'레이어1 vs 레이어2' 완전 분석 - 최신 가이드

핵심사항

블록체인 채택이 증가하면서 블록체인의 확장성에 대한 중요성이 점차 부각되고 있습니다. 데이터 처리 속도가 개선되면 새로운 애플리케이션과 증가하는 거래량을 효과적으로 수용할 수 있기 때문입니다. 이러한 확장성 문제를 해결하기 위해 레이어1과 레이어2라는 두 가지 주요 접근 방식이 개발되었습니다.

• 레이어1은 블록체인의 기본 프로토콜 자체를 직접 개선하여 확장성을 높이는 방법이며, 레이어2는 메인 블록체인의 부담을 줄이기 위해 보조적인 외부 솔루션을 활용합니다.
• 레이어1의 주요 방법으로는 합의 메커니즘 변경, 블록 크기 및 생성 시간 조정, 그리고 샤딩이 있습니다. 이러한 방법들은 블록체인의 근본적인 성능을 향상시키는 데 초점을 맞춥니다.
• 레이어2 솔루션은 롤업, 중첩 블록체인, 스테이트 채널, 사이드체인 등이 있습니다. 이들은 메인 체인의 부하를 분산시켜 전체 네트워크의 효율성을 높입니다.
• 블록체인 트릴레마는 보안성, 탈중앙화, 확장성 세 가지 속성을 동시에 완벽하게 만족할 수 없다는 블록체인의 근본적인 한계를 의미합니다. 이는 블록체인 설계에서 가장 중요한 고려사항 중 하나입니다.

레이어1 확장 솔루션

레이어1 블록체인은 네트워크의 기본 프로토콜을 의미합니다. 이는 블록체인의 핵심 인프라로서, 모든 거래와 데이터가 처리되는 기반이 됩니다. 레이어1 확장 솔루션은 이러한 블록체인 레이어의 기반을 근본적으로 개선해 확장성을 향상시키는 것을 목표로 합니다.

레이어1 솔루션의 핵심은 프로토콜 자체를 수정하여 더 많은 거래를 처리할 수 있도록 만드는 것입니다. 이는 하드포크나 소프트포크와 같은 네트워크 업그레이드를 통해 구현되며, 전체 네트워크의 합의가 필요한 경우가 많습니다.

레이어1 확장 기술

블록 크기 및 블록 생성 시간 조정

블록 크기와 생성 시간을 조정하는 것은 레이어1 확장의 가장 직관적인 방법 중 하나입니다. 이러한 조정을 통해 네트워크가 단위 시간당 처리할 수 있는 거래량을 늘릴 수 있습니다.

• 블록 크기 확대: 블록 하나에 더 많은 거래를 담을 수 있도록 블록의 크기를 키우는 방법입니다. 예를 들어, 비트코인 캐시는 비트코인의 블록 크기를 확대하여 더 많은 거래를 처리할 수 있도록 설계되었습니다. 그러나 블록 크기를 무한정 늘리면 노드 운영에 필요한 저장 공간과 대역폭이 증가하여 탈중앙화에 영향을 줄 수 있습니다.

• 블록 생성 시간 단축: 새로운 블록이 만들어지는 간격을 줄이는 방법입니다. 블록 생성 시간이 짧아지면 거래 확인 속도가 빨라지고, 네트워크의 전체 처리량이 증가합니다. 다만, 너무 짧은 블록 생성 시간은 네트워크의 보안성을 저하시킬 수 있으므로 적절한 균형이 필요합니다.

합의 메커니즘 업그레이드

합의 메커니즘은 블록체인 네트워크가 거래의 유효성을 검증하고 새로운 블록을 생성하는 방법을 결정합니다. 더 효율적인 합의 메커니즘으로 전환하면 네트워크의 처리 속도와 에너지 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

• 작업 증명에서 지분 증명으로 전환: PoS(Proof of Stake) 방식은 해당 암호화폐를 많이 보유하고 스테이킹한 사람이 블록을 생성할 기회를 얻는 방식입니다. PoW(Proof of Work)에 비해 에너지 소비가 훨씬 적고, 거래 처리 속도도 빠릅니다. 이더리움이 PoW에서 PoS로 전환한 것이 대표적인 예입니다. 이러한 전환을 통해 네트워크의 지속가능성과 확장성이 동시에 개선되었습니다.

샤딩

샤딩은 블록체인 네트워크의 상태를 여러 개의 작은 부분, 즉 '샤드'로 나누어 각 샤드에서 거래를 동시에 병렬로 처리하는 기술입니다. 이는 데이터베이스 분할 기술에서 영감을 받은 방법으로, 네트워크의 전체 처리 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다.

