🔎 트릴레마(Trilemma)
블록체인 기술이 다양한 산업에서 이용되고 있지만 기존의 중앙집중화된 네트워크 시스템과 비교하기에는 아직까지는 무리가 있다. 그 이유는 블록체인 트릴레마(Blockchain Trilemma)가 있기 때문인데 이는 이더리움 개발자 비탈릭 부테린에 의해 2016년에 개념화된 문제이다.
👉 블록체인 트릴레마의 3가지 문제:
안전하고 확장가능하며 빠른 분산 네트워크를 달성할 수 없다는 문제
확장성(Scailability)
블록체인의 프로토콜의 맥락에서 보는 확장성은 트랜잭션 처리량과 지속가능한 미래 성장을 말하는데, 초당 트랜잭션과 TPS(Transation per second)측면에서 확장성을 측정할 수가 있다.
✅ 확장성이 높다: 빠르다 -> 일을 잘한다
각 블록체인의 TPS
- Bitcoin(BTC): 7
- Ethereum(ETH): 20
- Ripple(XRP): 1,500 (3~5초 이내)
- Cardano(ADA): 257
- Solana(SOL): 2,825
- Cosmos(ATOM): 10,000
- Avalanche(AVAX): 4,500
*참고: Visa의 TPS는 24,000이라고 하나 실제로는 2,000정도라고 한다
대부분 빠른 TPS를 가지고 있는 체인들은 확장성을 고려하면서 탈중앙성 희생한 경우라고 볼 수 있다. 그러면 반대로 낮은 TPS를 가진 비트코인과 이더리움은 확장성을 희생했지만 탈중앙성과 보안성을 강화한 사례.
보안성(Security)
블록체인을 데이터베이스 관점에서 바라볼때 확장성이 중요한 것처럼, 암호학적에서 바라본다면 보안성이 중요하다.
보안성이란 블록체인은 소스코드가 오픈되어 있는 투명한 특성상 해커의 주요 표적이 될 수 있기에 중요하게 달성해야 하는 요소중 하나로 소스 코드의 강화와 함께 노드의 수, 보다 뛰어난 합의 알고리즘을 선택함으로써 해결 할 수 있다.
✅ 보안성이 높다: 안전하다 -> 조작가능성이 낮다
즉 확장성을 희생하면서 보안성을 강화하기 위해서는 노드의 광범위한 분산이 중요하며, 비트코인과 이더리움은 그런 보안측면에서의 보안성이 매우 높다고 볼 수 있다.
탈중앙성(Decentralization)
탈중앙성 혹은 분산이라고도 하는 이 탈중앙화는 블록체인의 핵심요소로 전통적인 금융과의 가장 큰 시스템적 차이다. 전통적인 금융의 단점은 개인 문서와 전체 자산에 대한 통제권을 은행에 넘겨 은행이 완전히 통제할 수 있도록 하는 것인데 반해, 탈중앙화된 암호화폐는 중앙 집중식 기관이 없이도 화폐의 발행과 저장 및 통제, 거래에 있어서 투명한 대안을 제공한다.
✅ 탈중앙성이 높다: 소통이 잘 된다 -> 투명하다
이러한 결정은 합의라는 방식에 의해 이루어지며, 트랜잭션이 어떤 1개의 개별 노드가 아닌 다수의 노드 그룹에 의해 승인됨으로서 이를 증명한다.
문제는 이 합의의 보안성과 탈중앙성을 획득하는 과정에서 합의(검증)에 참여하는 노드의 수가 증가하게 되고, 이는 최종 합의에 도달하는 시간이 늘어나기 때문에 트랜잭션 속도(TPS)가 떨어지게 된다.
네트워크의 처리량, 즉 확장성을 보장하려면 블록체인의 노드의 분포(수)를 줄이는 것이 중요한데 그것은 곧 중앙화를 의미하며 보안도 함께 약화시킨다. 대표적으로 블록체인 노드의 51%를 소유해 거래 정보를 조작하는 공격에 취약해 질 수 있다.
