이더리움에 비해 비트코인이 Layer2를 더 필요로 하는 이유

저자：Callum@Web3CN.Pro

2020년 이후, DeFi 사업이 급속히 성장하여 TVL이 6억 달러에서 370억 달러로 증가하며 60배 성장했습니다. 블록체인 상의 거래 사용량이 급증하고 DeFi 애플리케이션의 발전과 더불어 블록체인 네트워크가 점점 혼잡해지고 있으며, 메인넷 확장은 필수적입니다.

그렇다면 비트코인이나 이더리움이 거래 용량을 늘리기 위해 블록 용량을 직접 증가시키지 않는 이유는 무엇일까요? 그 이유는 블록 용량이 확대되면 더 많은 소형 노드가 탈퇴하게 되어 점차 중앙화로 나아가기 때문입니다. 따라서 개발자들은 Layer2 개발에 주목하게 되었으며, 이러한 솔루션은 기존 블록체인 네트워크 위에 구축되어 효율성을 높이고, 일부 처리를 오프로드하여 네트워크 혼잡과 체인 상 거래와 관련된 과도한 비용을 줄이는 데 도움을 줍니다. 이 과정은 기존 Layer1 블록 용량 크기에 영향을 미치지 않으며, 중앙화로 나아가는 것을 피할 수 있습니다.

현재 비트코인은 평균 초당 7건의 거래를 처리하고 있으며, 이더리움 네트워크는 초당 약 30건의 거래를 처리할 수 있습니다. 반면, 비자(Visa)는 평균 초당 약 1700건의 거래를 처리합니다. 시간이 지남에 따라 이 두 블록체인을 사용하는 사람의 수가 증가하면서 비트코인과 이더리움은 거의 용량 한계에 도달했으며, 더 많은 사용자를 수용할 수 있도록 도와줄 솔루션이 필요합니다. 본문에서는 이더리움에 비해 비트코인이 왜 더 Layer2가 필요한지 깊이 탐구하고, 현재 비트코인 Layer2의 장애물과 전망을 분석하겠습니다.

비트코인 VS 이더리움

비트코인과 이더리움 간의 기본적인 차이

비트코인은 블록체인 기술을 기반으로 한 최초의 암호화폐로, 데이터에 가치를 부여합니다. P2P 전자 현금 시스템으로서, 중앙 기관과 독립적으로 운영됩니다. 비트코인은 주로 간단한 가치 전달을 수행하며, 예를 들어 Bob이 특정 시간에 일정량의 비트코인을 Sally에게 보내는 것이며, 조정 가능한 매개변수는 오직 송금 시 비트코인의 수량뿐입니다.

이더리움은 탈중앙화된 오픈 소스 분산 블록체인 네트워크로, 원주율 암호화폐인 이더로 지원되며, 거래를 수행하고 이더리움 네트워크 위에 구축된 애플리케이션과 상호작용하는 데 사용됩니다. 비트코인이 블록체인 기술을 사용하여 화폐 거래를 수행하고 노드와 메시지를 각 거래에 첨부할 수 있도록 허용하는 반면, 이더리움은 한 걸음 더 나아가 블록체인을 사용하여 탈중앙화된 컴퓨터를 만듭니다. 이더리움은 프로그래밍 언어인 Solidity를 통해 블록체인 기술과 결합하여 스마트 계약 개발 환경을 제공하여 개발자가 더 복잡한 데이터 처리를 수행하고 탈중앙화 애플리케이션 개발을 가능하게 하여 비트코인이 단순한 가치 전달의 한계를 극복하게 합니다.

비트코인과 이더리움 네트워크는 모두 분산 원장과 암호화 개념을 기반으로 하지만, 기술 사양 면에서 큰 차이가 있습니다.