샤딩을 구현하면 각 노드가 전체 블록체인의 일부만 저장하고 처리하면 되므로, 노드 운영의 부담이 줄어들고 네트워크의 탈중앙화가 촉진됩니다. 이더리움 2.0에서 계획된 샤딩 구현은 네트워크의 처리량을 수천 배 증가시킬 것으로 기대됩니다.

레이어1 코인 종류

다양한 레이어1 블록체인들이 각자의 방식으로 확장성 문제를 해결하고 있습니다. 각 프로젝트는 서로 다른 설계 철학과 기술적 접근 방식을 채택하고 있습니다.

• 이더리움: 가장 널리 사용되는 스마트 컨트랙트 플랫폼으로, 지분 증명 방식으로 전환하는 큰 변화를 거쳤습니다. 이더리움 2.0 업그레이드를 통해 확장성, 보안성, 지속가능성을 모두 개선하고 있습니다.

• 카르다노, 솔라나, 아발란체: 처음부터 확장성을 염두에 두고 설계된 레이어1 네트워크입니다. 이들은 각각 독특한 합의 메커니즘과 아키텍처를 사용하여 높은 처리량과 낮은 거래 비용을 실현합니다.

• 비트코인: 최초의 블록체인으로 탈중앙화와 보안에 최적화되어 있지만, 처리량은 상대적으로 제한적입니다. 비트코인은 안정성과 신뢰성을 최우선으로 하는 설계 철학을 유지하고 있습니다.

• 수이: 확장성, 낮은 비용, 빠른 처리 속도를 목표로 설계된 차세대 레이어1 블록체인입니다. 혁신적인 객체 중심 데이터 모델을 사용하여 병렬 처리 능력을 극대화합니다.

장점

레이어1 솔루션은 블록체인의 근본적인 성능을 향상시키는 여러 장점을 제공합니다.

• 확장성은 레이어1 블록체인 솔루션의 가장 두드러진 장점입니다. 프로토콜 자체를 개선함으로써 네트워크의 기본 처리 능력이 향상됩니다.

• 높은 확장성과 경제성을 갖춘 탈중앙화 및 보안을 제공합니다. 레이어1 개선은 전체 네트워크에 균등하게 적용되므로, 모든 사용자가 동일한 수준의 보안과 성능을 누릴 수 있습니다.

• 네트워크 생태계 개발을 개선합니다. 더 나은 기본 인프라는 개발자들이 더 복잡하고 혁신적인 애플리케이션을 구축할 수 있는 토대를 제공합니다.

단점

레이어1 솔루션에도 몇 가지 한계가 있습니다.

• 레이어1 네트워크의 업그레이드는 전체 네트워크의 합의가 필요하므로 구현이 어렵고 시간이 오래 걸립니다. 하드포크가 필요한 경우 커뮤니티 분열의 위험도 있습니다.

• 기존 레이어1 네트워크가 근본적으로 확장할 수 없다는 것은 일반적인 문제입니다. 특히 초기 설계 단계에서 확장성을 충분히 고려하지 않은 네트워크의 경우 이러한 문제가 더욱 심각합니다.

레이어2 확장 솔루션

레이어2 확장 솔루션은 기본적으로 블록체인 프로토콜의 트랜잭션 부하를 오프체인 아키텍처로 옮기는 방법을 사용합니다. 이는 메인 블록체인을 수정하지 않고도 확장성을 크게 향상시킬 수 있는 효과적인 접근 방식입니다.

레이어2 솔루션의 핵심 아이디어는 대부분의 거래를 메인 체인 밖에서 처리하고, 최종 결과만 메인 체인에 기록하는 것입니다. 이를 통해 메인 체인의 부담을 줄이면서도 보안성을 유지할 수 있습니다.

레이어2 코인 종류

다양한 레이어2 프로젝트들이 각기 다른 기술을 사용하여 확장성 문제를 해결하고 있습니다.

• zkSync, Starknet: ZK-롤업(영지식 증명 롤업) 기술을 사용합니다. 이들은 암호학적 증명을 통해 거래의 유효성을 보장하면서도 높은 처리량을 실현합니다.

• 라이트닝 네트워크: 비트코인에 사용되는 대표적인 레이어2 솔루션입니다. 지불 채널을 통해 즉각적이고 저렴한 비트코인 거래를 가능하게 합니다.

