블록체인 상호 운용성, Web3의 대중적 적용을 촉진하다
블록체인은 사용자 계정 잔액과 데이터를 디지털 원장에 기록하는 탈중앙화된 컴퓨터 네트워크입니다. 블록체인은 중앙 집중식 관리자가 없으며, 대신 분산 합의 방식을 통해 원장 업데이트에 대한 합의를 이루고 최종적으로 업데이트를 실행합니다. 이는 다수의 당사자가 장부를 공유하고 프로세스 자동화를 실현할 수 있는 새로운 패러다임을 제시하며, 기존 컴퓨팅 환경보다 더욱 중립적이고 위변조에 강하며 투명합니다.
그러나 블록체인은 인터넷에 연결되지 않은 컴퓨터와 같습니다. 자체적으로 다른 블록체인이나 오프체인 API와 통신할 수 없습니다. 이 문제는 오라클 문제라고도 불리며, 전통적인 시스템과의 상호작용이 불가능할 뿐 아니라 블록체인 간의 상호 운용성(interoperability)도 제한됩니다. 점점 다중 체인(multi-chain) 세상으로 나아가고 있는 지금, 블록체인 상호 운용성 프로토콜은 체인 간(즉, 크로스체인) 데이터 및 토큰을 교환하기 위한 필수 인프라가 되고 있습니다.
본 문서에서는 블록체인 상호 운용성의 정의와 가치를 설명하고, 다양한 유형의 상호 운용성 솔루션을 소개하며, Chainlink의 크로스체인 상호 운용성 프로토콜(Cross-Chain Interoperability Protocol, CCIP)이 어떻게 오라클의 기능을 확장하여 모든 블록체인 간에 데이터 전송을 지원하는지를 설명합니다.
블록체인 상호 운용성이란?
블록체인 상호 운용성이란 블록체인이 서로 소통할 수 있는 능력을 의미합니다.
상호 운용성의 기반은 크로스체인 메시지 전달 프로토콜이며, 이를 통해 한 블록체인이 다른 블록체인에서 데이터를 읽거나 쓸 수 있게 됩니다.
크로스체인 메시지 전달 프로토콜은크로스체인 분산 애플리케이션(dApp) 구축을 가능하게 합니다. 크로스체인 dApp은 여러 블록체인에 스마트 계약을 배포할 수 있으며, 다중 체인 dApp과의 차이점은 다음과 같습니다. 일반적인 다중 체인 dApp은 여러 블록체인에 동일한 앱을 배포하지만, 각 체인에 배포된 스마트 계약은 독립적이며 다른 체인과 연결되지 않습니다.
반면, 크로스체인 dApp은 여러 블록체인에 배포된 스마트 계약의 로직이 통합되어 있습니다.
크로스체인 dApp이 단순한 크로스체인 메시지 전달 프로토콜만 사용하면 기능이 제한될 수 있습니다. 예를 들어 토큰 브릿지는 한 블록체인의 토큰을 다른 블록체인으로 이전하는 것에 국한됩니다. 그러나 임의의 데이터 전송이 가능한 메시지 전달 프로토콜을 활용하면 훨씬 더 풍부한 기능과 복잡한 dApp을 구현할 수 있습니다. 예를 들어 크로스체인 탈중앙화 거래소(DEX), 크로스체인 탈중앙화 머니 마켓, 크로스체인 탈중앙화 자치 조직(DAO), 그리고 다양한 형태의 모듈화 애플리케이션 등이 가능해집니다.
블록체인 상호 운용성의 중요성
현재 Web3는 다중 체인 및 다계층 구조로 발전하고 있습니다. 현재 100개 이상의 L1 블록체인(기초 체인)과 점점 증가하는 L2 네트워크가 존재하며, 향후 L1을 기반으로 하는 L3 네트워크도 등장할 예정입니다. L2 및 L3 네트워크는 본질적으로 개별 블록체인이지만, L1의 보안 메커니즘(예: Rollup)에 의존합니다.
L1과 L2 네트워크의 발전은 블록체인 기술 및 생태계 설계의 혁신성을 보여줍니다. 블록체인은 프로토콜을 지속적으로 최적화하여 새로운 기능을 제공함으로써 개발자와 애플리케이션을 유치하려고 합니다. 이를 위해 종종 기능 간 균형 조정(trade-off)이 필요합니다. 예를 들어 일부 블록체인은 탈중앙화와 조작 저항성에 집중하여 트랜잭션 처리량과 조합성(composability)을 어느 정도 희생합니다. 반면 다른 블록체인은 기본 제공되는 개인정보 보호 기능 구현에 중점을 두어 신뢰할 수 있는 하드웨어(TRM)에 대한 보안 가정을 희생하기도 합니다.
