비트코인 인기 2단계 솔루션 리뷰 (상): 사이드체인과 UTXO+ 클라이언트 검증

2024.04.09

비트코인 인기 2단계 솔루션 리뷰 (상): 사이드체인과 UTXO+ 클라이언트 검증

비트코인 레이어2, 어디가 가장 강할까?

2024.04.09 - 09:35:02

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

비트코인 레이어2, 어디가 가장 강할까?

글: Day

지난해 명문(NFT)의 인기에 힘입어 모두가 이더리움에서 비트코인으로 관심을 돌리기 시작했고, 특히 기관들은 비트코인 생태계 인프라 구축에 수백만에서 수천만 달러를 투자하기 시작했다. 최근에는 BEVM과 BOB 등 비트코인 레이어2(L2) 프로젝트들이 수백만에서 수천만 달러 규모의 펀딩을 완료했으며, 여기에 Nervos의 RGB++ 출시와 Seal 발행까지 더해져 CKB(Cryptographic Knowledge Base, Nervos 네트워크 1단계로 모든 거래 데이터와 스마트 계약을 저장하는 네트워크) 기반 비트코인 L2의 인기가 급상승하고 있다.

오늘은 비트코인 레이어2에 대해 알아보자. 현재 시장에는 다양한 비트코인 L2 솔루션이 존재하는데, 이를 크게 네 가지 카테고리로 나눌 수 있다: 비트코인 사이드체인, UTXO+ 클라이언트 검증, Rollup, 그리고 Taproot 컨센서스 등이다. 본 글은 전후편으로 나누어 오늘은 앞의 두 가지를 먼저 소개한다.

01 비트코인 레이어2의 목표

비트코인은 암호화폐 시장의 선두주자로서, 단순히 비트코인을 보유하기만 해도 한 차례 시세 변동 동안 다른 자산의 95%를 상회하는 수익률을 기록할 수 있다. 그러나 사람들은 여전히现状에 만족하지 못하고 비트코인에 더 많은 기능을 부여하고자 한다. 다른 공개 블록체인들과 비교했을 때, 비트코인은 거래 속도가 느리고, 확인 시간이 길며, 혼잡 시에는 거래 수수료가 비싸고, 스마트 계약 기능이 제한적이어서 복잡한 애플리케이션을 직접 구축하기 어렵다는 문제가 있다.

비트코인 레이어2는 이러한 문제를 해결하기 위해 비트코인 위에 추가적으로 구성된 레이어로, 거래 속도 향상, 비용 절감 및 확장성 증대를 목표로 한다. 이를 위해 체인 외부에서 거래를 처리하고 중간 상태를 보존함으로써 거래 확인 속도를 높이고 수수료를 줄이며 전체 시스템의 용량과 처리량을 개선한다. 레이어2는 비트코인의 성능을 향상시켜 다양한 애플리케이션에 보다 적합하게 만들고자 한다.

02 비트코인 사이드체인

비트코인 사이드체인은 비트코인 메인체인과 연결된 독립적인 블록체인 시스템으로, 일반적으로 양방향 크로스체인 브릿지를 통해 메인체인에 연결된다. 사용자는 비트코인을 메인체인에 잠근 후 사이드체인에서 자유롭게 거래하고 다양한 작업을 수행할 수 있다.

사이드체인을 통해 사용자는 다른 암호화 자산 결제 지원, 상태 기반 스마트 계약, 빠른 정산, 높은 익명성 등 보다 유연하고 다양한 기능을 활용할 수 있다. 그러나 사이드체인은 자체적인 검증 노드 네트워크를 필요로 하므로, 노드 수가 적거나 중심화되는 문제, 비트코인의 보안성을 계승하지 못한다는 등의 리스크를 안고 있다. 다음은 대표적인 사이드체인 프로젝트들이다:

Stacks

Stacks는 비트코인의 스마트 계약 레이어로서 정의되며, 비트코인 시스템에 스마트 계약과 DApp을 도입하는 것을 목표로 한다. 고유한 Proof of Transfer(PoX) 합의 알고리즘을 통해 비트코인 메인체인과 연결된다. Stacks는 개발자가 스마트 계약과 DApp을 구축할 수 있도록 지원하며, 기술 아키텍처상 코어 레이어와 서브넷 선택이 가능하다. 코어 레이어는 높은 탈중앙화를 제공하지만 처리량은 낮고, 반면 서브넷은 탈중앙화 수준은 낮지만 높은 처리량을 실현할 수 있다.

