비트코인 생태계가 왜 이더리움 생태계를 넘어서게 될 것이라고 말하는가?
작성: Web3CN
서론
비트코인 생태계는 레이어1 위에 구축되는 것이 아니다. 비트코인 블록체인은 본래 튜링 완전성이 아니며, 비트코인의 극도로 간소한 UTXO와 제한된 블록 공간으로는 복잡한 데이터와 연산을 처리할 수 없다. 따라서 비트코인이 생태계를 발전시키기 위해서는 반드시 레이어2가 필요하며, 또한 완전히 탈중앙화된 비트코인 레이어2가 요구된다. 지난 15년간 비트코인은 여러 차례 중대한 업그레이드를 통해 많은 기술적 혁신을 이루어냈지만, 이 모든 것은 오랫동안 사람들의 무관심 속에 묻혀왔다. 그래서 대부분의 사람들은 비트코인 생태계가 대규모 애플리케이션을 지원하는 완전히 탈중앙화된 레이어2를 만들 수 없다고 생각한다. 이는 비트코인의 발전에 대한 이해 부족과 레이어2의 본질에 대한 몰이해에서 비롯된 오만과 편견이다.
사람들의 성장을 가로막는 가장 큰 장애물은 바로 오만과 편견이다. 나는 독자 여러분께 진심으로 조언한다. 오만을 내려놓고 공심(空杯)의 자세로 배우며 인식을 바로잡기를 바란다. 이 글을 통해 탈중앙화된 비트코인 레이어2의 정당성을 밝히고자 한다.
일, 레이어2란 무엇인가? 레이어2의 본질은 무엇인가?
레이어2라는 개념은 이더리움 생태계를 통해 널리 알려졌지만, 원조는 이더리움이 아니라 비트코인에서 비롯되었다.
비트코인 0.1 버전 코드에는 나카모토 사토시가 남긴 초기 버전의 코드가 보존되어 있다. 이 코드는 채굴자가 거래를 패키징하여 확인하기 전에 사용자가 거래를 업데이트할 수 있도록 지원한다. 한 사용자의 잔액이 증가하면 다른 사용자의 잔액이 그만큼 감소하며, 사용자가 거래를 완료한 후에는 최종 결과 하나만 메인체인 네트워크에 전송하고 지불 채널을 종료할 수 있다. 이러한 '지불 채널'을 기반으로 개발된 것이 바로 라이트닝 네트워크이며, 라이트닝 네트워크는 비트코인 최초의 레이어2이자 암호화폐 세계에서 최초로 실현 가능했던 레이어2다.
따라서 우리가 레이어2란 무엇인지 논할 때, 단지 이더리움 레이어2를 유일한 기준으로 삼아서는 안 되며(사실 이더리움 레이어2 역시 최근 2년간의 발전을 통해 roullp 설계 방향의 실현 가능성을 겨우 확립했을 뿐이다), 오히려 현상 너머 본질을 꿰뚫어야 하며, 레이어2의 본질이 무엇인지 깊이 이해해야 한다. 그래야 비로소 실현 가능한 레이어2를 설계할 수 있다.
비트코인 레이어2든 이더리움 레이어2든, 그 탄생 배경은 모두 레이어1 메인넷이 더 복잡하고 고성능의 애플리케이션 시나리오를 실현하지 못할 때, 레이어1 자산을 레이어2로 옮겨서 구현하려는 데 있다. 이더리움은 레이어2를 통해 성능을 확장하고자 하며, 비트코인은 오히려 더욱 절박하게 레이어2를 필요로 한다. 예를 들어 BTC는 라이트닝 네트워크를 통해 빠르고 효율적인 결제 시나리오를 실현할 수 있으며, ETH는 Arbitrum으로 넘어가 더 빠른 속도, 낮은 가스비, 더 복잡한 스마트 계약 환경을 이용할 수 있다.
따라서 비트코인 레이어2든 이더리움 레이어2든 그 본질은 동일하다. 즉, 레이어1 메인넷 자산이 레이어2로 넘어가 더 복잡하고 고성능의 애플리케이션 시나리오를 실현하는 것이다. 즉, 레이어2의 본질은 탈중앙화된 크로스체인 솔루션 + 신뢰 없이도 작동하는 고성능 2단계 네트워크라는 것이다.
그렇다면 비트코인 레이어2든 이더리움 레이어2든 설계 시 다음과 같은 기본 원칙을 따라야 한다:
1. 레이어1 자산이 신뢰 없이 레이어2로 이동할 수 있어야 하며, 이것이 가장 중요한 첫 번째 단계다.