• 옵티미즘 & 아비트럼: 옵티미스틱 롤업을 사용하여 이더리움을 확장합니다. 이들은 이더리움 생태계에서 가장 널리 사용되는 레이어2 솔루션입니다.

장점

레이어2 솔루션은 여러 실용적인 장점을 제공합니다.

• 기본 블록체인의 성능이나 기능에 영향을 미치지 않습니다. 메인 체인을 수정할 필요가 없으므로 구현이 상대적으로 쉽고 빠릅니다.

• 소액 거래를 신속하게 실행합니다. 거래 수수료가 매우 낮아 마이크로 페이먼트와 같은 새로운 사용 사례를 가능하게 합니다.

• 메인 체인의 보안성을 상속받으면서도 훨씬 높은 처리량을 제공합니다. 이는 보안과 확장성의 균형을 맞추는 효과적인 방법입니다.

단점

레이어2 솔루션에도 몇 가지 제약사항이 있습니다.

• 레이어2는 블록체인 상호 연결성을 제한할 수 있습니다. 서로 다른 레이어2 솔루션 간의 자산 이동이 복잡할 수 있습니다.

• 보안 및 개인정보 보호 수준이 메인 체인과 완전히 동일하지 않을 수 있습니다. 일부 레이어2 솔루션은 추가적인 신뢰 가정이 필요합니다.

• 자금을 메인 체인으로 인출할 때 대기 시간이 필요한 경우가 있습니다. 특히 옵티미스틱 롤업의 경우 이러한 지연이 발생할 수 있습니다.

레이어2 문제 해결

레이어2는 다양한 기술적 접근 방식을 통해 확장성 문제를 해결합니다. 각 방법은 서로 다른 장단점과 사용 사례를 가지고 있습니다.

롤업

롤업은 여러 거래들을 한데 묶어 하나의 증명으로 만들어 레이어1 블록체인에 제출하는 기술입니다. 이는 메인 체인의 데이터 저장 공간을 효율적으로 사용하면서도 높은 처리량을 달성할 수 있는 방법입니다.

• ZK 롤업: 영지식 증명을 사용하여 거래의 유효성을 보장합니다. 암호학적 증명을 통해 거래가 올바르게 처리되었음을 즉시 검증할 수 있으며, 인출 시간이 짧다는 장점이 있습니다. 다만, 증명 생성에 필요한 계산이 복잡하여 구현이 어려울 수 있습니다.

• 옵티미스틱 롤업: 모든 거래가 기본적으로 유효하다고 가정하고, 이의가 제기될 경우에만 검증합니다. 이는 구현이 상대적으로 간단하고 이더리움과의 호환성이 높지만, 인출 시 일정 기간의 대기 시간이 필요합니다.

중첩 블록체인

기본적으로 중첩 블록체인은 다른 블록체인 안에, 혹은 다른 블록체인 위에 있는 블록체인입니다. 이는 계층적 구조를 통해 확장성을 달성하는 방법으로, 메인 체인은 보안과 최종 결제를 담당하고, 하위 체인들은 실제 거래 처리를 수행합니다.

중첩 블록체인은 복잡한 거래 로직을 효율적으로 처리할 수 있으며, 각 하위 체인이 독립적으로 운영될 수 있어 유연성이 높습니다.

스테이트 채널

스테이트 채널은 블록체인과 오프체인 트랜잭션 채널 간의 양방향 통신을 가능하도록 해 트랜잭션 용량과 속도를 개선합니다. 참여자들은 채널을 열고 닫을 때만 메인 체인과 상호작용하며, 그 사이의 모든 거래는 오프체인에서 즉시 처리됩니다.

스테이트 채널은 특히 반복적인 거래가 발생하는 경우에 매우 효율적입니다. 예를 들어, 게임이나 마이크로 페이먼트와 같은 사용 사례에 적합합니다.

사이드체인

사이드체인은 블록체인에 인접한 독립적인 트랜잭션 체인으로 일반적으로 대량 거래에 사용됩니다. 사이드체인은 메인 체인과 별도의 합의 메커니즘을 가질 수 있으며, 양방향 페그를 통해 메인 체인과 자산을 주고받습니다.

사이드체인은 특정 목적에 최적화된 환경을 제공할 수 있어, 다양한 사용 사례에 맞춤형 솔루션을 구축할 수 있습니다. 다만, 메인 체인과는 별도의 보안 모델을 가지므로 추가적인 신뢰 가정이 필요할 수 있습니다.

