Ethereum 사이드체인 vs 레이어 2: 차이점은?

수백만 명의 사용자가 Ethereum 네트워크에 합류하고 개발자들이 매일 Ethereum 애플리케이션을 구축하고 있지만, Ethereum은 트랜잭션 수에 제약을 받고 있습니다. Ethereum이 트랜잭션을 처리하는 능력, 즉 트랜잭션 처리량은 초당 15건으로 제한되어 있어 점점 비용이 비싸지고 많은 사람들이 사용하기에는 혼잡한 경우가 많습니다.

Ethereum 네트워크는 메인 체인이며, 여기서 직접 발생하는 모든 트랜잭션은 "온체인"으로, 그 외의 것은 "오프체인"으로 간주됩니다. 사이드체인과 레이어 2 같은 이러한 오프체인 솔루션들이 Ethereum이 스케일링하는 데 도움을 줄 수 있으며, 트랜잭션 속도를 높이고 네트워크가 처리할 수 있는 트랜잭션 데이터의 양을 늘릴 수 있습니다. 이 글에서는 사이드체인과 레이어 2 솔루션이 무엇인지, 그리고 이들이 스케일링에 어떻게 도움이 되는지 살펴보겠습니다.

사이드체인과 레이어 2는 어떤 문제를 해결하나요?

사이드체인과 레이어 2 Ethereum 솔루션은 Ethereum의 스케일링을 돕는 문제를 다룹니다. 온체인에서 성능을 스케일링하려는 시도는 종종 Ethereum의 탈중앙화 또는 확장성 중 하나를 희생시키게 되는데, 이를 확장성 트릴레마(Scalability Trilemma)라고 합니다.

Ethereum 레이어 1의 복잡성을 높이는 것은 이상적이지 않습니다. 새로운 개선 사항을 지속적으로 논의하고 결정하고 구현하기 위한 플랫폼의 거버넌스 부담이 커지기 때문입니다. 사이드체인과 레이어 2 솔루션은 보안과 탈중앙화를 유지하면서도 모두에게 Ethereum을 개선하는 지속적이고 점진적인 혁신을 가능하게 합니다.

사이드체인과 레이어 2 솔루션의 주요 차이점은 무엇인가요?

사이드체인과 Ethereum 레이어 2 솔루션의 주요 차이점은, 레이어 2는 메인 Ethereum 네트워크의 보안을 물려받는 반면 사이드체인은 자체 보안에 의존한다는 것입니다.

Ethereum 사이드체인이란 무엇인가요?

Ethereum 사이드체인은 Ethereum 메인 체인과 병렬로 실행되는 별도의 블록체인 네트워크입니다. 사이드체인은 양방향 페그 시스템을 통해 메인 체인에 연결되어 체인 간 자산 교환을 가능하게 합니다.

사이드체인에는 두 가지 기본 유형이 있는데, 하나는 체인이 다른 체인에 의존하는 것이고, 다른 하나는 독립적인 것입니다.

한 체인이 Ethereum 같은 다른 체인에 의존할 때, 이는 해당 부모 체인의 자식 체인으로 간주될 수 있습니다. 일반적으로 자식 체인은 자체 자산을 생성하지 않고 부모 체인으로부터의 전송을 통해 자산을 얻습니다.

사이드체인은 종종 특정 유형의 트랜잭션을 위해 설계된 자체 합의 프로토콜을 가지고 있어 더 빠르고 저렴하게 처리할 수 있습니다. 하지만 이는 일반적으로 Ethereum의 보안 속성을 물려받지 못한다는 것을 의미하기도 하며, 사이드체인을 사용할 때는 자금의 보관 권한을 잃고 사이드체인의 보안, 즉 자체 합의 프로토콜에 참여하는 노드들에 전적으로 의존하게 됩니다.

사이드체인은 메인 체인의 혼잡도를 줄여 모두의 비용을 낮추고 Ethereum 생태계의 사용성과 확장성을 높입니다. 개발자들은 사이드체인을 사용하여 메인 체인에서 사용할 수 없는 새로운 기능과 사용 사례를 탐색하고 테스트할 수도 있습니다.

