목차

1.레이어2(Layer2)란?

2.왜 레이어2가 필요한가요?

3.레이어2 종류

1. 레이어2(Layer2)란? 

레이어2는 레이어1 이더리움 네트워크의 확장성 문제를 해결하기 위해 등장한 개념입니다. 이더리움 생태계가 확장되면서 일일 거래량이 100여 건으로 크게 늘어, 늘어나는 수요만큼 거래 처리 속도가 못 따라가는 문제가 발생했습니다. 또 거래량이 몰리면서 거래 처리 요청 시 지불해야 하는 수수료가 비싸집니다. 수수료가 높게 설정된 거래부터 처리되는 이더리움 특성상, 이전에 지불하던 수준의 수수료로는 거래 처리 속도가 밀리게 되기 때문입니다. 즉, 확장성 한계에 부딪친 것입니다. 

이에 레이어2에서 거래 처리를 담당하고, 이더리움 네트워크에서 해당 결괏값만 기록하게 함으로써 역할을 분담하자는 것입니다. 결과적으로 이더리움에서 처리해야 하는 연산량이 크게 줄어 병목현상을 줄여주고자 합니다. 앞서 늘어나는 네트워크로 인해 발생하는 확장성 문제를 Layer 2를 통해 보완할 수 있게 되는 것입니다.

* 레이어1(Layer1) 
비트코인이나 이더리움처럼 자체 합의 알고리즘을 기반으로 독자적으로 운영되는 초기 네트워크를 말합니다. 불특정 다수의 노드(블록체인 네트워크 참여자)들이 블록에 거래를 기록하고 승인, 처리 역할을 하고, 해당 블록체인의 자체 가상자산을 보상으로 받습니다. 이는 중개자 없이 진행돼 탈중앙화됐다는 특징이 있습니다.

2. 왜 레이어2가 필요한가요?

레이어2 가 추구하는 목적과 필요성에 대해 좀 더 자세히 알아보기 위해 확장성 문제는 왜 발생하는 것인지 알아보겠습니다. 단순히 최대한 빠르고 저렴하게 트랜잭션을 실행하는 것이라면 블록 생성과 합의하는 데에 있어 참여자를 줄이는 방법이 제일 간단할 것입니다. 하지만 그렇게 된다면 블록체인의 보안과 탈중앙화에 문제가 발생하게 됩니다. 이를 ‘블록체인 트릴레마’ 라 합니다.

이상적인 블록체인은 1)탈중앙화 2)보안성 3)확장성 특징을 모두 충족시켜야 하지만, 주로 보안성 및 탈중앙화 정도를 훼손하지 않으면서 확장성을 증대하는 것은 어렵습니다. 여러 참여자가 검증할수록 신뢰도가 높아지고 탈중앙화가 쉬워지지만, 이렇게 되면 처리 속도는 느려질 수밖에 없고, 그렇다고 확장성을 위해 참여자 수를 줄이게 되면 반대로 보안 및 탈중앙화에 문제가 발생하게 됩니다. 이로 인해 간단한 블록체인 설계는 3가지 특징 중 2개만 달성 가능하게 되는 딜레마 문제를 ‘블록체인 트릴레마’ 라고 합니다.

이더리움과 같은 레이어1의 블록체인들은 이러한 트릴레마의 늪에서 벗어나고자 기존 블록체인인 레이어1과는 별개로 그 위에 새로운 레이어2를 얹어 기존의 보안성과 탈중앙성의 장점은 살리되, 레이어2를 통해 확장성을 개선하는 새로운 방법이라고 생각하면 됩니다.

즉, 레이어2는 트랜잭션 속도와 처리량을 탈중앙성과 보안성을 약화하지 않는 범위에서 최대한 빠르고 저렴하게 트랜잭션을 실행시키는 것을 목표로 하고 있습니다.

그럼 레이어2는 확장성 문제를 어느 정도로 해결할 수 있을까요?

거래 속도 문제

레이어1(이더리움 등)에서 초당 처리할 수 있는 트랜잭션 규모인 TPS (Transaction Per Second)가 매우 낮은 수준입니다다. 이러한 이유로 트랜잭션 처리 완료까지 적지 않은 시간이 소요됩니다. 이더리움은 약 13-15TPS로 초당 대략 15건의 트랜잭션만 처리할 수 있게 되는데, Layer2에서는 약 10-100배 이상의 빠르게 처리할 수 있다고 알려져 있습니다.