첫째, 비트코인은 디지털 금과 같은 가치 저장 수단으로 사용되며 본질적으로 화폐 거래입니다. 비트코인 네트워크 거래에 첨부된 데이터는 오직 거래 정보를 기록하는 데만 사용됩니다. 반면, 이더는 이더리움 네트워크와 그 애플리케이션에 동력을 제공하는 데 사용되며, 이더리움의 거래는 스마트 계약을 생성하거나 이를 기반으로 구축된 자가 실행 계약 및 애플리케이션과 상호작용하기 위해 실행 가능한 코드를 포함할 수 있습니다.

둘째, 비트코인은 Omni 레이어를 사용하여 새로운 토큰을 발행합니다. 이는 비트코인 블록체인에서 화폐를 생성하고 거래하는 플랫폼으로, Omni 레이어의 채택은 주로 스테이블코인에 집중되어 있습니다. 반면, 이더리움 토큰은 다양한 표준에 따라 발행되며, 가장 인기 있는 것은 ERC-20 표준으로, 네트워크에서 토큰의 규칙을 정의합니다. ERC-20 표준에는 개발자가 토큰을 출시하기 전에 구현해야 하는 여러 기능이 포함되어 있습니다. 이러한 기능에는 토큰 총 공급량에 대한 정보 제공, 사용자 주소의 계좌 잔액 제공, 주소 간 자금 이동 허용 등이 포함됩니다.

마지막으로, 이러한 네트워크 간의 다른 차이점으로는 합의 메커니즘의 차이, 새로운 데이터 블록 추가 시간의 차이, 초당 처리할 수 있는 거래 수의 차이가 있습니다.

다양한 확장 솔루션

현재 비트코인 확장 솔루션 중 하나는 기술 개선으로, 이는 온체인 확장 솔루션입니다. 예를 들어, 2017년의 세그윗(SegWit)은 일부 데이터를 각 블록의 전파 네트워크의 사용 가능한 공간 밖으로 "격리"하는 업그레이드로, 비트코인 거래에서 서명 데이터를 제거하여 블록체인의 블록 크기 제한을 늘립니다. 거래의 일부가 블록에서 제거되면 더 많은 거래를 체인에 추가할 수 있는 공간이나 용량이 확보됩니다. SegWit 업그레이드는 블록 공간을 4MB로 확장했습니다. 2021년의 Taproot 업그레이드는 거래 처리를 간소화하여 비트코인 네트워크에서 거래를 확인하는 것을 더 쉽고 빠르게 만들었습니다. 또한 처리할 수 있는 거래 수를 늘리고 네트워크에서 거래의 전체 비용을 줄였습니다.

또한 개발자들은 오프체인 Layer2 확장 솔루션을 연구해왔으며, 이는 먼저 라이트닝 네트워크의 기본 블록체인 위에 거래 레이어를 구축하는 솔루션입니다. 라이트닝 네트워크에서는 거래 속도가 빠르고 비용이 매우 낮습니다. 이는 사용자가 생성한 결제 채널을 통해 전송되기 때문입니다. 라이트닝 네트워크의 사용자 생성 결제 채널은 비트코인으로 미리 자금을 제공하며, 대부분의 거래가 기본 블록체인에서 이 두 번째 레이어 네트워크로 이동할 수 있도록 허용합니다. 이러한 거래는 비트코인 네트워크 자체에서 결제되지 않으며, 기본 비트코인 블록체인에서 결제되는 유일한 거래는 라이트닝 네트워크 결제 채널을 열고 닫는 거래입니다. 사실 비트코인 사이드체인은 비트코인 블록체인 위에 비트코인 메인 체인과 상호 독립적이면서도 상호작용할 수 있는 병렬 체인을 구축하는 것입니다. 사이드체인은 메인 체인의 보안성과 안정성을 활용하여 상대적으로 독립적인 블록체인 시스템을 구축합니다. 비트코인 사이드체인에서는 사용자가 새로운 디지털 화폐를 생성하거나 스마트 계약을 실행하거나 개인 정보 보호를 구현하는 등 다양한 작업을 수행할 수 있습니다. 비트코인 메인 체인에 비해 비트코인 사이드체인은 비트코인에 더 많은 기능을 제공하고 비트코인의 확장성과 유연성을 강화할 수 있습니다.

