레이어 2

레이어 2 란?

레이어 2(L2)는 기본 블록체인 또는 레이어 1(L1) 위에 구축된 별도의 블록체인이다. 레이어2 블록체인은 기본 블록체인의 확장성을 위해 설계되었다.

L2에는 세 가지 유형이 있다.

• 롤업(Rollups)
• 채널(Channels)
• 플라즈마(Plasma)

테코피디아가 설명하는 L2 블록체인

레이어 1 블록체인을 도시 A와 도시 B를 연결하는 고속도로라고 생각해보자. 이 고속도로는 1,000대의 자동차를 수용할 수 있다. 만약 1,000대가 넘는 차량이 고속도로를 이용하면 이동 시간이 길어지고, 높은 수요로 인해 톨게이트의 요금도 인상될 것이다.

높은 수요를 충족하고 이동 시간과 비용을 줄이기 위해 고속도로 옆에 버스 전용 차선이 만들어진다. 버스 도입으로 한 대의 차량에 많은 사람을 한 번에 수송할 수 있게 됐다. 이제 도시 간 이동이 더 빠르고 저렴해졌다. 이 예시에서 ‘버스’의 역할에 해당하는 것이 레이어 2 블록체인이라고 할 수 있다.

레이어 2 블록체인의 작동 방식

L2 블록체인은 트랜잭션을 개별적으로 처리함으로써 L1 블록체인의 확장을 돕는다. L2는 오프체인(off-chain)에서 트랜잭션을 처리하고 검증하며, 최종적으로 확인된 증명만 베이스 체인에 게시한다. 많은 수의 트랜잭션이 로드되지 않으므로, 기본 레이어의 혼잡도가 감소하여 가스비가 저렴해지고 트랜잭션이 더 빨라진다.

L2는 보안, 데이터 가용성, 탈중앙화를 위해 L1에 의존한다. L2는 브릿지(bridge)를 통해 L1에 연결된다. 사용자가 자신의 자금에 액세스하려면 브릿지를 통해 가상화폐를 L2에 연결해야 한다.

레이어 2 블록체인이 중요한 이유

블록체인은 탈중앙화, 보안, 확장성이라는 세 가지 기본 원칙을 기반으로 설계되었다.

그러나 세 가지를 모두 완벽하게 충족하는 블록체인은 없다. 블록체인 네트워크가 성장함에 따라 두 가지 속성을 우선시하고, 하나의 속성은 희생시킬 수밖에 없다. 이 개념은 이더리움의 공동 창립자 비탈릭 부테린이 만든 “블록체인 트릴레마(Trilemma)“라고도 불린다.

이더리움의 경우 탈중앙화와 보안을 우선시한다. 따라서 이더리움은 “확장성 트릴레마”를 겪고 있다.

이더리움은 세계에서 가장 인기 있는 스마트 컨트랙트 블록체인이다. 이 블록체인은 활발하게 탈중앙화 금융 (DeFi) 생태계, 인기 있는 대체 불가능한 토큰(NFT) 콜렉션, 블록체인 게임 등을 호스팅한다. 하지만 이더리움의 높은 인기로 인해 네트워크 과부하가 여러 차례 발생하여 거래가 정체되고 높은 가스비가 발생해왔다.

이더리움은 레이어 2 블록체인을 사용하여 이러한 확장성 문제를 해결하고자 한다.

레이어 2 블록체인의 3가지 유형

채널

채널은 메인 체인의 바깥, 즉 오프체인에서 두 당사자 간에 생성된 비공개 결제 채널을 의미한다. 채널을 통해 참가자는 가스비를 지불하지 않고도 서로에게 가상화폐를 전송할 수 있다.

이는 일반적으로 베이스 블록체인에 존재하는 스마트 컨트랙트를 사용하여 생성된다. 채널은 모든 당사자가 계약 업데이트에 서명해야 하는 다중 서명 주소에 의해 보호된다.

계약이 설정되면 참가자는 가상화폐를 전송할 수 있다. 참가자는 거래가 끝난 후 메인 블록체인에 변경된 상태를 기록할 때만 가스비를 지불한다.

