Taproot 대비 드라이브체인: 비트코인 확장성에 대한 서로 다른 탐색
Taproot 대 Drivechain: 비트코인 확장성에 대한 서로 다른 탐색
2021년 11월, 비트코인은 2017년 이후 최초이자 지금까지 유일한 코드 업그레이드인 Taproot 업그레이드를 진행했다. 이 업그레이드는 마치 생석회를 고요한 호수에 뿌리는 것과 같아 천천히 호수 전체를 데우며 끊임없이 열기를 내뿜는 거품을 일으켰다.
비트코인 초기 7년 동안 16차례의 소프트웨어 업그레이드가 있었고, 후기 7년 동안에는 단 2차례의 소프트업그레이드만 있었다. SegWit 소프트포크 업그레이드는 20개월이 걸렸으며, Taproot 소프트포크 업그레이드는 46개월이 소요되었다.
2023년 들어 비트코인 생태계는 예외적으로 활발해졌으며, 관련 혁신들이 우후죽순처럼 속속 등장하고 있다. 3월의 Ordinals 프로토콜부터 9월 전 비트코인 커뮤니티가 논의하던 Drivechain, 그리고 10월에 집중적으로 등장한 BitVM과 Taproot Asset까지, 비트코인 생태계는 무대 중심으로 돌아가는 에너지를 모으고 있으며, 암호화폐의 왕으로서 강력한 매력과 오픈소스 소프트웨어로서 가능성도 다시금 드러내고 있다.
최근 주요 비트코인 생태계
1. Ordinals
Ordinals는 격리 위임(SegWit) 업그레이드를 활용하여 이미지, 텍스트, 오디오 및 비디오, 심지어 코드와 같은 데이터(4MB 이하)를 비트코인 트랜잭션의 격리 위임 영역에 기록하는 기술이다. 각 사토시에 번호와 인덱서를 부여해 구분하고 추적함으로써 비트코인 메인넷에서 NFT 자산을 발행하고 거래할 수 있게 되었으며, 이후 이를 기반으로 한 BRC20 토큰도 등장하였다. 올해 4월, Ordinals 기반의 NFT와 BRC20 토큰은 투기 열풍의 절정에 달해 전 암호화폐 업계의 주목을 받았다.
2. Babylon
Babylon은 PoS 네트워크와 DApp에 비트코인의 보안성을 제공하기 위한 프로젝트로, 비트코인 홀더가 자신의 비트코인을 스테이킹함으로써 PoS 체인과 DApp의 보안을 강화하고 수익을 얻을 수 있도록 한다.
Babylon의 비트코인 스테이킹 프로토콜은 암호학 기술을 통해 스테이커가 PoS 네트워크의 합의를 공격할 경우, 해당 스테이커가 비트코인 네트워크에 스테이킹한 비트코인 일부 또는 전부를 몰수하도록 설계되어 있다. 이 몰수는 공격이 실제로 발생했을 때만 실행되므로 정직한 스테이커의 자산은 절대적으로 안전하다. 이렇게 함으로써 별도의 크로스체인 없이도 비트코인이 PoS 네이티브 토큰과 동일하게 스테이킹 자산으로 사용될 수 있게 된다.
핵심 기술은 「추출 가능한 단일 사용 서명」(EOTS, Extractable One-Time Signature) 기술로, 동일한 키로 두 번 서명하면 그 키가 해독될 수 있도록 한다. 이 기술의 하위 서명 알고리즘은 비트코인 기본 서명 알고리즘을 기반으로 하므로 기존 비트코인 네트워크에서 지원된다.
3. BitVM
최근 Zerosync 팀의 Robin Linus가 제안한 아이디어로, "기존 비트코인 합의를 변경하지 않고, 어떠한 업그레이드도 필요 없이 비트코인 상에서 모든 계산을 수행할 수 있다"고 설명된다. 백서에서는 Op-Rollup, 사기 증명(Fraud Proof), Taproot Leaf 및 Bitcoin Script를 통해 이를 실현한다고 명시하고 있다.
암호 분석가 @tmel0211의 견해에 따르면, BitVM 제안의 핵심은 Taproot 주소 행렬 또는 Taptree를 이용해 이진 회로와 유사한 다양한 프로그램 명령어를 구성하고, 이를 조합하여 완전한 스마트계약 실행을 가능하게 하는 것이다. 최소 단위 명령은 비트코인 풀노드가 처리하며, Taproot 주소를 무제한으로 중첩하고 조합함으로써 매우 복잡한 연산도 가능하다. 어느 정도로 보면 이를 튜링 완전기라고 불러도 과언이 아니다. 그러나 Taproot 주소를 무제한 중첩하는 것은 비용을 크게 증가시키며, 이론상 튜링 완전성이 가능하더라도 실용적이지는 않다.