레이어3 솔루션이란

레이어3는 기본적으로 레이어2 솔루션 위에 구축되는 또 다른 추상화 계층입니다. 이는 블록체인 기술의 진화 과정에서 자연스럽게 등장한 개념으로, 더욱 특화되고 효율적인 애플리케이션 환경을 제공합니다.

레이어3는 레이어2가 제공하는 확장성을 기반으로, 특정 사용 사례에 최적화된 추가 기능을 제공합니다. 이를 통해 개발자들은 더욱 복잡하고 혁신적인 분산 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.

레이어3의 주요 목표

레이어3는 블록체인 생태계의 다음 단계 발전을 위한 여러 중요한 목표를 가지고 있습니다.

• 상호운용성 강화: 서로 다른 블록체인 네트워크 간에 원활하게 데이터를 주고받을 수 있도록 돕습니다. 이는 분산된 블록체인 생태계를 하나의 통합된 시스템처럼 작동하게 만듭니다.

• 특정 애플리케이션 최적화: 특정 분산 애플리케이션의 요구사항에 맞춰 설계된 맞춤형 기능을 제공합니다. 예를 들어, 게임, DeFi, NFT 등 각 분야에 특화된 레이어3 솔루션이 개발될 수 있습니다.

• 더 높은 수준의 추상화: 사용자나 개발자가 블록체인의 복잡한 기술적 세부 사항을 신경 쓰지 않고도 쉽게 상호작용할 수 있는 환경을 제공합니다. 이는 블록체인 기술의 대중화에 중요한 역할을 합니다.

블록체인 트릴레마란 무엇인가요?

블록체인의 확장성 트릴레마는 보안성, 탈중앙화, 그리고 확장성이라는 세 가지 핵심 속성을 동시에 완벽하게 갖추기 어렵다는 블록체인의 근본적인 한계를 의미합니다. 이는 이더리움의 창시자 비탈릭 부테린이 제시한 개념으로, 블록체인 설계의 핵심 과제를 설명합니다.

트릴레마의 주장은 블록체인이 이 세 가지 속성 중에서 오직 두 가지만 최적화할 수 있고, 세 가지 모두를 동시에 완벽하게 가질 수는 없다는 것입니다. 예를 들어, 보안성과 탈중앙화를 극대화하면 확장성이 저하되고, 확장성과 보안성을 우선하면 탈중앙화가 약화될 수 있습니다.

트릴레마 해결을 위한 노력

다양한 블록체인 프로젝트들이 각자의 방식으로 트릴레마를 해결하려고 노력하고 있습니다.

• 이더리움: 레이어2 롤업과 샤딩을 통해 세 가지 속성 모두에서 균형을 맞추려고 노력합니다. 이더리움 2.0 업그레이드는 트릴레마 해결을 위한 종합적인 접근 방식을 보여줍니다.

• 비트코인: 확장성을 희생하는 대신, 보안성과 탈중앙화를 최대한으로 끌어올렸습니다. 비트코인은 가장 안전하고 탈중앙화된 네트워크를 유지하는 것을 최우선 목표로 합니다.

• 솔라나: 확장성과 성능을 최우선으로 하지만, 탈중앙화 수준은 상대적으로 낮습니다. 높은 하드웨어 요구사항으로 인해 노드 운영이 제한적일 수 있습니다.

레이어1 vs 레이어2: 주요 차이점

레이어1과 레이어2는 블록체인 확장성 문제를 해결하는 두 가지 근본적으로 다른 접근 방식입니다. 각각의 특징과 장단점을 이해하는 것이 중요합니다.

1. 정의

레이어1: 블록체인 프로토콜의 기본 레이어를 직접 수정해 문제를 개선합니다. 이는 네트워크의 근본적인 구조와 규칙을 변경하는 것을 의미합니다.

레이어2: 기본 블록체인 프로토콜의 부하를 분산시키는 오프체인 솔루션을 사용합니다. 메인 체인을 수정하지 않고 추가적인 계층을 구축하는 방식입니다.

2. 작동 방식

레이어1: 실제 확장 방법은 핵심 프로토콜을 수정하는 것입니다. 이는 합의 메커니즘 변경, 블록 크기 조정, 샤딩 구현 등을 통해 이루어집니다.

레이어2: 오프체인 솔루션으로 기본 블록체인 프로토콜과 독립적으로 작동됩니다. 대부분의 거래를 오프체인에서 처리하고 최종 결과만 메인 체인에 기록합니다.

3. 솔루션 유형

레이어1: 합의 프로토콜 향상과 샤딩 등의 방법으로 네트워크를 근본적으로 개선합니다. 이러한 변경은 전체 네트워크에 영향을 미칩니다.