비트코인 기반 L2인 라이트닝 네트워크가 채널의 한 예시다.

플라즈마

플라즈마 체인은 오프체인에서 트랜잭션을 처리하는 스마트 컨트랙트에 의해 관리되는 블록체인을 말한다. 각 플라즈마 체인에는 “운영자(operator)”라고 하는 중앙화된 주체가 있다. 운영자는 오프체인에서 플라즈마 트랜잭션을 일괄 처리하고 해당 트랜잭션에 대해 머클 트리(Merkle tree)라는 암호화 검증 요소를 생성한다.

트리의 머클 루트(Merkle root)는 검증을 위해 메인 체인에 게시된다.

롤업

롤업은 오프체인에서 수백 개의 트랜잭션을 하나로 묶어 메인 체인에 제출하는 블록체인을 말한다. L1 가스비는 여러 트랜잭션에 분산되기 때문에 최종 사용자가 지불해야 하는 가스비는 매우 저렴한 편이다.

롤업은 트랜잭션 데이터가 L1에 게시되므로 L1 블록체인의 보안을 그대로 이어받는다. 트랜잭션 데이터를 L1 체인에 보관하면 변경이 불가능하며, 누구나 롤업에서 작업을 처리하고 사기를 감지할 수 있다.

또한, 롤업의 이더리움 가상 머신(EVM) 호환성 덕분에 이더리움 기반 애플리케이션은 코드를 다시 작성하지 않고도 이더리움 L1에서 롤업으로 이전할 수 있다.

다용도성(versatility) 덕분에 롤업은 이더리움 확장을 위한 레이어 2 솔루션으로 주목 받고 있다.

레이어 2 롤업의 유형

이더리움 확장을 위해 개발 중인 레이어 2 롤업에는 두 가지 유형이 있다.

• 낙관적 롤업
• 영지식 (ZK, Zero-knowledge) 롤업

낙관적 롤업

낙관적 롤업은 체인의 모든 트랜잭션이 유효하다고 가정하는 레이어 2 블록체인의 롤업이다. 낙관적 롤업은 참가자의 정직성을 ‘낙관’하고, 트랜잭션의 유효성을 확인하지 않고 트랜잭션을 묶어 L1에 제출한다.

사용자는 챌린지 기간(challenge period) 내에 의심스러운 트랜잭션에 이의를 제기할 수 있다. 의심스러운 거래의 유효성을 확인하기 위해서는 결함 증명(fault proof)이 사용된다. 사용자는 이의 제기 기간 동안 낙관적 롤업에서 자금을 이동할 수 없다.

낙관적 롤업의 예로는 옵티미즘(Optimism), 아비트럼 원(Arbitrum One), 보바 네트워크(Boba Network)가 있다.

ZK 롤업

ZK 롤업은 오프체인에서 트랜잭션을 계산하고 트랜잭션의 유효성 증명을 메인 체인에 제출하는 레이어 2 블록체인이다. 낙관적 롤업과 달리 ZK 롤업은 모든 트랜잭션의 유효성을 확인한다. 따라서 사용자는 트랜잭션이 완료된 후 ZK 롤업에서 가상화폐를 옮길 수 있다.

그러나 ZK 롤업은 고가의 컴퓨팅 하드웨어를 필요로 하기 때문에 낙관적 롤업보다 가스비가 더 높다.

ZK 롤업의 예로는 스크롤(Scroll), ZK싱크(ZKSync), 폴리곤 zKEVM(Polygon zKEVM)이 있다.

결론

L2는 확장성, 빠른 거래 속도, 향상된 사용자 경험을 제공함으로써 블록체인 환경을 변화시키고 있다.

그러나 L2에도 한계와 결함이 있다. 많은 L2 솔루션은 중앙 집중화의 위험을 안고 있고, 신뢰를 전제로 하고 있으며, 대량으로 도입하기에는 충분히 저렴하지 않다. 따라서 면밀한 모니터링이 필요한 개발 분야다.