각 블록체인은 다양한 합의 알고리즘, 실행 환경, 데이터 저장 방식을 실험함으로써 비용, 활성도, 성능, 데이터 가용성, 보안성, 암호경제 모델, 친환경성 등의 요소에서 선택의 폭을 제공합니다. 또한 차별화를 위해 특정 프로그래밍 언어를 지원하거나 특정 사용 사례 및 지역 시장에 집중하며, 고유한 브랜드와 가치를 구축하여 목표 고객을 유치합니다.
이러한 최적화 중 가장 큰 차이를 보이는 것은 바로 블록체인 생태계의 확장성(scalability) 전략입니다. 주요 확장성 접근 방식은 다음과 같습니다:
단일 고성능 기초 체인이 모든 수직 산업의 모든 애플리케이션을 지원한다.
높은 수준의 탈중앙화를 갖춘 기초 체인이 일련의 L2/L3 확장 기술을 통해 다양한 모듈화 애플리케이션을 지원한다.
각 애플리케이션, 스마트 계약 또는 사용 사례가 자체 기초 체인 또는 주권 L2 네트워크를 운영한다.
블록체인 확장성 전략에 대해 자세히 알고 싶다면 블로그 글 《블록체인 확장성 이해하기: 실행, 저장, 합의》를 참고하세요.
이처럼 다양한 블록체인 생태계가 등장하면서, 서로 다른 체인 환경 간 상호 운용성이 반드시 필요해졌습니다. 특히 여러 체인에서 일관된 전역 상태(global state)와 유동성을 유지하는 크로스체인/모듈화 애플리케이션을 개발하려는 개발자에게는 매우 중요합니다. 또한 다른 체인의 고유한 자산과 기능에 접근하고자 하는 개발자에게도 상호 운용성은 필수적입니다.
전통적인 시스템 입장에서도 블록체인 상호 운용성 프로토콜은 중요합니다. 전통 시스템은 백엔드에서 다양한 블록체인에 접속해야 하므로, 상호 운용성 프로토콜은 블록체인 추상화 계층(blockchain abstraction layer)을 구축하는 기반이 됩니다. 이를 통해 기존 백엔드 시스템이나 dApp은 하나의 블록체인 미들웨어를 통해 어떤 체인에도 통합 접속이 가능해집니다. 블록체인 추상화 계층이 없다면, Web2 시스템이나 dApp은 매번 크로스체인 상호작용마다 별도의 솔루션을 직접 개발해야 하며, 이는 시간과 리소스 낭비뿐 아니라 프로세스도 매우 복잡해집니다.
다양한 블록체인 상호 운용성 솔루션 유형
블록체인 상호 운용성 솔루션을 분류하는 가장 좋은 방법은 가장 인기 있는 크로스체인 상호작용 시나리오를 분석하는 것입니다.
토큰 스왑(Token Swap) — 출발 체인(source chain)에서 한 종류의 토큰을 거래하고, 도착 체인(target chain)에서 다른 종류의 토큰을 받는 방식입니다. 크로스체인 토큰 스왑은 원자적 스왑(atomic swap) 프로토콜과 크로스체인 자동 시장 조성기(AMM)를 활용하며, 각 체인에 별도의 유동성 풀을 구성하여 토큰 스왑을 실현합니다.
토큰 브릿지(Token Bridge) — 출발 체인의 스마트 계약에서 토큰을 잠금(lock)하거나 소각(burn)하고, 도착 체인의 다른 스마트 계약에서 토큰을 해제(unlock)하거나 새로 발행(mint)하는 방식입니다. 토큰 브릿지는 자산을 체인 간 이동시키고 유동성을 확보함으로써 토큰의 활용도를 높입니다. 토큰 브릿지는 다음과 같은 세 가지 자산 처리 방식이 있습니다:
잠금/발행형 브릿지 (즉, 약속 어음 방식) — 출발 체인의 스마트 계약에 토큰을 잠급니다. 이후 도착 체인에서 해당 토큰과 연동된 포장 토큰(wrapped token)을 발행합니다. 이러한 자산은 일반적으로 "bridged assets"(브릿지 자산)이라 불립니다. 반대 방향으로는 도착 체인의 포장 토큰을 소각하여 출발 체인의 원본 토큰을 해제합니다.
소각/재발행형 브릿지 (즉, 네이티브 토큰 방식) — 출발 체인에서 토큰을 소각한 후, 도착 체인에서 동일한 토큰을 다시 발행합니다.
잠금/해제형 브릿지 — 출발 체인의 토큰을 잠근 후, 도착 체인의 유동성 풀에서 동일한 토큰을 해제합니다. 이러한 브릿지들은 양 체인의 유동성을 유치하기 위해 수익 공유 등의 인센티브를 제공하는 경우가 많습니다.