2. 레이어2 네트워크의 원장은 반드시 안전하고 신뢰할 수 있어야 한다.
위 두 조건을 동시에 만족해야 비로소 실용 가능하고 완전히 탈중앙화된 레이어2라고 할 수 있다.
이, 비트코인 레이어2와 이더리움 레이어2의 설계 상 차이점과 공통점
우리는 레이어2의 본질과 설계 기본 원칙을 명확히 했으므로 이제 비트코인 레이어2와 이더리움 레이어2의 실제 설계에서 어떤 차이점과 공통점이 있는지 살펴보자.
1. 레이어1 자산이 신뢰 없이 레이어2로 이동할 수 있어야 한다
이더리움 레이어1과 레이어2 간의 크로스체인 방식: 레이어2 운영진이 이더리움 메인넷에 자산을 위탁 관리하는 스마트 컨트랙트를 먼저 배포한다. 사용자가 이더리움 메인넷에서 ETH를 레이어2로 이동할 때, 해당 ETH는 스마트 컨트랙트에 잠금 처리되고, 레이어2 네트워크에서는 1:1로 새로운 ETH가 생성된다. 사용자가 다시 메인넷으로 돌아가는 지시를 내릴 경우, 레이어2의 ETH는 소각되며 동시에 레이어1의 스마트 컨트랙트가 트리거되어 ETH를 사용자에게 해제한다. 이것이 이더리움 레이어1과 레이어2 간의 크로스체인 구현 방식이며, 이더리움의 스마트 컨트랙트와 레이어1·레이어2 네트워크 간 통신을 통해 신뢰 없는 구조를 실현한다.
그렇다면 비트코인 레이어2는 어떻게 신뢰 없는 BTC 크로스체인을 실현할 수 있을까?
2021년 비트코인 탭루트(Taproot) 업그레이드 이전에는 완전히 탈중앙화된 BTC 크로스체인을 실현할 수 없었지만, 탭루트 업그레이드로 도입된 Schnorr 서명과 MAST 컨트랙트를 통해 완전히 탈중앙화된 비트코인 크로스체인이 현실이 되었다.
Schnorr 서명은 타원 곡선 서명보다 비트코인에 더 적합한 서명 알고리즘이다. 사실 이더리움도 이 서명을 도입하고자 했으나, 서명 알고리즘 업그레이드가 이더리움 계정 시스템 등 복잡한 문제들과 얽혀 있기 때문에 아직까지 Schnorr 서명으로 전환하지 못했다. Schnorr 서명의 핵심 특징은 서명 집약(aggregation)으로, 1000개의 비트코인 주소가 동일한 자산을 관리하면서 하나의 서명으로 처리할 수 있다. 이는 서명의 익명성뿐 아니라 다중 서명으로 인한 데이터 과잉 문제를 완전히 해결하며, 기존 비트코인의 최대 15중 다중 서명 제한을 넘어서 완전히 탈중앙화된 서명 관리를 실현할 수 있다.
MAST 컨트랙트(Merkle Abstract Syntax Tree)는 복잡한 잠금 스크립트를 머클 트리로 암호화하는 것으로, 각 리프 노드는 서로 겹치지 않는 일련의 스크립트들이다. 자금을 사용할 때는 관련 스크립트와 그 스크립트에서 머클 트리 루트까지의 경로만 공개하면 된다.
간단히 말해 MAST 컨트랙트는 VM(가상머신)과 유사한 기능(스마트 컨트랙트 기능)을 제공하며, 명령어를 통해 미리 정의된 작업을 실행할 수 있다. 예를 들어 MAST 컨트랙트와 Schnorr 서명을 결합하면, 탈중앙화된 자산 관리에 참여하는 1000개 노드가 MAST 컨트랙트를 트리거해 자동으로 서명하도록 하여, 계약에 명시된 규칙에 따라 비트코인 입출금 및 사용을 지능적으로 수행할 수 있다. 여기에는 어떠한 인간의 개입도 없으며, 전적으로 컨트랙트에 의해 실행되어 비트코인의 탈중앙화 관리가 실현된다. 자세한 내용은 BEVM 백서를 참조: https://github.com/btclayer2/BEVM-white-paper
BTC 레이어2 프로젝트 BEVM을 예로 들어, 진정한 BTC 레이어2가 어떻게 완전히 탈중앙화된 크로스체인을 실현하는지 살펴보자.