참고 링크
👉51% 공격(해시넷 위키)
🔑 트릴레마 해결: 레이어 솔루션
사용자가 많아지면서 사용자 수와 트랜잭션 수가 증가하고 있는데, 증가하는 수요를 안정적으로 감당하는데에는 확장성에 대한 문제 해결이 중요해지고 있다
이러한 문제들을 해결하는 여러가지 방법들:
1. 레이어1 솔루션: 기존의 트릴레마 문제를 해결한 새로운 블록체인 네트워크를 구축하거나
2. 레이어2 솔루션: 레이어1의 네트워크 위에서 확장성과 효율성을 향상시키는 기술을 추가하는 것
레이어1 (Layer-1)
레이어1은 블록체인 네트워크 그 자체를 의미한다
ex) 비트코인, 이더리움, 카르다노, 폴카닷, 솔라나, 리플, 아발란체, 클레이튼
레이어1 솔루션이란 기존에 있던 블록체인의 규칙이나 메커니즘의 단점들을 직접적으로 개선하는 것을 말한다.
- 합의 프로토콜 개선
채굴로 대표되는 PoW(작업 증명)방식은 안전하지만 확장성이 매우 떨어져 비트코인은 TPS 7이라는 매우 느린 트랜잭션 속도를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 PoW를 사용하는 이더리움은 PoS로의 전환을 시도하고 있으며, 동시에 채굴에 드는 비용이 높기 때문에 몰린 노드를 더 분산화 시키면서 높은 보안을 보장할 수 있을 것으로 예상된다
- 샤딩(Shading)
샤딩은 단어의 의미가 작은 유리조각, 파편등의 의미를 가지고 있는 것처럼 전체 블록체인 네트워크를 일정 부분씩 분할하여 트랜잭션을 각각 검증하고 저장한다. 예를 들어, 블록체인을 100개의 샤드로 분할하면, 100개의 샤드에서 각각 트랜잭션을 검증하고 저장하기 때문에 블록체인에서의 거래 처리 속도가 굉장히 빨라지게 된다. (동시 병렬 처리)
레이어2 (Layer-2)
레이어2는 다른 블록체인 위에 구축한 네트워크를 의미한다
ex) 폴리곤, 니어프로토콜, 오미세고, 루프링
레이어2는 기존 블록체인 시스템(비트코인, 이더리움등)의 위에 얹히는 프레임워크로 다른 말로는 오프체인(off-chain) 솔루션이라고도 한다.
👉 레이어2의 주 목표는 주요 암호화폐 네트워크의 거래 속도 및 확장성 문제를 해결하는 것이다 라고 정의된다.
참고 링크
바이낸스 아카데미 - Layer 2
레이어2 솔루션은 최근 엄청난 성장을 보이며 PoW 네트워크의 확장성을 극복하는 가장 효율적인 방법이라는 평가를 받고 있다.
- 롤업
롤업은 L2에서 수많은 트랜젝션을 실행 혹은 처리하고 그 결과값들을 하나의 배치(batch)로 롤업한 뒤(묶은 뒤) 해당 배치의 state root (트랜젝션이 성사된 후의 merkle root)를 L1에 저장하는 기술
- 중첩 블록체인
기존 네트워크의 또 다른 레이어로 기능하면서 사용자의 트랜잭션의 일정 부분을 처리하는 데 도움이 되는 완전한 두 번째 체인
- 상태(스테이트) 채널
상태 채널은 특정 참여자들간의 채널을 열어 오프체인에서 온체인에 데이터를 기록하는 방식을 말한다. 상태 채널은 오프체인 공간 내에서 수 많은 거래를 처리하고 그 결과값만을 레이어 1 블록체인에 올려 TPS(초당 트랜잭션 수)를 향상시킬 수 있으며 이는 주로 대규모 자금을 한 번에 처리할 때 활용
- 사이드 체인
사이드 체인은 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 기술
이더리움 레이어2 솔루션 총 정리 - 출처: Talken
트릴레마 해결, 정답은 있을까
많은 사람들이 이런 트릴레마를 해결하는 방법은 이미 이러한 솔루션이 내장된 새로운 프로토콜을 만드는 것이라고도 한다.
리플의 경우 프라이빗 블록체인을 구성해 탈중앙성을 희생하면서 확장성을 확보했고(TPS 1,500)
솔라나(SOL)의 경우 PoH, 이오스(EOS)와 폴카닷(DOT)의 경우 dPoS, PoS와 같은 합의 프로토콜을 개선하여 확장성을 확보한 케이스다.
