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오래전부터 이더리움 재단은 이더리움의 확장성에 대한 많은 연구를 진행했습니다. 연구 결과 중 하나인 이더리움2.0은 네트워크 구조 자체를 개선함으로써 새로운 해결책이 됩니다. 여기에 더해 더 높은 확장성을 가질 수 있도록 레이어2 솔루션을 구축하려는 시도 역시 진행중에 있습니다.

레이어1의 한계점

레이어(layer)는 말 그대로 '층, 단계' 등을 의미합니다. 레이어1(Layer1)은 초기의 블록체인 네트워크를 말합니다. 비트코인, 이더리움 등이 대표적인 레이어1 블록체인입니다. 레이어1 블록체인 기술을 통해 사용자들은 중개자 없이 거래를 안전·투명하게 진행할 수 있게 되었습니다. 이러한 장점에도 불구하고 레이어1 블록체인은 확장성 측면에서 문제가 있었습니다.

문제점 1) 수직적 확장성

초창기 이더리움은 확장성 한계에 대해 크게 중요하게 생각하지 않았습니다. Dapp(디앱), ERC-20, 디파이, NFT 등이 없었을 때라 네트워크 양이 적었기 때문인데요. 하지만 많은 트랜잭션이 수반돼야 하는 디파이(DeFi·탈중앙화금융) 프로젝트가 활성화 되면서 이더리움 네트워크는 혼잡한 현상이 발생했습니다. 이에 따라 트랜잭션 처리 속도는 점점 느려졌고, 트랜잭션 처리 속도가 지연되었기 때문에 디파이를 이용하는 사람들은 더욱 더 비싼 가스비를 지불해야 했습니다.

문제점2) 수평적 확장성

수평적 확장성이란 상호운용성을 말합니다. 예를 들어, 이더리움과 비트코인은 상호 교류가 되지 않아 레이어1 블록체인 기반 서비스의 확장이 제한됩니다. 따라서 사용자는 레이어1 블록체인 서비스를 모두 이용하기 위해 매번 디지털 자산을 교환해야 하는 불편한 절차를 거쳐야 합니다.

이 같은 레이어1 블록체인의 확장성 문제를 해결하기 위해서는 레이어1 블록체인 자체적으로 문제를 해결하거나 레이어2 확장성 솔루션을 이용하면 되는데요. 최근 블록체인 업계에서는 레이어2 솔루션을 활용하는 방향으로 확장성 문제를 해결해 나가고 있습니다.

이더리움 창시자인 비탈릭 부테린 역시 2021년 10월 27일 상하이 블록체인 워크에서 “레이어2 솔루션은 이더리움 확장의 미래”라고 언급한 바 있습니다.

레이어2 솔루션이란?

레이어2는 블록체인의 확장성을 높이기 위해 블록체인 밖에 데이터를 처리하는 레이어를 별도로 추가하는 독립형 프레임 워크로 블록체인에는 데이터를 처리한 결과값만 기록해 블록체인 자체의 연산 부담을 줄일 수 있습니다. 이러한 레이어2를 통해 높은 가스비, 느려진 전송속도 등의 레이어1의 확장성 문제를 보완할 수 있습니다.

레이어2 솔루션은 트랜잭션을 오프체인(Off-chain)에서 처리하여 확장성을 높입니다. 이는 이더리움2.0의 샤딩과 유사하다고 볼 수 있지만 레이어2의 블록들은 이더리움 검증인들이 유효성(Validity)을 직접 검증하지 않고 이더리움 2.0의 모드 샤드체인들은 유효성을 각 샤드의 검증인들이 직접 검증하는 구조라는 것에 차이가 있습니다.

해결1. 수직적 확장성 문제

레이어2는 오프체인을 활용하여 많은 거래를 간소화해 수직적 확장성 문제를 해결했습니다.

(참고로 오프체인(Off-chain)은 블록체인에 직접 기록하는 방식이 아닌 특정한 거래 내역을 독립된 외부에 기록하는 것이며 온체인은(On-chain)은 블록체인 위에 기록을 하는 것을 말합니다.)

레이어 1 블록체인의 블록 크기 규격은 변화하지 않습니다. 이에 레이어2 확장성 솔루션은 레이어1 블록체인이 단위 시간 당 처리할 수 있는 거래의 양을 증가시켜 TPS(초당 트랜잭션의 개수·Transaction per second)를 상승시키는 효과를 만들 수 있습니다.

이러한 수직적 확장성 문제를 해결하는 레이어2 확장성 솔루션은 3가지 기술로 나뉩니다.

1.    스테이트 채널

우선 스테이트 채널은 특정 참여자들간의 채널을 열어 오프체인에서 온체인에 데이터를 기록하는 방식을 말합니다. 스테이트 채널은 오프체인 공간 내에서 수 많은 거래를 처리하고 그 결과값만을 레이어 1 블록체인에 올려 TPS(초당 트랜잭션 수)를 향상시킬 수 있습니다. 이는 주로 대규모 자금을 한 번에 처리할 때 활용합니다.

2.   사이드체인

사이드체인은 레이어1 블록체인에 연결되어 있는 별도의 블록체인으로, 레이어1 블록체인 대신 레이어1 블록체인의 자산 이동을 기록 및 처리하고 그 결과값만을 레이어1 블록체인에 올려 TPS 상승 및 암호자산 상호운용을 가능하게 하는 기술입니다.

3.   오프체인 솔루션(Off- chain Computation)

오프체인 솔루션은 연산 네트퉈크라는 오프체인에서 레이어1 블록체인 내 스마트 컨트랙트 구동을 위한 코드를 실행하고, 코드 실행의 결과값만을 레이어1 블록체인에 기록하여 TPS(초당 트랜잭션 수)를 높이는 기술입니다.

 해결2. 수평적 확장성 문제

레이어1 블록체인은 각자 독자적인 블록 생성 방식, 해싱 알고리즘 등의 구조를 구축하여, 고유한 암호자산을 생성합니다. 하지만 해당 구조들이 다름에 따라 상호간의 암호자산을 직접 교환할 수 없는 트레이드 오프가 발생해 상호호환성이 부족합니다.

레이어2 확장성 솔루션을 이용하면 레이어1 블록체인 간의 암호자산 교환방식을 통일하지 않으면서도 안전하게 상호간의 자산 교환을 할 수 있습니다. 암호자산을 레이어 1 블록체인 내 동결하여 레이어 2 확장성에 대응하는 암호자산을 발행하는 ‘양방향연결(Two-way Peg) 방식’을 사용하기 때문입니다. 이를 가능하게 하는 레이어 2 확장성 솔루션은 여러 레이어 1 블록체인 간 암호자산 기록을 중개합니다.

수평적 확장성 문제를 해결하는 레이어2 확장 솔루션은 사이드체인이 있습니다.

<출처: DECON>

대표적인 레이어2 코인 목록

2021년 말 기준 디지털자산 거래소 업비트에서 거래지원 중인 레이어2 코인은 다음과 같습니다.

폴리곤(MATIC), 오미세고(OMG), 니어(NEAR), 뱅코르(BNT), 신세틱스(SNX), 루프링(LRC), 인젝티브 프로토콜(INJ)