네이티브 결제(Native Payment) — 출발 체인의 애플리케이션이 도착 체인에서 네이티브 자산으로 결제를 트리거할 수 있습니다. 혹은 다른 블록체인의 데이터를 기반으로 출발 체인에서 네이티브 자산으로 크로스체인 결제를 실행할 수도 있습니다. 대부분의 결제는 어떤 형태의 정산 방식으로 이루어지며, 블록체인 데이터 또는 외부 이벤트를 기반으로 정산될 수 있습니다.
계약 호출(Contract Call) — 출발 체인의 스마트 계약이 로컬 데이터를 기반으로 도착 체인의 스마트 계약 함수를 호출할 수 있습니다. 여러 계약 호출을 한 번에 실행하면 토큰 스왑, 브릿징 등을 포함한 더 복잡한 크로스체인 애플리케이션을 구현할 수 있습니다.
프로그래머블 토큰 브릿지(Programmable Token Bridge) — 토큰 브릿지 기능과 임의 메시지 전송 기능을 모두 포함하며, 출발 체인에서 도착 체인으로 토큰을 전송하면 즉시 계약 호출이 발생합니다. 이 모든 과정이 단일 트랜잭션 내에서 처리되므로 스테이킹, 토큰 스왑, 또는 도착 체인의 스마트 계약에 토큰 입금 등의 풍부한 크로스체인 기능을 구현할 수 있습니다.
크로스체인 작업을 수행하려면 다음 네 가지 유형의 상호 운용성 솔루션 중 하나를 사용해 도착 체인의 상태를 검증하고 후속 트랜잭션을 전달해야 합니다. 상태 검증과 메시지 전달은 대부분의 크로스체인 상호작용에 필수적인 기능입니다.
Web2 검증
Web2 검증은 Web2 서비스를 이용해 크로스체인 트랜잭션을 수행하는 것을 말합니다. 가장 일반적인 예는 사용자가 중앙화 거래소를 이용해 토큰을 스왑하거나 크로스체인 전송을 하는 경우입니다. 사용자는 자산을 출발 체인의 거래소가 관리하는 주소에 입금한 후, 도착 체인에서 본인이 관리하는 주소로 동일하거나 다른 토큰을 인출합니다(거래소를 통한 환전).
Web2 검증은 개인 사용자에게는 편리하고 기술적 요구사항이 낮습니다. 하지만 크로스체인 애플리케이션에는 가치가 제한적이며, 중앙화된 보관자(custodian)를 신뢰해야 한다는 문제가 있습니다. 또한 대부분의 Web2 검증은 거래소가 지원하는 블록체인 간의 토큰 스왑 및 크로스체인 송금만 가능합니다.
외부 검증
외부 검증은 크로스체인 상호작용에 관련된 두 체인의 노드 외에 별도의 제3의 검증 노드 그룹을 구성하여 출발 체인의 상태를 검증하고, 특정 조건이 충족되면 도착 체인에서 후속 트랜잭션을 트리거하는 방식입니다. 위원회 기반 합의 방식은 다양한 형태로 구현되며, 다자간 계산(MPC), 탈중앙화 오라클 네트워크, 문턱 다중 서명(threshold multisig) 계약 등이 있습니다. 이러한 방식은 검증 노드가 오프체인 계산을 수행하고, 그 결과를 블록체인에서 검증하는 하이브리드 스마트 계약 구조를 따릅니다.
외부 검증은 일반적으로 검증 노드의 절반이상이 정직하다는 가정을 필요로 하며, 이를 통해 크로스체인 상호작용의 신뢰성을 유지합니다. 신뢰 최소화(trust-minimization) 수준을 높이기 위해 낙관적 브릿지 검증(optimistic bridge validation), 사기 방지 네트워크(fraud-proof network), 암호경제적 스테이킹(staking) 등의 기술을 추가로 적용할 수 있습니다. 외부 검증은 여전히 추가적인 신뢰 가정을 요구하지만, 현재까지 특정 유형의 블록체인 간 크로스체인 스마트 계약 호출을 신뢰 최소화 방식으로 수행할 수 있는 유일한 실현 가능한 방법이며, 높은 범용성과 확장성을 갖춘 크로스체인 컴퓨팅 솔루션으로, 더 복잡한 크로스체인 애플리케이션을 지원할 수 있습니다.
로컬 검증
로컬 검증은 크로스체인 상호작용의 당사자들이 서로의 상태를 직접 검증하는 방식입니다. 양측이 각자의 상태가 유효하다고 확인하면, 크로스체인 P2P 거래를 실행합니다. 로컬 검증 기반의 크로스체인 토큰 스왑은 일반적으로 "원자적 스왑(atomic swap)"이라고 불립니다.
