풀이 형성될 것입니다.
- 각 풀의 크기는 라운드별로 조정할 수 있습니다.
- 수요는 예측하거나 동적으로 대응할 수 있습니다.
이는 현재의 LSP 모델과 정반대입니다. LSP 모델에서는 유동성이 사용자별로 제공되며, 대개 유휴 상태로 유지되거나 불균등하게 분배됩니다.
풀링은 특히 모바일 클라이언트(이에 국한되지는 않음)를 포함한 자본 효율성을 향상시킬 수 있으며, 이는 Ark에도 적용됩니다. 다만, 만료 이벤트, 조정 오버헤드, ASP 유동성 관리 등과 같은 절충점이 존재합니다. ASP가 vTXO를 수령하다 있도록 하는 최적의 타임아웃 매개변수를 결정하는 것은 여전히 해결해야 할 과제입니다.
6. 라이트닝 네트워크와의 통합 및 호스팅 고려 사항
Ark를 인프라로 사용할 때:
- 결제는 라이트닝 채널/네트워크 내에서 이루어집니다.
- 결제는 원자적이고 종단 간 방식으로 이루어집니다.
- ASP는 유동성을 조정하지만 결제 중개자 역할을 하지는 않습니다.
이는 라이트닝 채널의 관리되지 않는 실시간 결제 특성을 유지합니다. 반면, 결제에 Ark를 직접 사용하면 라운드 간에 신뢰 가정이 도입됩니다.
각 구성 요소는 고유한 기능을 가지고 있습니다. 라이트닝 채널은 결제에 사용되고, 아크(Ark)는 유동성 조정에 사용됩니다. 이러한 구성 요소들은 즉시 결제 정산 및 강력한 개인 정보 보호와 같은 라이트닝 네트워크의 핵심 보장을 유지하면서 구조적인 확장성 한계를 해결합니다.
7. 라우팅, 소문 및 개방성 문제
vTXO를 통한 자금 조달 채널은 온체인 자금 조달 거래가 부족하여 현재 라이트닝 네트워크 가십을 통해 공개적으로 알릴 수 없습니다. 이로 인해 몇 가지 미해결 질문이 제기됩니다.
- 이러한 채널은 라우터에 어떻게 표현되어야 할까요?
- 라우팅은 공장 수준에서 이루어져야 할까요?
- '유동성 광고'에 새로운 추상화가 필요할까요?
- 이러한 메커니즘은 개인정보 보호 및 신뢰성에 어떤 영향을 미칠까요?
- vTXO 기반 채널은 ASP와 사용자 간에만 존재하도록 제한해야 할까요? 아니면 사용자 간에 직접 존재할 수 있을까요?
8. 확장된 개방성 관련 문제
Ark를 독립적인 결제 시스템이 아닌 라이트닝 네트워크의 인프라로 보는 관점은 몇 가지 장단점을 명확히 해주지만, 동시에 탐구해 볼 가치가 있는 몇 가지 미해결 질문들을 제기합니다.
- 인센티브와 ASP 행동 : ASP의 유동성 관리 결정이 지역적 수익성 향상뿐 아니라 라이트닝 네트워크 전체의 결제 안정성을 개선하도록 인센티브를 어떻게 조정할 수 있을까요? 여러 ASP 간의 경쟁은 유동성 배분 및 가격 책정에 어떤 영향을 미칠까요?
- 중앙 집중화 압력 : 다자간 구조에서 유동성을 통합하면 소수의 대규모 공장에 규모의 경제 효과를 가져다줄까요? 이는 라이트닝 네트워크의 기존 결제 센터 및 LSP(유선 서비스 제공업체)의 효과와 어떻게 비교될까요?
- 장애 모드 및 종료 : 피터 토드의 레이어 2 관련 글 ( 중국어 번역본 )을 바탕으로, ASP 장애(또는 대규모 종료) 발생 시 온체인 및 운영상 어떤 결과가 초래될까요? 시스템의 부하를 어떻게 안정적으로 해소할 수 있을까요? 그리고 최악의 시나리오에서 온체인 운영 비용은 얼마나 될까요?
- 지연 시간 및 실현 가능성 : Ark는 구조 재구성을 지원하지만, 라운드당 한 번만 가능합니다. 지불 실현 가능성, 자본 효율성 및 사용자 경험 간의 균형을 맞추려면 라운드 빈도와 만료 기간을 어떻게 선택해야 할까요?
- 개인정보 보호 고려 사항 : 라운드 기반 조정 메커니즘이 수요 패턴이나 사용자 활동에 대한 정보를 점진적으로 유출할까요? 익명 집합은 양방향 라이트닝 채널과 어떻게 비교될까요?
- 상호 운용성 및 라우팅 추상화 : (체인 내 자금 조달 거래가 없는) vTXO 자금 조달 채널은 라우터에 어떻게 표현되어야 할까요? 새로운 가십 메시지 또는 팩토리 수준의 추상화가 필요할까요?
이러한 문제들은 Ark에만 국한된 것이 아니라, 다자간 유동성 조정 메커니즘이 등장할 때마다 자연스럽게 제기될 질문들입니다. 이러한 문제들을 해결하는 것은 그러한 메커니즘이 라이트닝 네트워크를 어떻게 보완하는지 이해하는 데 필수적입니다.
참고 자료
- Pickhardt et al., 라이트닝 네트워크 채널 잔액의 불확실성에 관하여 [ 2103.08576] 불확실한 채널 잔액을 사용한 라이트닝 네트워크 결제의 보안 및 개인정보 보호
- Pickhardt & Richter, 라이트닝 네트워크에서 최적의 신뢰성을 갖춘 결제 흐름 [ 2107.05322] 라이트닝 네트워크에서 최적의 신뢰성과 저렴한 결제 흐름
- Pickhardt의 결제 채널 네트워크에 대한 수학적 이론 (초안) [Lightning-Network-Limitations/Limits of two party channels/paper/a mathematical theory of payment channel networks.pdf ( f670738cd2af93a55c3c919c9a864015f6dd042a · renepickhardt/Lightning-Network-Limitations · GitHub)
- Pickhardt Ark는 비트코인 결제를 얼마나 잘 확장하나요? https://bitcoin.stackexchange.com/questions/128113/how-well-does-ark-scale-bitcoin-payments 5 Todd, Covenant Dependent Layer 2 리뷰 소프트 포크/Covenant Dependent Layer 2 리뷰 .
- 라이트닝 확장성과 한계에 대한 BTC++ 토크 : https://www.youtube.com/watch?v=c3AuaHJordg
- 비트코인 암스테르담 LN vs Ark 패널 (2025) https://www.youtube.com/watch?v=AU52kQz2zIM
감사의 말씀
BTC++와 Bitcoin Amsterdam에서 많은 친구들과 나눈 토론과 피드백 덕분에 이러한 주장들을 명확히 할 수 있었습니다. 이 연구는 Optensats와 Patreon 후원자들의 지원으로 이루어졌습니다.