Stacks는 DApp 개발을 위한 Clarity 스마트 계약 언어를 사용하며, 네이카토미 업그레이드를 통해 네트워크 성능을 향상시켰다. 이 업그레이드를 통해 Stacks는 비트코인 거래 정산뿐만 아니라 100% 비트코인 재구성 저항성을 달성하고 블록 생성 속도를 가속화할 수 있게 되었다. 또한 SBTC를 기반으로 한 스테이블코인을 발행하여 DeFi의 조합성을 강화했다. Stacks는 높은 탈중앙화와 확장성을 실현하면서 비트코인 시스템에 스마트 계약 및 DApp 기능을 제공하는 것을 목표로 한다.

Stacks 생태계는 현재까지 약 5년간 발전해왔으나 대부분의 프로젝트는 부진하거나 정체 상태에 있다. 네이카토미 업그레이드는 오랫동안 개발되어 왔으며, 이번 달 말 메인넷에 출시될 예정이다. 토큰 STX는 현재 비트코인 L2 분야에서 선두 주자로, 시가총액이 약 50억 달러에 근접하고 있다.

RSK

RSK(Rootstock)는 스마트 계약을 지원하는 비트코인 L2로 정의되며, 특히 DeFi에 집중하고 있다. RSK는 자체 토큰이 없으며, 거래 수수료 지불을 위해 RBTC를 도입하였고, 금융 포용성의 기반이 되는 것을 목표로 한다.

RSK는 블록 생성을 병합하는 방식을 통해, 즉 비트코인 블록 생성자가 동시에 비트코인과 RSK 블록을 채굴함으로써 비트코인의 보안성을 활용하여 스마트 계약과 거래를 보호한다. 이더리움 가상 머신(EVM)과 호환되므로 개발자는 Solidity를 사용하여 스마트 계약을 작성하고 이더리움 DApp을 RSK로 이식할 수 있다. 또한 RSK는 RIF 네트워크를 구축하여 DeFi, 스토리지, 도메인 서비스, 결제 솔루션 등 다양한 인프라 서비스를 제공함으로써 사용자의 요구를 충족시키고 있다.

현재 RIF 외에는 눈에 띄는 생태계 프로젝트가 없으며, 성능도 다소 낮은 편이다. RSK는 지난달 세 번째 지원 프로그램을 시작하였고, 총 지원 금액은 250만 달러이다.

Liquid Network

Liquid는 Blockstream이 출시한 비트코인 사이드체인 및 거래 정산 네트워크이다. 빠른 정산, 강력한 개인정보 보호 및 디지털 자산 발행 기능을 제공하는 것을 목표로 하며, 주요 고객은 기관 및 자산 발행자로, 비트코인 사이드체인 기반의 자산 발행 및 유통 서비스를 제공하고, 더 빠른 비트코인 거래 및 디지털 자산 토큰화를 촉진한다. Liquid는 간단한 프로토콜, 보안성 및 익명성에 중점을 둔다. 앞서 언급한 RSK와 유사하게 모두 연합 멀티시그(multisig)를 통해 앵커토큰을 발행하지만, 탈중앙화 정도에 차이가 있다. 또한 Liquid는 보안성에 더 중점을 두는 반면, RSK는 사용 편의성에 더 초점을 맞춘다.

Liquid는 기관 중심의 서비스를 제공하는 사이드체인이므로 컨소시엄 체인으로 간주되며, 주로 자산 발행 및 거래에 사용되며, 스마트 계약 기능에는 적합하지 않다.