원자적 스왑을 통한 로컬 검증은 결과적으로 거래가 완전히 성공하거나 모두 실패하는 방식으로 신뢰를 최소화할 수 있습니다. 그러나 이 방식은 다른 크로스체인 계약 호출 시나리오로 쉽게 확장되지 않으며, 원자적 스왑의 두 번째 참여자가 교환 여부를 선택할 수 있기 때문에 일정 기간 동안 콜 옵션(call option)을 무의식적으로 부여받는 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 로컬 검증은 각 체인에 독립된 유동성 풀을 구성하는 크로스체인 유동성 프로토콜에서 주로 사용됩니다.
네이티브 검증
네이티브 검증은 크로스체인 상호작용에서 도착 체인이 출발 체인의 상태를 직접 검증하여 트랜잭션을 승인하고, 로컬에서 후속 작업을 실행하는 방식입니다. 일반적으로는 도착 체인의 가상 머신 안에서 출발 체인의 경량 클라이언트(light client)를 실행하거나, 병렬로 운영하는 것이 일반적입니다.
네이티브 검증은 '정직한 소수 가정(honest minority assumption)' 또는 '동기화 가정(synchrony assumption)'을 필요로 합니다. 즉, 중계자(relay) 위원회에 최소한 하나의 정직한 중계자가 있어야 하며(정직한 소수), 또는 위원회가 작동하지 않을 경우 사용자가 직접 트랜잭션을 전달해야 합니다(동기화 가정). 네이티브 검증은 크로스체인 커뮤니케이션 방식 중에서 가장 신뢰 최소화 수준이 높지만, 개발 비용이 높고 유연성이 낮으며, 상태 머신(state machine)이 유사한 블록체인 간(예: 이더리움과 L2, 또는 Cosmos SDK 기반 블록체인들 사이)에 적합합니다.
크로스체인 상호 운용성 프로토콜(Cross-Chain Interoperability Protocol, CCIP)
생태계가 블록체인 상호 운용성 솔루션에 대한 수요가 증가함에 따라, Chainlink는 현재 크로스체인 상호 운용성 프로토콜(Cross-Chain Interoperability Protocol, CCIP)을 개발 중입니다. 이는 임의의 메시지 전송과 토큰 이전을 포함하는 새로운 오픈소스 크로스체인 통신 표준입니다. CCIP는 사용하기 쉬운 통합 인터페이스를 제공하여 블록체인 네트워크 간 범용 연결을 실현하는 것을 목표로 하며, 동시에 프로그래머블 토큰 브릿지 프레임워크에 다양한 오라클 서비스를 통합하여 복잡한 크로스체인 작업을 가능하게 합니다.
최근 크로스체인 공격 사건이 잇따르면서, 지난 1년간 약 12억 달러 규모의 자산이 해킹당했습니다. 이에 따라 CCIP는 보안을 최우선 과제로 삼고 있으며, Ari Juels, Dan Boneh, Lorenz Breidenbach, Dahlia Malkhi 등 세계 최고의 암호학자 및 컴퓨터 보안 전문가들이 개발에 참여하고 있습니다.
CCIP는 현재 다음과 같은 여러 조치를 통해 보안성을 강화하고 있습니다:
악의적인 행동을 모니터링하는 사기 방지 네트워크 구축;
검증된 고품질 노드 운영자들(서비스 수준이 체크 가능한 노드)로 구성된 분산 오라클 네트워크를 활용한 탈중앙화된 오라클 계산;
체인 외 보고 프로토콜(Off-Chain Reporting, OCR) 개발.
현재 이 프로토콜은 다양한 블록체인 메인넷에서 수천억 달러의 가치를 안전하게 보호하고 있습니다.
Chainlink CCIP에 대해 더 자세히 알고 싶다면 이 블로그 글을 참조하세요.
CCIP는 Chainlink의 탈중앙화 오라클 네트워크가 개발한 크로스체인 메시지 전달 프로토콜로, 다양한 크로스체인 dApp, 토큰 브릿지, 프로그래머블 토큰 브릿지를 지원하기 위해 설계되었습니다.
블록체인 상호 운용성 실현, Web3 발전을 위한 초석
블록체인 상호 운용성은 Web3의 미래에 핵심적인 역할을 합니다.
CCIP와 같은 상호 운용성 프로토콜은 다양한 블록체인에서 통합된 기능을 제공하는 복잡한 애플리케이션을 실현할 수 있을 뿐 아니라, 기업, 기관, 정부가 하나의 통합 인터페이스를 통해 안전하게 어떤 블록체인 환경에도 접속할 수 있도록 지원합니다. 이 두 가지 기능은 차세대 dApp 개발에 필수적이며, 기존 사용자 인터페이스와의 연결을 가능하게 하고 Web3의 대중화를 앞당기는 데 기여할 것입니다.
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