이더리움의 확장 솔루션도 온체인 확장과 오프체인 확장으로 나뉩니다. 온체인 확장은 블록체인 자체의 성능 향상으로, 이더리움 자체를 개조하여 더 나은 확장성을 얻는 것입니다. 오프체인 확장은 1층 메인넷과 분리되어 기존 이더리움 프로토콜을 변경하지 않고 더 높은 확장성을 달성하는 것입니다.

온체인 확장의 핵심은 1층 메인넷 프로토콜을 변경하여 확장 효과를 얻는 솔루션으로, 이는 이더리움 자체의 기술 업그레이드를 포함하며, 이더리움의 의사 결정 프로세스와 관련이 있습니다. 따라서 이더리움 개발자, 연구자, 커뮤니티 구성원이 함께 결정해야 합니다. 현재 온체인 확장은 주로 샤딩(하반기 칸쿤 업그레이드 후 점진적으로 구현됨)을 사용하고 있으며, 샤딩 체인은 이더리움을 실행하는 데 필요한 계산 자원을 총 64개의 네트워크로 분산시켜 이더리움 블록체인을 실행하는 각 장치의 랜덤 액세스 메모리 요구 사항을 줄입니다.

이더리움의 온체인 확장에 비해 이더리움의 오프체인 확장 생태계는 더욱 풍부합니다. 오프체인 확장은 거래 또는 처리 과정을 체인 외부에서 실행하는 것으로, 기존 1층 메인넷 공공 블록체인 프로토콜을 변경하지 않고 확장을 수행하는 것입니다. 오프체인 확장에서 가장 중요한 문제는 거래 데이터 처리입니다. 거래 데이터 처리가 Layer1 메인넷에 놓일 경우 보안성에 영향을 미칠 수 있으며, 모든 오프체인 확장 솔루션의 차이는 바로 여기에 있습니다. 이더리움의 오프체인 확장 솔루션은 주로 롤업(Rollup)을 사용하며, 이 솔루션은 대량의 거래를 그룹화하는 서버에 의존하여 이를 이더리움 블록체인에 직접 제출합니다. 또 다른 2층 솔루션인 사이드체인은 이더리움 네트워크와 병행하여 운영되는 독립 네트워크로, 사용자가 한 네트워크에서 다른 네트워크 프로토콜로 토큰을 교환할 수 있도록 하여 이더리움 기반 애플리케이션을 사용하면서 더 적은 비용을 지불할 수 있게 합니다.

이더리움에 비해 비트코인이 Layer2를 통해 확장성을 강화해야 하는 이유

거래량의 지속적인 확장, Layer2의 지원 필요

비트코인의 블록 크기는 항상 논란의 대상이었습니다. 사실 비트코인이 탄생했을 당시 블록 크기에 제한이 없었으며, 자체 데이터 구조는 최대 32MB에 이를 수 있습니다. 당시 평균적으로 패킹된 블록 크기는 1-2KB였으며, 블록체인 상한이 너무 높으면 계산 자원의 낭비를 초래하고 DDOS 공격이 발생하기 쉬운 것으로 여겨졌습니다. 따라서 비트코인 시스템의 안전성과 안정성을 보장하기 위해 나카모토는 블록 크기를 1MB로 제한하기로 결정했습니다. 거래당 250B를 차지하고 평균 10분마다 하나의 블록이 생성되는 속도로 계산할 때, 비트코인 네트워크는 이론적으로 초당 최대 7건의 거래를 처리할 수 있습니다. 그러나 당시 비트코인의 사용자 수가 적고 거래량도 적어 블록체인 네트워크의 혼잡 문제는 발생하지 않았습니다. 그러나 2013년 이후 비트코인의 사용자 수가 증가하면서 비트코인 네트워크의 혼잡과 거래 수수료 상승 문제가 점차 나타나기 시작했습니다.