현재 BitVM은 여전히 논의 단계에 있다.
4. Taproot Asset
최근 Lightning Labs 팀이 발표한 Taproot Assets는 비트코인 블록체인 기반의 새로운 프로토콜로, 가장 최근의 업그레이드인 Taproot를 활용해 더 높은 프라이버시와 확장성을 실현한다. 개발자가 비트코인 블록체인 상에서 자산을 발행, 송수신 및 검색할 수 있는 핵심 기능을 제공한다. 이러한 자산은 라이트닝 네트워크 채널에 입금되어 기존 라이트닝 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
Taproot Assets는 완전히 UTXO 기반으로, Taproot 주소의 Script 스크립트에 "간단한 코드"를 기록하고 이를 UTXO 사용 조건 명령으로 실행한다. 자산 발행 시나리오에서는 이 간단한 오퍼코드를 토큰 총량, 발행 시간, 발행 대상 등의 규칙으로 지정할 수 있으며, 다중 서명 주소 그룹을 연결해 이 오퍼코드를 공동으로 트리거할 수 있다.
이러한 생태계들의 등장이 Segwit과 Taproot 업그레이드라는 중요한 기반 위에 이루어졌다는 점은 쉽게 알 수 있다.
Segwit과 Taproot 업그레이드
Taproot는 2021년 11월 14일 적용된 비트코인 네트워크의 업그레이드이며, SegWit 이후 오랫동안 기대돼온 비트코인 기술 업그레이드 중 하나였다. Taproot와 Schnorr 서명은 오랫동안 기대되어왔다.
Taproot 업그레이드는 세 가지 비트코인 개선 제안(BIP340, BIP341, BIP342)으로 구성되며, 여기에는 Taproot, Tapscript, 그리고 핵심인 "Schnorr 서명"이라는 새로운 디지털 서명 방식이 포함된다. Taproot는 비트코인 스크립트의 작동 방식을 변화시켜 프라이버시, 확장성, 보안성을 향상시키고, 거래 비용 절감 및 거래 프라이버시 증대 등의 혜택을 제공한다. 또한 더 복잡한 트랜잭션을 실행할 수 있게 되어 사용 사례를 확장하고, 특히 스마트계약 기능과 탈중앙화 금융(DeFi), 대체불가토큰(NFT) 지원 면에서 이더리움과 경쟁할 수 있게 된다.
어느 정도로 보면, 기존의 Segwit 업그레이드와 결합된 Taproot는 비트코인이 보다 복잡한 계약을 구현할 수 있는 문을 열었다.
Segwit은 2017년의 업데이트로, 임의의 데이터를 지원하는 "위트니스 데이터(witness data)" 부분을 추가함으로써 비트코인 트랜잭션을 효과적으로 두 부분으로 분리한다.
비-SegWit 블록과 SegWit 블록의 구조 비교도
기술적으로 SegWit의 도입은 트랜잭션이 더 이상 위트니스 데이터를 포함할 필요가 없다는 것을 의미한다(기존 블록의 1MB 공간을 차지하지 않음). 대신 블록의 끝부분에 위트니스 데이터를 위한 별도 공간이 생성된다. 이는 임의의 데이터 전송을 지원하며 할인된 "블록 웨이트(block weight)"를 갖춰 많은 데이터를 비트코인 블록 크기 제한 내에 유지함으로써 하드포크 없이도 확장을 가능하게 한다.
SegWit(격리 위임)의 도입은 비트코인 네트워크에 두 가지 중대한 변화를 가져왔다:
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서명 데이터는 일반적으로 블록에 저장되는 데이터의 65%를 차지하는데, 이를 주 "기본" 블록에서 제거하고 별도의 블록에 저장함으로써 각 기본 블록에 더 많은 트랜잭션을 수용할 수 있게 되었다.
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SegWit은 또한 "블록 웨이트"를 도입하여 기술적으로 비트코인 블록 크기를 1MB에서 4MB로 확장하였으며, 이는 3MB의 서명 데이터와 1MB의 트랜잭션 데이터로 구성된다.
Segwit & Taproot 대 Drivechain
간단히 말해 Segwit과 Taproot는 블록 데이터와 서명 방식의 변경을 통해 UTXO 또는 블록에 더 다양한 데이터를 기록할 수 있게 하고, 이를 통해 오프체인 작업을 통해 특정 기능을 구현함으로써 비트코인 네트워크가 보다 복잡한 계약을 수행할 수 있는 능력을 어느 정도 강화한다.