사용자가 비트코인 메인넷의 BTC를 BEVM으로 이동할 때, 해당 BTC는 1000개 노드가 공동 관리하는 컨트랙트 주소로 들어가며, 동시에 BEVM(즉 BTC 레이어2 네트워크)에서 1:1 비율로 새로운 BTC가 생성된다. 사용자가 BEVM에서 BTC를 메인넷으로 되돌리겠다는 지시를 내릴 경우, BEVM 네트워크 노드들이 MAST 컨트랙트를 트리거하여, 자산을 관리하는 1000개 노드들이 사전 규정된 규칙에 따라 자동으로 서명을 진행해 BTC를 사용자 주소로 반환한다. 이 전체 과정은 완전한 탈중앙화와 신뢰 없는 구조를 실현한다.
위 내용에서 알 수 있듯이, 탭루트 업그레이드로 도입된 MAST 컨트랙트와 Schnorr 서명의 조합을 통해 비트코인도 이더리움 레이어2처럼 완전히 신뢰 없는 크로스체인을 실현할 수 있으며, 이것이 완전히 탈중앙화된 BTC 레이어2를 구현하는 가장 중요한 첫 번째 단계다.
2. 레이어2 네트워크의 원장은 반드시 안전하고 신뢰할 수 있어야 한다
이더리움 레이어2의 원장은 정렬기(sequencer)가 관리하며, 거래 처리 시 일반적으로 10:1의 비율로 레이어2 원장을 롤업(rollup)한 후 이더리움 메인넷에 패키징하여 업로드하고, 이더리움 노드가 이를 검증한다. 그러나 이더리움 레이어2의 정렬기(레이어2 네트워크 운영 노드로, 일반적으로 단일 노드)는 완전히 중심화되어 있으며, 모두 레이어2 운영진이 직접 운영하고 통제한다. 이렇게 중심화된 설계가 어떻게 사용자의 신뢰를 얻을 수 있을까? 주요 방법은 레이어2 원장을 롤업하여 이더리움 메인넷에 업로드하고 채굴자 노드가 검증하게 하는 것이다. 만약 사용자가 원장을 신뢰하지 않는다면 오프체인으로 증거를 제출해 검증할 수 있다. 그래서 Op-Rollup은 '낙관적 증명(optimistic proof)'이라고 불리는데, 운영진이 악의를 가지지 않을 것이라는 낙관적 가정을 기반으로 하며, 만약 악의적인 행위가 발생하면 증거 제출을 통해 드러낼 수 있다는 것이다. 이러한 설계 조합은 기본적으로 레이어2 원장의 신뢰성을 보장하지만, 동시에 이더리움 레이어2 상의 ETH 자산이 검열에 취약하며 외부 세력에 의해 강제 동결될 수 있다는 문제를 초래한다. 왜냐하면 ETH 레이어2 정렬기는 운영진이 직접 운영하는 단일 노드이기 때문에 중심화 통제가 가능하기 때문이다. 이는 결국 ETH 레이어2 자산 규모에 한계를 초래한다. 많은 대규모 자금이 검열 저항성 부족 문제로 인해 진입을 꺼릴 것이기 때문이다. 만약 당신이 10만 개의 ETH를 가지고 있다면, 검열에 취약한 이더리움 레이어2에 이런 자산을 옮기겠는가?
또한 여기서 파생된 사용자 친화적이지 않은 두 가지 문제가 있다:
a. Op-Rollup은 7일간의 증거 제출 기간이 존재하므로, 사용자가 ETH를 레이어2에서 이더리움 메인넷으로 돌려받을 때 최소한 7일의 증거 제출 기간을 기다려야 한다.
b. ETH 레이어2의 정렬기가 운영진의 단일 노드에 의해 완전히 통제되기 때문에, 레이어2의 크로스체인 및 거래 수수료는 운영진이 독점적으로 수익을 가져간다(Base, ZKsync 등의 ETH 레이어2는 매월 정렬기 수익이 500만 달러를 초과하며, 최고점에선 1000만 달러 이상임). 반면 레이어2 사용자는 이러한 네트워크 성장의 혜택을 공유할 수 없다.
그렇다면 비트코인 레이어2는 어떻게 원장 신뢰성을 확보할 수 있을까?
여전히 BEVM을 예로 들면, 앞서 언급했듯 BEVM은 MAST 컨트랙트와 Schnorr 서명의 조합을 통해 비트코인의 탈중앙화 크로스체인을 실현한다. 그리고 레이어2와 레이어1 간 실시간 통신을 위해 BEVM 네트워크는 비트코인 라이트 노드로 완전히 구동된다. 따라서 BEVM은 1000개의 비트코인 라이트 노드로 구성된 신뢰 가능한 네트워크다.