2023년 초, 오디널스(Ordinals) 프로토콜이 비트코인에 새로운 발전 방향을 제시하였고, BRC-20 토큰 프로토콜도 빠르게 인기를 끌었습니다. 시장의 열광으로 비트코인 네트워크는 매우 혼잡해졌고 운영 비용도 새로운 높이에 도달했습니다. 단일 비트코인 거래 블록에서 부과되는 수수료는 이미 블록 보상을 초과하였으며, 이는 오디널스와 BRC-20이 블록 공간에 대한 수요가 계속 증가하고 있음을 증명합니다. 비트코인 블라우저에 따르면 현재 비트코인 네트워크의 미확인 거래 데이터는 최대 504,182건에 달하며, 초당 7건의 거래 처리 속도는 사용자 요구를 명백히 충족하지 못하고 있습니다. 동시에 비트코인 네트워크의 거래 수수료도 급격히 상승하여 가스 비용이 500 사토시/바이트를 초과했습니다.

거래 속도가 느리고 거래 확인 시간이 길며 거래 수수료가 높고 네트워크 확장성의 제한은 현재 비트코인 생태계의 발전을 저해하고 있습니다. 따라서 비트코인의 발전 현황은 Layer2의 지원이 필요합니다.

블록 확장에 대한 장애물, Layer2가 최적의 선택

2010년 블록 확장 솔루션을 고려할 당시, 비트코인의 용량이 1M으로 설정되었지만, 나카모토는 확장 수요가 있을 경우 코드에서 블록 높이를 자동으로 업그레이드하여 블록 용량을 설정하면 충분하다고 생각했습니다. 나카모토가 은퇴한 후 비트코인의 개발 및 유지 관리 작업은 가빈(Gavin)에게 전달되었고, 점차 다른 개발자들이 참여하여 현재의 Core 개발 팀으로 발전하게 되었습니다.

이후 Core 개발 팀 내부에서 나카모토의 계획에 따라 1M의 제한을 제거하기 위한 하드포크를 시행할 것인지에 대한 의견이 분분해졌습니다. 대부분의 개발자들은 이 제한을 제거해서는 안 된다고 생각했으며, Core 팀은 이 1M의 제한을 제거하면 이후 블록이 점점 더 커져 운영 노드의 진입 장벽이 높아지고 시스템의 탈중앙화 정도에 영향을 미치며 시스템 위험이 증가할 것이라고 주장했습니다.

결국 안전성과 확장성 사이에서 BTC 커뮤니티는 안전성을 우선시했으며, 이러한 개발자들은 "세그윗 + 라이트닝 네트워크"를 제안했습니다. 라이트닝 네트워크의 확장성 문제를 해결하고 일부 확장 효과를 실현하기 위해 2015년 12월 Core 개발 팀은 세그윗(Segwit) 솔루션을 제안했습니다. 이후 Blockstream 회사의 CTO 그레고리(Gregory)는 라이트닝 네트워크를 비트코인 로드맵에 포함시켜 "세그윗 + 라이트닝 네트워크" 경로를 형성했습니다. 이로써 가빈이 주도한 블록 확장 솔루션과 비트코인 개발의 주도권을 쥔 Blockstream 회사의 Core 개발자 간의 분쟁이 공식적으로 형성되었습니다. 그러나 일부는 이번 기술 업그레이드를 거부했으며, 2017년 8월 BTC 하드포크로 BCH가 파생되었습니다. BCH는 하드포크 이후 블록 상한을 8M으로 높였고, 이후 32M으로 증가시켰으며 평균 TPS는 약 120입니다. 또한 BCH 커뮤니티는 2018년에 기술 업그레이드 경로의 분쟁으로 인해 다시 분열되어 BSV(비트코인 사토시 비전)를 하드포크했습니다.