그러나 부정할 수 없는 사실은 비트코인의 기능은 기본적인 Script의 제약을 받으며, 블록 크기와 블록 생성 시간 요인으로 인해 확장성 잠재력이 매우 제한적이라는 점이다.
Ordinals가 유행하던 시기에 우리는 이미 이 문제를 목격했다. 막대한 BRC20 트랜잭션이 비트코인 네트워크를 과도하게 혼잡하게 만들었고, 거래 수수료는 한 건당 수백 달러까지 치솟아 커뮤니티의 불만을 초래했다.
BitVM이 꿈꾸는 비트코인의 튜링 완전성은 단일 Taproot 주소 스크립트를 최소 프로그래밍 단위로 삼지만, 이는 hashlock, timelock 등 비트코인의 실행 로직 프레임을 벗어날 수 없으며, 저장 조건도 제한된다. 이런 기반 위에서 복잡한 계약을 구현하려면 수많은 주소를 조합해 taptree를 구성해야 하며, 이에 따른 비용도 커지고 속도도 느려진다.
Taproot과 같은 온체인 확장 방식과 비교해, Drivechain의 계층화 및 "오프체인 확장" 방식은 더 큰 가능성을 가지고 있으며 비용도 저렴하다.
같은 방식으로 비트코인 합의 메커니즘을 건드리지 않고, Drivechain은 BIP300에 설계된 6가지 새로운 블록 메시지를 블록에 추가하고, 채굴력 위탁 주소와 BIP-301의 블라인드 머지 마이닝(Blind Merge Mining) 방식을 보조로 사용함으로써 낮은 비용으로 비트코인의 광범위한 사이드체인 확장을 실현할 수 있다. 사이드체인은 비트코인 메인넷의 보안성을 유지하면서도 자유로운 설계와 높은 확장성을 가질 수 있다. 이론적으로 Drivechain이 가져올 수 있는 가능성은 무한하다.
논리적으로 보면 Taproot Asset도 동일한 접근법이다. 자산은 비트코인 메인넷에 있지만 거래는 라이트닝 네트워크에서 이루어진다. 실제로 이들 모두 Drivechain을 활용해 Drivechain 아키텍처 내의 사이드체인이 될 수 있으며, 거래 및 송금 외에도 더 다양한 기능을 구현할 수 있다. Layer 2 Labs 팀 자체도 이미 7개의 Drivechain 사이드체인 구축을 추진하고 있으며, RSK 등의 사이드체인들도 Drivechain 활성화 후 Drivechain 체계로 전환할 의향을 표명하고 있다.
POW 합의 방식의 발명자이자 Blockstream 창립자인 Adam Back은 Layer 2 Labs의 트위터 스페이스에서 다음과 같이 말했다. "1층(Layer 1)에 새로운 기능과 확장성을 도입할 수 있다면, 비트코인은 어느 정도 고정화될 수 있고, 동시에 2층(Layer 2)에서 혁신을 계속할 수 있다. 비트코인은 더 빠른 혁신과 새로운 기능 채택을 위해 확장성과 모듈화가 필요하다. 라이트닝 네트워크와 같은 기술이 이미 도움이 되고 있지만, 확장성과 사용자 요구 해결 측면에서는 더 많은 작업이 필요하다. 사용자에게 더 나은 선택지를 제공하기 위한 기술적 해결책이 필요하다. 예를 들어 사이드체인이나 드라이브체인에서 실제 UTXO에 접근하는 것과 같은 방법 말이다. 비트코인의 채택이 빠르게 증가할 수 있음을 인식하고 있으며, 기술이 증가하는 수요를 따라잡도록 적응해야 한다. Drivechain의 성과를 매우 기대하고 있다."
Adam Back의 관점에서 보면, Taproot는 1층의 새로운 기능과 확장이고, Drivechain은 2층의 혁신 방식이다. BIP300은 비트코인 코어 개발자 Luke-jr에 의해 공식 PR이 제출되었다.
비트코인은 보안을 최우선으로 하는 암호화폐이자 프로그래밍 가능한 소프트웨어 애플리케이션이다. BTC 커뮤니티의 탐색은 유연하며, 장기간의 혁신 정체 이후 僅僅 블록 공간을 약간 열고 더 많은 데이터 유형을 지원하는 것만으로도 커뮤니티의 적극적인 시도와 시장의 높은 관심을 불러일으켰다. 더 큰 잠재력을 가진 미래를 생각한다면, 비트코인이 세계를 어떻게 휩쓸게 될지 예측할 수 있다.
비트코인의 지지자로서 Layer 2 Labs는 이러한 날이 오기를 진심으로 기대하며, 비트코인 생태계 개발자들과 긴밀히 협력해 비트코인의 대규모 채택을 실현하고자 한다.
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LayerTwo Labs