Lightning Network

라이트닝 네트워크는 비트코인 네트워크 상에서 거래 속도를 높이기 위한 확장 솔루션으로 설계되었지만, 이 네트워크는 스마트 계약을 지원하지 않는다. 두 번째 레이어의 지불 채널을 도입하여 빠르고 저렴한 소액 결제를 실현한다. 라이트닝 네트워크에서는 참가자들이 특별한 지불 채널을 열어 채널 내에서 여러 번의 거래를 수행할 수 있으며, 각 거래를 비트코인 블록체인에 기록할 필요가 없다. 채널 종료 시에만 최종 거래 결과를 비트코인 메인체인에 제출하여 정산한다.

라이트닝 네트워크를 통해 사용자는 비트코인 메인체인의 확인을 기다리지 않고 거의 즉각적인 결제를 할 수 있다. 이를 통해 거래 속도가 크게 향상되고 수수료도 감소한다. 라이트닝 네트워크는 스마트 계약 기술과 멀티시그 기법을 활용하여 참가자 간의 거래 보안을 보장한다.

라이트닝 네트워크의 주요 활용 사례로는 소액 결제 및 게임이 있다. 사용자에게 편리하고 빠르며 저비용의 결제 수단을 제공하며, 개발자들에게는 라이트닝 네트워크 기반 애플리케이션 구축 플랫폼을 제공한다.

4월 3일, Coinbase는 라이트닝 네트워크 결제 솔루션 제공업체 Lightspark와 협력하여 모든 고객에게 비트코인 라이트닝 네트워크를 통합하였다. 현재 라이트닝 네트워크 지불 채널 내 달러 기반 용량은 약 3.2억 달러에 근접하고 있다.

전반적으로 보면, 비트코인 사이드체인이라는 분야는 다소 '오래된' 프로젝트들이 주류를 이루고 있으며, 장기간 운영되었음에도 불구하고 실제 진전은 미진하고, 기술적·실용적 측면에서 다소 뒤처지고 있는 실정이다.

03 UTXO+ 클라이언트 검증

UTXO+ 클라이언트 검증은 비트코인 UTXO 계정 모델의 확장성 솔루션으로, (UTXO: Unspent Transaction Output, 미사용 거래 출력으로 간단히 말하면 아직 사용하지 않은 입금이라고 이해할 수 있음) 비트코인 UTXO 기반으로 오프체인 원장을 계산하고 클라이언트 검증을 통해 원장의 진위를 보장하려는 시도이다. 이 방식은 비트코인 고유의 특성을 유지하면서도 레이어2 원장 공유 및 보안성을 실현하는 것을 목표로 한다.

그러나 실제로 이 방식을 구현하는 것은 매우 어렵다. 비트코인 설계 자체가 복잡한 계산을 지원하지 않기 때문에, UTXO 모델에 추가적인 작업을 통합하는 것은 매우 복잡해진다. 이 방식은 비트코인의 원시성(nativeness)을 강조하지만, 실현 가능성과 실제 운영의 어려움을 간과하고 있을 수 있다.

현재 이 분야의 프로젝트 대부분은 백서 단계에 머물러 있으며 큰 진전을 보이지 않고 있다. 다음은 대표적인 프로젝트들이다:

RGB

RGB는 비트코인 UTXO 모델과 라이트닝 네트워크 기반의 비트코인 L2 솔루션을 구축하려는 목적을 가지고 있다. 각 UTXO에 데이터를 압축하여 패키징하고 클라이언트 검증을 통해 자산 보안을 보장하는 것이 목표이다.

RGB의 설계 개념은 체인 외부의 RGB 거래를 비트코인 거래의 UTXO와 함께 묶는 것이다. RGB 거래의 증명과 자산 소유권을 비트코인 UTXO 안에 봉인함으로써, RGB 자산의 소유권 및 상태를 비트코인 UTXO의 작동 및 통제와 결합한다. 그러나 RGB는 관련 기술 요소들이 실현 난이도가 매우 높아 개발 진행이 더딘 편이다. RGB는 정통적인 해결책으로 평가되지만, 실현의 어려움과 기능 제약으로 인해 개발 속도가 느리다.