사실 비트코인 블록 확장 솔루션의 복잡성은 높으며, 커뮤니티에서 더 많이 수용되는 솔루션은 비트코인 Layer1을 기반으로 새로운 레이어를 구축하는 것입니다. 이는 비트코인 시스템에 영향을 미치지 않으면서도 블록체인 혼잡 문제를 해결합니다. 확장 논쟁의 최종 결과를 보면 Core 파가 최종 승리를 거두었으며, 비트코인 블록 확장은 중단되었습니다. 비트코인은 세그윗을 완료한 후 전적으로 라이트닝 네트워크, 사이드체인 등 Layer2 방향으로 발전하고 있습니다.

단순한 원장 한계를 극복하고 비-튜링 완전한 Layer2

우리는 첫 번째 부분에서 이더리움이 비트코인의 단순한 원장 한계를 극복하고 스마트 계약 체계를 구축하여 복잡한 가치 전달을 실현했다고 언급했습니다. 따라서 이더리움은 탄생 이래로 자산 관련 금융 수요를 해결하기 위해 노력해왔습니다. 이더리움이 발행한 자산인 ERC20(토큰), ERC721(NFT) 및 체인 상의 DeFi 제품인 Maker Dao, UniSwap, OpenSea 등은 모두 사용자들의 다양한 요구를 충족시켰습니다. 특히 이더리움은 튜링 완전한 가상 머신인 EVM을 보유하고 있어 자산 체인 상 결제 문제를 해결했습니다. 따라서 EVM 생태계는 토큰/NFT에 대한 체인 상 DEX를 제공하며, 많은 유명한 DeFi 애플리케이션을 탄생시켰습니다.

자산의 발행과 유통은 이전에 이더리움의 서사였지만, 이제는 비트코인의 서사로도 자리 잡고 있습니다. 2014년 이더리움이 등장했을 때, 비트코인은 이미 자산 발행의 비즈니스 수요를 탐색하기 시작했습니다. 예를 들어, 가장 유명한 Omni Layer 프로토콜이 발행한 최초의 스테이블코인인 USDT가 있습니다. 당시 세계 최초의 암호화 스테이블코인은 비트코인 네트워크의 UTXO의 OpReturn에 발행되었으나, 당시 OpReturn은 80바이트의 내용 공간만 지원하여 OmniLayer 프로토콜의 실패를 초래했습니다. 이후 비트코인 네트워크는 세그윗 업그레이드와 Taproot 업그레이드를 포함하여 지속적으로 기술 업그레이드를 진행하였으며, 이 두 번의 기술 업그레이드는 비트코인 생태계 발전의 가능성을 제공했습니다.

비트코인의 세그윗은 80바이트에서 4MB로의 확장 문제를 해결했지만, 체인 상 계산 문제는 해결하지 못했습니다. 따라서 비트코인은 현재 자산 발행의 논리만 수행할 수 있으며, 이더리움처럼 체인 상 계산 애플리케이션인 AMM DEX를 구축할 수는 없습니다. 비트코인 생태계에서 현재 발행된 자산의 성과는 확실히 고무적입니다. 예를 들어, BRC20의 각인 거래 수는 이미 1000만 건을 초과하였고, 비트코인 NFT의 시가 총액 규모는 이미 이더리움 시장과 비슷해졌습니다. 앞으로 비트코인 네트워크가 해결해야 할 것은 이더리움 Layer1처럼 독립적으로 자산 결제를 완료할 수 있는 것입니다.

위의 오프체인 확장 솔루션을 보면, 현재 이더리움 Layer2는 단지 이더리움 Layer1을 복제한 것일 뿐, Layer2가 해결해야 할 실제 비즈니스 문제는 없습니다. 이더리움 Layer2가 해결한 것은 가스 비용을 낮추는 것이며, 특히 이더리움의 샤딩이 구현된 후에는 현재 Layer2 프로토콜에 추가적인 도전이 될 수 있습니다. 반면 비트코인의 Layer2 솔루션은 이더리움에 비해 아직 적습니다. 비트코인의 비-튜링 완전한 체인 상 가상 머신은 자산 등록만 가능하며 결제를 수행할 수 없으므로, 비트코인 Layer1은 자산 발행 결제 문제를 해결하기 위해 튜링 완전한 비트코인 Layer2가 필요합니다. 이것이 비트코인이 이더리움보다 Layer2 발전이 더 필요한 이유입니다.

