Fiber 심층 분석: CKB 위에 라이트닝 네트워크를 연결하는 대규모 실험
글: Faust & Nickqiao, Geek Web3
8월 23일, CKB 공식 팀은 CKB 기반의 라이트닝 네트워크 방안인 Fiber Network(광섬유 네트워크)를 발표했다. 이 소식이 전해지자 커뮤니티 내에서 곧바로 큰 화제를 불러일으켰으며, CKB 가격은 하루 만에 약 30% 급등하기도 했다. 이처럼 강한 반향을 일으킨 이유는 라이트닝 네트워크가 본래부터 강력한 스토리텔링 잠재력을 지니고 있기 때문이며, 특히 CKB의 Fiber는 기존 라이트닝 네트워크 대비 많은 개선점을 도입하여 성능과 기능 면에서 진화한 설계를 제시했기 때문이다.
예를 들어, Fiber는 CKB, BTC, 스테이블코인 등 다양한 자산 유형을 기본적으로 지원하며, CKB의 수수료는 BTC보다 훨씬 저렴하고 처리 속도가 빠르므로 사용자 경험(UX) 측면에서 획기적인 개선이 가능하다. 또한 프라이버시와 보안 측면에서도 여러 가지 최적화를 진행하였다.
게다가 Fiber는 BTC 라이트닝 네트워크와 상호 연결이 가능하여 더 큰 P2P 네트워크를 형성할 수 있으며, 최근 오프라인 행사에서 CKB 공식팀은 Fiber와 라이트닝 네트워크에 10만 개의 물리적 노드를 설치해 P2P 결제 네트워크의 완성도와 발전을 촉진하겠다고 밝혔다. 분명히 이는 전례 없는 거대한 비전이다.
만약 CKB 팀의 이러한 비전이 미래에 실현된다면, 이는 라이트닝 네트워크뿐 아니라 CKB 자체 그리고 비트코인 생태계 전체에도 매우 긍정적인 영향을 미칠 것이다. mempool 데이터에 따르면 현재 BTC 라이트닝 네트워크에는 3억 달러 이상의 자금이 배치되어 있으며, 약 1.2만 개의 노드가 존재하고 서로 간 약 5만 개의 결제 채널을 형성하고 있다.
또한 spendmybtc.com에서는 점점 더 많은 상점들이 라이트닝 네트워크를 통한 입출금을 지원하고 있음을 확인할 수 있다. 비트코인의 인정 범위가 점차 확대됨에 따라, 라이트닝 네트워크 및 Fiber 같은 오프체인 결제 시스템의 성장 동력은 더욱 강화될 수밖에 없다.
본고에서는 Fiber의 기술 구조를 체계적으로 해설하고자 한다. 『Geek Web3』는 Fiber의 전체 아키텍처에 대한 리서치 보고서를 작성하게 되었다. CKB 기반의 라이트닝 네트워크 구현 방안인 Fiber는 비트코인 라이트닝 네트워크와 기본 원리는 유사하지만, 세부적인 부분에서 다수의 개선이 이루어졌다.
Fiber의 전체 아키텍처는 크게 네 가지 핵심 구성 요소로 나뉜다: 결제 채널(Payment Channel), WatchTower(감시탑), 다중 경유 라우팅(Multi-hop Routing), 도메인 간 결제(Cross-domain Payment). 먼저 가장 중요한 '결제 채널'에 대해 설명해보겠다.
라이트닝 네트워크와 Fiber의 기반: 결제 채널
결제 채널의 핵심은 거래를 체인상에서 체인외(off-chain)로 이동시키고, 일정 시간 후 최종 상태를 체인상으로 제출하여 '정산'하는 것이다. 거래가 체인 외부에서 즉시 처리되기 때문에 BTC 등의 메인체인 성능 한계에서 벗어날 수 있다.
Alice와 Bob이 공동으로 채널을 개설한다고 가정하자. 우선 두 사람은 체인상에서 다중 서명 계좌를 생성하고, 각각 100 단위의 자금을 예치하여 체인외 채널 내 잔액을 설정한다. 그 후 양측은 채널 내에서 여러 차례 송금을 수행할 수 있으며, 채널 종료 시 최종 잔액을 체인상으로 동기화하고, 다중 서명 계좌를 통해 양측에게 자금을 분배함으로써 정산을 완료한다.
예를 들어 초기에 Alice와 Bob이 각각 100 단위를 보유하고 있었다면, 이후 Alice가 Bob에게 50 단위를 송금하고, 추가로 10 단위를 더 보내며, 다시 Bob이 Alice에게 30 단위를 돌려준다면 최종 잔액은 Alice 70, Bob 130이 된다. 양자의 잔액 합계는 항상 변하지 않는데, 위 이미지의 주판알을 왔다갔다 옮기는 예시가 이를 잘 설명한다.
만약 어느 한쪽이 채널을 종료하면, 최신 잔액(Alice: 70 / Bob: 130)을 체인상으로 동기화하고, 다중 서명 계좌의 200 단위를 해당 잔액에 맞춰 분배함으로써 정산을 마친다. 이 과정은 간단해 보이지만 실제로는 복잡한 시나리오들을 고려해야 한다.
첫째, 상대방이 언제 채널을 종료할지 알 수 없다는 점이다. 앞의 예시에서 Bob은 두 번째 송금 후 혹은 첫 번째 송금 후에도 언제든지 채널을 종료할 수 있으며, 결제 채널은 참여자가 자유롭게 종료할 수 있도록 허용한다. 이를 위해선 언제든 누군가가 채널을 종료할 수 있다고 가정하고, 양측 중 누구라도 최신 잔액을 체인상에 제출하여 정산할 수 있어야 한다.