레이어2 원장의 절대적 보안을 보장하고 네트워크 노드의 악의적 행위를 방지하기 위해 BEVM은 비트코인 네트워크의 경제학적 게임 이론 메커니즘을 참고한다. BEVM은 비트코인을 위탁 관리하는 노드와 레이어2 네트워크를 운영하는 노드를 일체화시켰다. 즉, 자산을 담보로 레이어2 네트워크를 운영하는 노드가 곧 BTC 자산을 위탁 관리하는 노드이기도 하다. 또한 BEVM은 완전히 경제학 기반의 자동화된 동적 담보 메커니즘을 설계하여, BEVM 레이어2 노드가 담보로 제공한 BTC/메인넷 토큰의 총 가치가 항상 위탁 자산 가치를 초과하도록 보장함으로써, 경제학적 게임 이론을 통해 레이어2 네트워크 노드가 악의적 행위를 할 유인이 없도록 하여, 레이어2 원장의 절대적인 안전성과 신뢰성을 보장한다.
이 외에도 BEVM의 설계는 이더리움 레이어2가 갖추지 못한 두 가지 이점을 제공한다:
a. BEVM 네트워크 노드는 완전히 탈중앙화되어 있으며 특정 프로젝트팀의 통제를 받지 않으므로, BTC는 BEVM이라는 레이어2 상에서 검열에 저항하며 어떤 세력도 동결할 수 없고, 언제든지 비트코인 메인넷과 자유롭게 왕복할 수 있다. 따라서 대규모 자금의 신뢰 문제를 해결할 수 있다.
b. BEVM 네트워크는 탈중앙화된 노드들에 의해 운영되므로, 발생하는 크로스체인 및 네트워크 수수료는 노드와 사용자가 공유하며, 운영진이 독점하지 않는다.
삼, 비트코인 레이어2의 올바른 길
앞선 비교를 통해 비트코인 레이어2와 이더리움 레이어2의 차이점과 공통점을 명확히 알 수 있었다. 비트코인과 이더리움의 본질적 차이로 인해, 비트코인 레이어2를 설계할 때 이더리움 레이어2 모델을 그대로 베끼는 것은 불가능하다. 레이어2의 본질을 꿰뚫고 비트코인의 특성에 맞춰야만 비트코인 레이어2의 올바른 길을 걸을 수 있다.
비트코인 레이어2의 올바른 설계 방향:
1. 비트코인 레이어1은 본래 튜링 완전성이 아니며, 극도로 간소한 UTXO 설계와 제한된 블록 공간으로는 복잡한 데이터와 프로그램의 연산을 검증할 수 없다. 따라서 클라이언트 검증을 시도하거나 제한된 UTXO 및 블록 공간 내에서 개량안을 마련하려는 것은 불가능하다. 이러한 방향은 구현 방식 자체가 극도로 복잡할 뿐 아니라, 비트코인 레이어1의 제한된 확장 공간 안에서 개선을 시도하는 것은 최대한 자산 발행 정도만 지원할 수 있을 뿐, 고성능 레이어2를 확장하는 방향으로는 절대 성공할 수 없다. 유일하게 올바른 방향은 BTC를 탈중앙화된 방식으로 레이어2로 옮겨 더 복잡하고 고성능의 시나리오를 확장하는 것이다.
2. 반드시 비트코인의 탈중앙화된 레이어2 크로스체인 문제를 해결해야 하며, 이것이 모든 기반의 기반이다. 기존의 Hash 시간 잠금, 연결(hooking), 래핑(wrapping), 다중 서명 등 전통적인 비트코인 크로스체인 방식은 사용자 신뢰를 얻기 어렵다. 2021년 비트코인 탭루트 업그레이드로 도입된 MAST 컨트랙트와 Schnorr 서명의 기술 조합은 비트코인 탈중앙화 크로스체인 문제를 해결할 수 있으며, 비트코인 레이어2가 탐구해야 할 매우 가치 있는 방향이다.