이더리움과 같은 생태계의 번영에 비해 비트코인 생태계의 프로젝트는 아직 적습니다. 현재 전체 이더리움 생태계의 TVL 시가 총액은 약 260억 달러에 달하며, 비트코인 생태계의 TVL은 약 1.8억 달러입니다. 그러나 비트코인의 시가 총액은 거의 6000억 달러, 이더리움의 시가 총액은 약 2300억 달러입니다. 따라서 장기적으로 비트코인 Layer2의 발전에는 상당한 성장 공간이 있습니다.

비트코인 Layer2의 전망

2012년, 컬러드 코인(Colored Coins)이 한때 유행했으며, 이는 비트코인 블록체인을 이용하여 특정 비트코인에 "색을 입혀" 다른 비트코인과 구별하기 위해 고안되었습니다. 목표는 비트코인 및 기존 인프라를 활용하여 비화폐 거래를 수행하는 것이었습니다. 비록 컬러드 코인이 완전히 독립적으로 발전하지는 않았지만, 오늘날 널리 사용되는 새로운 기술에 영감을 주었습니다. 2017년, 세그윗(SegWit) 업그레이드가 활성화되어 블록 공간을 4MB로 확장하여 거래 처리량을 증가시켰습니다. 2018년까지 개발자들은 점차 라이트닝 네트워크(Lightning Network)와 사이드체인(Sidechains)을 출시하였고, 비트코인 L2는 대중의 시야에 들어오게 되었습니다. 2021년의 Taproot 업그레이드는 더 안전하고 효율적이며 비공식적인 비트코인을 가져왔습니다. 올해 BRC-20 프로토콜의 출현은 비트코인의 관련 생태계를 더욱 풍부하게 만들었습니다. 현재 비트코인 생태계에서 비교적 주류인 프로토콜은 사이드체인과 라이트닝 네트워크입니다. 비트코인 네트워크의 거래량이 점점 증가함에 따라 비트코인이 더 많은 거래와 생태계를 수용할 수 있도록 하는 것이 현재 주요 발전 방향입니다. 라이트닝 네트워크, 사이드체인 또는 RGB 프로토콜 등 비트코인 Layer2의 발전은 지속적으로 진행되고 있으며, 궁극적으로 비트코인 네트워크의 안전성과 확장성을 호환하는 방향으로 나아가고 있습니다.

현재 비트코인 생태계의 규모는 이더리움에 비해 여전히 많은 차이가 있으며, 첫째로 이더리움에 비해 유명 프로젝트가 상대적으로 적고, 둘째로 사용자 규모도 이더리움보다 적습니다. 그러나 현재 시가 총액이 가장 높은 블록체인 네트워크로서 그 성장 잠재력은 여전히 큽니다.

비트코인 생태계의 각 기반 시설이 점차 완비되어 가고 있으며, 점점 더 많은 프로젝트가 입주하고 투자자들의 관심을 끌고 있습니다. 라이트닝 네트워크를 기반으로 한 OmniBOLT와 RGB 프로토콜 등의 프로젝트는 더 강력한 개발 능력을 얻을 수 있으며, 이더리움과 호환되는 비트코인 Layer2 프로젝트도 생태계에서 혜택을 받을 것입니다. 앞으로 비트코인 생태계는 결제, DeFi, NFT 등 분야에서 빠르게 발전하여 더 많은 트랙과 사용자를 포괄할 것입니다.

참고 문헌

https://bitcoin.org/bitcoin.pdf https://www.odaily.news/post/5187683 https://www.weiyangx.com/237032.html https://medium.com/@BTClayer2