가스 수수료 문제

위 차트에서 보시는 것처럼 거래 상황에 따라 수수료 추이도 변합니다. 레이어1에서 네트워크 사용 수요가 늘어나면 트랜잭션 처리량이 한정돼 있어, 높게 설정된 거래 건부터 처리됩니다. 이에 앞서 설명드린 것처럼 이전에 지불하던 수준의 수수료로는 거래 처리 속도가 밀리게 되어 전체적으로 수수료가 상승하게 됩니다.
 
이에 레이어2에서 거래 처리하고, 결과값만 레이어1에 기록하는 방식으로 병목현상을 줄여 수수료 부담도 완화하겠다는 것입니다. 

3. 레이어2 종류

레이어2 종류는 크게 사이드체인, 스테이트 채널, 롤업, 플라즈마, 발리디움으로 구분해볼 수 있습니다.

사이드체인

메인넷인 레이어1과 2WP(2-way peg)로 연결된 블록체인입니다. 2WP란 레이어1에서 사이드 체인으로 자금을 이동시켜주는 방법입니다. 이를 통해 사용자가 다른 체인 간에 자금 보유를 전송할 수 있게 합니다. 하지만 레이어1의 가상자산을 동결시킨 뒤 같은 양의 코인을 사이드체인에서 사용할 수 있게 해주는 것으로 실질적으로 이동시킨다는 개념과는 약간 다르다고 볼 수 있습니다. 사이드체인은 별도의 컨센서스 알고리즘, 블록 생성 규칙, 검증자 노드를 보유해야 하기 때문에 레이어2 솔루션으로 보지 않는 경우도 많습니다. 

스테이트 채널

특정 참여자들간의 거래를 블록체인 레이어1 밖에서 처리하는 방식으로 트랜잭션 규칙을 기록해둔 스마트 컨트랙트를 메인체인에 올려놓고, 외부에서 거래를 진행합니다. 참여자의 집단이 따로 정해져있기 때문에 채널에 참가하지 않은 대상과는 거래를 할 수 없다는 특징이 있습니다.

롤업

수백 개의 트랜잭션을 레이어1의 단일 트랜잭션으로 묶어(롤업) 롤업의 모든 사람에게 레이어1의 거래 수수료를 분배하여 사용자에게 더 저렴하게 제공하는 방식입니다. 롤업의 트랜잭션 역시 레이어1 외부에서 실행되지만, 거래 데이터는 레이어1 내부에 게시됩니다. 롤업은 접근 방식에 따라 1) 낙관적 롤업, 2) 영지식 롤업(ZK 롤업)으로 분류할 수 있으며 이더리움의 경우는 레이어2의 솔루션으로 롤업을 선호하고 있습니다.

플라즈마

메인 체인(레이어1) 위에 생성되는 작은 차일드 체인(child chain)에서 거래를 취합한 후, 이를 레이어1에 반영하는 방식입니다. 비수탁 사이드체인으로 볼 수 있는데 각 차일드 체인은 서로 다른 방식으로 설계될 수 있는 스마트 콘트랙트를 활용하기 때문에 독립적으로 작동될 수 있지만 차일드 체인에 문제가 생길 경우 안전하게 자금을 메인 체인으로 이동시킬 수 있다는 점에서 사이드체인 보다 보안성이 더 우수하다는 특징을 가지고 있습니다.

발리디움

발리디움은 ZK 롤업과 같은 유효성 검증 방법을 사용하지만 오프체인 데이터를 저장하는 방식으로 트랜잭션이 레이어1에 저장되지 않기 때문에 최대 10,000 TPS 정도의 빠른 속도로 데이터를 처리하며 그 중 여러 개를 병렬로 실행할 수 있다는 특징이 있습니다. 하지만, 데이터 저장을 레이어1을 활용하지 않기 때문에 보안성이 떨어진다는 단점이 있습니다. 

각각의 레이어2 솔루션은 장단점이 있기 때문에 해당 솔루션은 각자 다른 목적과 방식으로 활용하여 다양한 확장 솔루션에 활용되고 있습니다. 대표적으로 폴리곤(Polygon) ZK 롤업을 사용한 폴리곤 제로, 옵티미스틱 롤업을 사용하는 폴리곤 나이트 폴 등이 있습니다. 다음 글에서는 사이드체인 부터 레이어2 각각의 종류에 대해 자세히 들여다보겠습니다.

※ 참고자료 

이더리움 레이어 2
What is the Blockchain Trilemma?
이더리움 레이어2(L2) 솔루션 총 정리(xangle.io)
스테이트 채널, 플라즈마, 트루빗 간단 요약(steemit)
블록체인 레이어1과 레이어2 차이점(셀마노트)
레이어 2 솔루션, 이더리움 플라즈마(업비트 투자자보호센터)