인기 있는 사이드체인으로는 Polygon PoS, Skale, Rootstock 등이 있습니다. Ethereum 2.0에는 샤드 체인이라는 자체 변형된 사이드체인이 있는데, 이는 최근 출시된 Beacon Chain에 연결되며, 궁극적으로 지분 증명(PoS) 기반 Ethereum의 메인 체인이 되는 것을 목표로 합니다.

사이드체인은 어떻게 작동하나요?

사이드체인은 양방향 페그 시스템 또는 브리지를 통해 메인 체인에 연결되어 작동합니다. 메인 체인에서 Ethereum을 출구 주소(exit address)로 보내면, 이 주소가 잠금 상자(lockbox) 역할을 하여 다른 곳에서 사용할 수 없게 됩니다.

이 트랜잭션이 완료되고 추가 보안을 위한 "경합 기간(contest period)"이 지나면, "Simple Payment Verification"(SPV)이라는 영수증이 발급됩니다. 이는 스마트 컨트랙트를 통해 사이드체인의 잠금 상자에서 동일한 가치를 방출하도록 트리거합니다. 사이드체인에서 메인 체인으로 "전송"할 때도 정확히 같은 과정이 역순으로 일어납니다.

사이드체인에서는 어떻게 개발하나요?

사이드체인은 Ethereum의 연산 엔진인 Ethereum Virtual Machine (EVM)을 기반으로 하며, 이 Ethereum Virtual Machine과의 호환성 덕분에 개발자는 사이드체인에서 애플리케이션을 사용하고자 할 때 코드를 변경할 필요가 없습니다. 이들 모두 동일한 Solidity 소프트웨어 레이어를 공유하고 동일한 Web3 API를 통해 접근할 수 있으므로, 단순히 같은 코드를 배포하기만 하면 됩니다!

레이어 2 프로토콜이란 무엇인가요?

레이어 2 프로토콜은 Ethereum 체인 내부에 존재하지만 보조 프레임워크를 통해 더 큰 확장성을 달성할 수 있는 체인입니다. 이는 대부분의 활동을 두 번째 레이어에서 처리하도록 함으로써 메인 레이어의 혼잡도를 줄입니다. 사이드체인과 달리 레이어 2는 일반적으로 메인 체인의 보안 속성을 물려받습니다.

레이어 1은 기본 블록체인입니다. Ethereum은 다양한 레이어 2 블록체인이 그 위에 구축되는 기본 토대이기 때문에 레이어 1 블록체인입니다. 간단히 말해, 레이어 2는 트랜잭션 묶음을 압축하여 메인 Ethereum 네트워크에 제출합니다.

레이어 2 스케일링 솔루션에는 어떤 것들이 있나요?

레이어 2 스케일링 솔루션에는 채널, 롤업, 플라즈마가 있습니다. 각 솔루션에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

1. 상태 채널(State channels)

상태 채널에서는 사용자들이 서로 직접 오프체인에서 거래하며, 온체인 트랜잭션은 가장 중요한 정보로만 축소됩니다. 구체적으로, 블록체인의 일부가 스마트 컨트랙트를 통해 잠겨 있어 트랜잭션에 참여하는 당사자들이 이를 업데이트하기 전에 완전히 동의해야 합니다.

참여자들은 블록체인에 제출될 수 있는 트랜잭션을 생성하고 서명함으로써 서로 간에 상태를 업데이트합니다. 채널 사용을 중단하고 싶을 때는, 채널을 나가서 마지막 상태 업데이트를 메인 체인에 제출하며 이로써 상태가 다시 잠금 해제됩니다.

2. 롤업(Rollups)

롤업은 메인 Ethereum 블록체인 밖에서 트랜잭션 실행을 수행한 다음, 여러 트랜잭션을 묶어서 메인 Ethereum 네트워크로 다시 전송합니다. 롤업은 Ethereum이 트랜잭션을 직접 처리하지 않고도 정확성을 검증할 수 있도록 증명(proof)에 의존합니다.

롤업의 두 가지 유형은 무엇인가요?

일반적으로 롤업에는 두 가지 유형이 있습니다. Zero-knowledge (ZK) Rollups와 Optimistic Rollups입니다.