레이어2: 롤업, 스테이트 채널, 사이드체인 등 다양한 형태의 솔루션이 있으며, 각각의 사용 사례에 따라 선택할 수 있습니다. 사실상 제한이 없습니다.

4. 품질

레이어1: 최종적인 정보처리 역할을 하며, 궁극적으로 트랜잭션의 결제를 책임집니다. 모든 거래의 최종 보안은 레이어1에서 보장됩니다.

레이어2: 레이어1 블록체인과 동일한 기본 기능에 추가적인 특성을 제공합니다. 더 빠른 처리 속도와 낮은 수수료를 제공하면서도 레이어1의 보안을 활용합니다.

확장성의 미래

블록체인 산업계는 확장성의 한계 때문에 암호화폐를 광범위하게 수용하지 못하고 있습니다. 그러나 레이어1과 레이어2 솔루션의 지속적인 발전으로 이러한 한계가 점차 극복되고 있습니다.

미래의 블록체인 생태계는 레이어1과 레이어2가 조합된 진화형 블록체인이 될 것으로 전망됩니다. 강력한 레이어1 기반 위에 다양한 레이어2 솔루션들이 구축되어, 각각의 사용 사례에 최적화된 환경을 제공할 것입니다.

또한, 레이어3와 같은 추가적인 계층의 등장으로 블록체인 기술은 더욱 복잡하고 정교한 애플리케이션을 지원할 수 있게 될 것입니다. 이러한 다층 구조를 통해 블록체인은 보안성, 탈중앙화, 확장성의 균형을 더 잘 맞출 수 있을 것으로 기대됩니다.

크로스체인 기술과 상호운용성 프로토콜의 발전도 중요한 역할을 할 것입니다. 서로 다른 블록체인들이 원활하게 소통하고 협력할 수 있는 환경이 조성되면, 전체 블록체인 생태계의 효율성과 유용성이 크게 향상될 것입니다.

FAQ

Что такое Layer 1 и Layer 2？ В чем их различие？

Layer 1 — базовый слой блокчейна для финального расчета транзакций。Layer 2 — решение масштабируемости поверх Layer 1，повышающее пропускную способность。Главное различие：Layer 2 улучшает производительность Layer 1。

Каковы преимущества и недостатки решений Layer 2 по сравнению с Layer 1？

Layer 2 обеспечивает более быстрые транзакции и низкие комиссии，но зависит от безопасности Layer 1。Layer 1 предлагает высокую безопасность и децентрализацию，но медленнее。

Какие основные решения Layer 2 существуют？（например Rollup、Plasma、Side Chain и др.）

Основные решения Layer 2 включают Rollups（ZK Rollup и Optimistic Rollup）、Plasma и Side Chains。Rollups сейчас наиболее популярны благодаря лучшей масштабируемости и безопасности。ZK Rollups обеспечивают быстрое подтверждение，а Optimistic Rollups совместимы с EVM и поддерживают сложные смарт-контракты。

Использование Layer 2 снижает безопасность？ Какие риски?

Layer 2 наследует безопасность Layer 1，но имеет риски：уязвимости смарт-контрактов，централизация секвенсеров，задержки финализации。Однако проверенные решения（Arbitrum，Optimism）обеспечивают высокий уровень защиты.

Layer 2的交易费用真的比Layer 1便宜很多吗？

是的，Layer 2交易费用通常便宜数十倍。但L2大部分收入用于支付L1结算费用，实际节省可能不如预期那么多。

Оптимистичный Rollup и ZK-Rollup имеют разные подходы к верификации транзакций. Оптимистичный Rollup имеет более низкие затраты и простоту разработки, но требует недельный период ожидания вызовов. ZK-Rollup предоставляет более высокую безопасность и скорость без периода ожидания, но требует больше вычислительной мощности. ZK-Rollup более перспективен долгосрочно.

Оптимистичный Rollup дешевле и проще в разработке, но имеет недельный период ожидания. ZK-Rollup быстрее и безопаснее, но требует большей вычислительной мощности. Долгосрочно ZK-Rollup имеет больший потенциал.

Как будут развиваться Layer 1 и Layer 2 в будущем? Какой станет основным?

Layer 1 и Layer 2 будут сосуществовать。Layer 1 останется доминирующей благодаря укоренившейся экосистеме и безопасности，а Layer 2 станет основным решением для масштабирования с более высокой пропускной способностью и низкими комиссиями。Модульные блокчейны станут будущей тенденцией。