RGB++

RGB++ 프로토콜은 Nervos 공동창업자가 올해 초 RGB 프로토콜에서 영감을 받아 제안한 것으로, 기본 아이디어는 RGB와 유사하며, 오프체인에서 계산, 실행 및 거래 검증을 수행한 후 비트코인 체인에서 정산을 진행한다. 차이점은 거래 및 자산 검증 과정에서 다른 접근 방식을 채택했다는 점이다.

Nervos는 비트코인과 동일한 POW+UTXO 구조의 장점을 활용하고, 혁신적인 '동형 매핑(homomorphic mapping)' 기술을 결합하여, RGB 프로토콜의 클라이언트 검증을 CKB로 성공적으로 이전했다. 이를 통해 Nervos는 비트코인과 동일한 수준의 보안성을 유지하면서 RGB 프로토콜의 기능과 유연성을 확장시켰다. 이 과정에서 프라이버시를 크게 희생하지 않으면서도 사용자에게 디지털 자산을 보다 다양하게 사용하고 관리할 수 있는 방법을 제공한다. RGB++는 비트코인의 보안성을 그대로 활용하면서 튜링 완전한 스마트 계약 실행 능력도 확보할 수 있다.

이렇게 CKB는 RGB++ 자산의 실행 레이어이자 DA(Data Availability) 레이어가 되었으며, 단순히 RGB++ 프로토콜만 지원하는 것이 아니라 다른 비트코인 1단계 자산들도 지원할 수 있다. 예를 들어 Runes, Atomicals 등 UTXO 기반 장부 시스템을 사용하는 모든 자산을 지원할 수 있다.

최근 CKB의 인기가 높아짐에 따라 UTXO Stack도 간략히 소개하자면, Nervos 생태 펀드에서 육성한 회사가 개발한 UTXO Stack은 UTXO 모델 기반의 비트코인 L2 발행 플랫폼으로, 개발자가 쉽게 UTXO 아키텍처 기반의 비트코인 L2 체인을 구축할 수 있도록 돕는 것을 목표로 한다. 모듈화된 툴킷을 제공하여 개발자가 자신의 레이어2 체인을 쉽게 만들고 Nervos 생태계에 통합할 수 있도록 한다.

UTXO Stack은 RGB++ 프로토콜을 기본 지원하며, CKB를 데이터 가용성 레이어로 활용하여 비트코인 생태계에 더 많은 사용 사례와 발전 기회를 제공한다. 이러한 아키텍처는 RGB++ 프로토콜과 UTXO Stack이 서로 시너지를 발휘하며 비트코인 생태계 발전에 강력한 기술적 지원을 제공한다.

BitVM

BitVM은 ZeroSync 프로젝트 책임자인 Robin Linus가 제안한 비트코인 가상 머신 개념의 해결책이다. 비트코인의 프로그래밍 가능성을 강화하여 개발자가 비트코인 네트워크에서 복잡한 계약을 실행할 수 있도록 하되, 비트코인의 기본 규칙과 합의 메커니즘을 변경하지 않는 것을 목표로 하고 있으며, 현재 이론 단계에 머물러 있다.

BitVM은 비트코인 네트워크에서 복잡한 계약을 실현하는 방법을 제공하면서도 비트코인의 보안성과 탈중앙화 특성을 유지한다. 새로운 가상 머신 개념과 역할을 도입함으로써 개발자에게 더 많은 프로그래밍 능력과 혁신 공간을 제공한다. 유연성을 높이기 위해 BitVM은 대부분의 계산 과정을 체인 외부에서 수행하고 관련 증명만 체인에 올리는 방식을 사용한다. 핵심 아이디어는 복잡한 스마트 계약을 사기 증명(fraud proof)으로 추상화하고 비트코인 스크립트 상에서 이를 실행하는 것이다. 사용자는 자산 거래에 문제가 발생할 경우 신고를 제기하고 사기 증명을 통해 거래의 진위를 검증할 수 있다.

현재 BitVM의 실제 실현 가능성과 기술적 세부사항은 여전히 논란이 있으며, 추가적인 관찰과 연구가 필요하다.