1. Zero-knowledge 롤업 (ZK rollups)

**Zero-Knowledge Rollups (ZK rollups)**는 유효성 증명(validity proofs)을 사용합니다. 모든 트랜잭션 묶음에는 Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge(SNARK)라는 암호학적 증명이 포함되며, 이는 메인 Ethereum 레이어의 컨트랙트에 의해 검증됩니다.

메인 체인에는 방대한 트랜잭션 데이터가 아닌 유효성 증명만 저장하면 되므로, 이 오프체인 연산은 많은 처리 시간과 전력을 절약하여 zero-knowledge 롤업을 더 빠르고 훨씬 더 효율적으로 만듭니다.

2. Optimistic 롤업

Optimistic Rollups는 사기 증명(fraud proofs)을 사용합니다. 이름이 시사하듯, 모든 트랜잭션이 유효하다고 낙관적으로 가정하고 초기 증명 없이 묶음을 제출합니다. 이후 다른 사람들이 묶음 내 데이터가 부정확함을 탐지하고 증명할 수 있는 챌린지 기간이 있습니다.

묶음이 부정확한 것으로 판명되면, Optimistic 롤업은 사기 증명을 실행하고 메인 Ethereum 체인에서 사용 가능한 데이터를 사용하여 올바른 트랜잭션 연산을 수행합니다. 참여자들이 ETH를 스테이킹하도록 요구하고 이를 행동에 따라 보상하거나 삭감함으로써 올바른 행동을 유도합니다.

Optimism 같은 기업들은 더 높은 처리량, 더 낮은 지연 시간, 더 낮은 가스비를 제공하여 Ethereum의 스케일링을 돕습니다. 이 글을 작성하는 시점 기준으로 Optimism의 가스비는 Ethereum보다 최대 10배 저렴합니다!

3. 플라즈마(Plasma)

플라즈마는 Ethereum의 네이티브 사이드체인이라고 생각하면 됩니다. 스마트 컨트랙트와 머클 트리(Merkle trees)를 조합하여 자식 체인들을 무한히 분기시킬 수 있습니다. 이 자식 체인들은 각각 자체 합의 메커니즘을 가진 Ethereum 메인 체인의 축소 복사본입니다.

연산과 트랜잭션 데이터에 필요한 대역폭은 부모 체인에서 오프로드되지만 일정한 간격으로 루트 체인에 게시됩니다. 각 자식 체인은 롤업과 유사한 사기 증명 시스템에 보안을 의존하며, 누구나 그 유효성에 이의를 제기할 수 있는 기간이 있습니다.

다른 사이드체인과의 핵심 차이점은 각 플라즈마 체인 블록의 "루트"가 Ethereum에 게시된다는 점으로, 이는 메인 체인의 보안을 물려받는다는 것을 의미합니다.

Polygon 같은 기업들은 개발자와 최종 사용자 모두에게 훨씬 낮은 가스비로 더 빠른 트랜잭션을 제공합니다. 이러한 명확한 이점 덕분에 플라즈마 위에 구축하는 것이 매우 매력적이며, 왜 폭발적인 성장을 보였는지 쉽게 알 수 있습니다.

Alchemy는 어떤 사이드체인과 레이어 2를 지원하나요?

Ethereum이나 다음의 사이드체인과 Ethereum 레이어 2에서 구축을 시작하려면 무료 Alchemy 개발자 계정을 만드세요:

• Polygon (사이드체인)
• Arbitrum (레이어 2)
• Optimism (레이어 2)
• Starknet (레이어 2)

사이드체인과 레이어 2(채널, optimistic 롤업, zk 롤업, 플라즈마) 같은 스케일링 솔루션 구현의 대중적 채택은 Ethereum 메인넷의 부담을 덜어주며, 이를 통해 더 많은 사용자가 느린 트랜잭션 시간을 단축하고 높은 트랜잭션 수수료를 낮추면서도 동일한 보안 보장(레이어 2 솔루션의 경우)과 Ethereum에서 익히 알려진 탈중앙화 앱을 그대로 유지할 수 있도록 돕습니다.