3. 레이어2 원장의 안전성과 신뢰성을 보장하는 점에서 절대 이더리움 레이어2 모델을 그대로 따라해서는 안 된다. roullp 방식으로 BTC 레이어2 원장을 압축해 비트코인 체인에 업로드하여 검증하려는 시도는 불가능하다. 왜냐하면 비트코인 블록체인은 OP 또는 ZKP 검증을 지원하지 않으며, 채굴자는 레이어2 원장 검증에 참여하지 않기 때문이다. 이러한 원장을 비트코인 체인에 저장하는 것은 단순한 증거 보관일 뿐이며 아무런 의미가 없다. 레이어2 원장의 보안을 보장하기 위해서는 비트코인의 경제학적 게임 이론 메커니즘을 참고하여, 경제학과 게임 이론 차원에서 노드의 동적 담보 메커니즘을 설계함으로써 레이어2 네트워크 노드가 악의적 행위를 할 유인이 없도록 해야 하며, 이를 통해 레이어2 원장의 보안을 확보해야 한다.
4. 우리는 미래에 비트코인이 다시 BIP 수준의 업그레이드를 통해 OP 또는 ZKP 검증을 네트워크 차원에서 지원하고, 비트코인 채굴기가 ZKP 연산을 수행할 수 있기를 기대한다. 그때 비로소 ZK-rollup이 비트코인 네트워크에 진입할 수 있으며, 비트코인 레이어2는 궁극적인 솔루션을 실현할 수 있다. 그러나 이것은 아마도 앞으로 5~10년 후에나 가능할 일이다.
위 분석을 바탕으로 현재 가장 현실적이고 실현 가능한 BTC 레이어2 솔루션은 탭루트 업그레이드로 도입된 MAST 컨트랙트와 Schnorr 서명을 기반으로, 비트코인 라이트 노드의 동적 담보 네트워크를 결합하여 레이어2와 레이어1 간 실시간 통신과 네트워크 보안을 실현함으로써 진정한 탈중앙화된 비트코인 레이어2를 구현하는 것이며, 이것이 바로 BEVM이 이미 실현한 방식이다.
사, 비트코인 레이어2는 반드시 이더리움 레이어2를 능가할 것이며, 비트코인 생태계도 반드시 이더리움 생태계를 능가할 것이다
왜 우리는 비트코인 레이어2가 반드시 이더리움 레이어2를 능가하고, 비트코인 생태계도 반드시 이더리움 생태계를 능가할 것이라고 생각하는가?
우리는 적어도 다음의 몇 가지 이유가 있다고 생각한다:
1. 현재 이미 완전히 탈중앙화된 BTC 레이어2 솔루션이 사용 가능하다. 완전히 탈중앙화된 솔루션이 등장하기 전, 가장 큰 비트코인 래핑 자산은 중심화 기관 Bitgo가 발행한 WBTC였으며, 현재 약 65억 달러 규모다. 완전히 탈중앙화된 솔루션(예: BEVM)이 등장한 후, 이 시장은 5~10배 이상 성장할 것으로 예측되며, 규모는 325억~650억 달러에 달할 수 있다. 이는 현재 ETH 레이어2의 총 TVL 200억 달러를 크게 상회한다(이 데이터는 크로스체인된 ETH와 ETH 레이어2 상의 기타 자산을 포함하며, 실제로 크로스체인된 ETH는 200억 달러에 훨씬 못 미친다).
2. 비트코인은 본래 튜링 완전성이 아니기 때문에, 생태계 발전을 위해 이더리움보다 더 절박하게 레이어2를 필요로 한다. 따라서 앞으로 많은 BTC가 레이어2로 이동하여 다양한 탈중앙화 BTC 애플리케이션을 구축할 것이다. 이는 시장 수요가 결정하는 것이다.
3. 비트코인 레이어2는 이더리움 레이어2보다 더 높은 검열 저항성을 가지며, 특히 대규모 자금을 보유한 사용자들의 신뢰와 선호를 얻기 쉽다.
4. 비트코인의 시가총액은 이더리움의 3배다. 현재 ETH 레이어2의 총 TVL은 약 200억 달러로, 이더리움 시가총액의 약 10%에 해당한다. 동일한 비율을 적용하면, 미래에 BTC의 10%가 비트코인 레이어2로 진입한다면 전체 TVL은 850억 달러에 달하며, 이는 이더리움 레이어2 규모의 3배 이상이다.
결론
우리는 레이어2의 본질을 분석하고, 비트코인 레이어2와 이더리움 레이어2의 설계 차이점을 비교함으로써 비트코인 레이어2의 실현 가능한 구체적 방안을 확인했다. 또한 비트코인 레이어2 설계의 우수성과 비트코인 자체의 규모 및 생태계 발전의 필수적 수요를 바탕으로, 비트코인 레이어2가 반드시 이더리움 레이어2를 능가할 것이라고 추론할 수 있다.
궁극적으로 비트코인 생태계도 반드시 이더리움 생태계를 능가할 것이다.
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