따라서 '커밋 트랜잭션(Commit Transaction)'이라는 개념이 등장하는데, 커밋 트랜잭션은 채널 내 양측의 최신 잔액을 선언하기 위한 용도로, 매 거래 발생 시마다 새로운 커밋 트랜잭션이 생성된다. 채널을 종료하려면 최신 커밋 트랜잭션을 체인상에 제출하여 다중 서명 계좌로부터 자신이 받을 자금을 인출할 수 있다.
여기서 다음과 같은 결론을 기억하자: 커밋 트랜잭션은 채널 내 잔액의 체인상 정산을 위해 사용되며, 어느 한쪽이라도 최신 커밋 트랜잭션을 체인에 올려 채널을 종료할 수 있다.
그러나 여기서 중요한 악용 시나리오가 하나 존재한다: Bob이 만료된 잔액과 커밋 트랜잭션을 체인상에 제출할 수 있다는 점이다. 예컨대 위 그림에서 Commit Tx3이 생성된 후 Bob의 잔액은 130이지만, Bob이 자신의 이득을 위해 만료된 Commit Tx2를 제출하여 자신의 잔액을 160이라고 주장할 수 있다. 이는 실시간 상태가 아닌데도 불구하고, 이는 전형적인 '이중 지불(Double Spending)' 사례이다.
이러한 이중 지불 시나리오를 방지하기 위해선 적절한 처벌 메커니즘이 필요하며, 바로 이 처벌 방식의 설계가 1:1 결제 채널의 핵심이다. 이를 이해해야 비로소 결제 채널의 본질을 파악할 수 있다. 채널 설계상, 어느 한쪽이 만료된 상태 또는 커밋 트랜잭션을 체인상에 제출하면 원하는 바를 이루지 못할 뿐 아니라, 오히려 상대방에게 모든 자금을 빼앗길 수 있다.
여기서 '비대칭 커밋 트랜잭션(Asymmetric Commit Transaction)'과 '철회 키(Revocation Key)'라는 두 가지 개념이 중요한 역할을 한다. 먼저 비대칭 커밋 트랜잭션에 대해 설명하겠다. 앞선 Commit Tx3 예시를 기반으로 아래는 커밋 트랜잭션의 개념도이다:
이 커밋 트랜잭션은 Bob이 생성한 후, Alice에게 전달하여 스스로 처리하도록 한다. 그림에서 보듯, 이는 다중 서명 계좌의 70 단위를 Alice에게, 130 단위를 Bob에게 주도록 선언하는 비트코인 트랜잭션이지만, 자금 인출 조건이 '비대칭'이다. 즉, Alice의 조건이 더 엄격하며 Bob에게 유리하게 설정되어 있다.
Alice가 Bob이 생성한 커밋 트랜잭션을 받으면, 자신의 서명을 추가해 2/2 다중 서명 조건을 충족시킬 수 있으며, 이후 직접 커밋 트랜잭션을 체인에 제출하여 채널을 종료할 수 있다. 만약 그렇지 않으면 계속해서 채널 내에서 거래를 수행할 수 있다.
여기서 주목할 점은 이 커밋 트랜잭션은 Bob이 주도적으로 생성하였고, 그 조건은 Alice에게 불리하다는 점이다. 따라서 Alice는 이를 수용하거나 거부할 권리만 있을 뿐, 어쩌면 자율성이 부족해 보일 수 있다. 그러나 결제 채널 설계에서는 오직 Alice 본인만이 '자신에게 불리한' 커밋 트랜잭션을 체인상에 제출할 수 있도록 한다. 왜냐하면 커밋 트랜잭션은 2/2 다중 서명이 필요하며, Bob이 로컬에서 생성한 트랜잭션은 자신의 서명만 있고 Alice의 서명은 없기 때문이다.
따라서 Alice는 'Bob의 서명만 받고, 자신의 서명은 그에게 주지 않는' 전략을 취할 수 있다. 이는 불리한 계약서에 당신과 다른 사람이 함께 서명해야 하는 상황에서, 상대방이 먼저 서명한 후 문서를 당신에게 넘겨주고, 당신은 상대방이 자신의 서명을 회수하지 못하게 막는 것과 같다. 계약을 유효하게 만들고 싶다면 서명 후 공개하면 되고, 그렇지 않다면 서명하지 않거나 공개하지 않으면 된다. 앞의 예시에서 Alice가 Bob을 어느 정도 통제할 수 있는 여지를 마련한 셈이다.
이제 핵심 포인트로 넘어가자. 채널 내에서 매번 거래가 발생할 때마다 일련의 커밋 트랜잭션이 생성되며, 이들은 서로 '거울처럼 대칭되는' 두 가지 버전을 갖는다. 아래와 같이 Alice와 Bob은 각각 자신에게 유리한 커밋 트랜잭션을 생성하여 잔액 또는 정산 시 받을 금액을 선언하고, 그 내용을 상대방에게 전달한다.
흥미롭게도, 이 두 커밋 트랜잭션이 선언하는 '정산 시 수령 금액'은 동일하지만, 인출 조건은 다르다. 이것이 바로 앞서 언급한 '비대칭 커밋 트랜잭션'의 근원이다.
앞서 설명했듯이, 모든 커밋 트랜잭션은 2/2 다중 서명을 통해만 유효화될 수 있다. Bob이 로컬에서 생성한 자신에게 유리한 커밋 트랜잭션은 2/2 다중 서명 조건을 충족하지 못하며, 조건을 충족하는 커밋 트랜잭션은 Alice가 보유하고 있으므로 Bob은 이를 제출할 수 없고, 오직 Alice만 제출할 수 있다. 이는 상호 견제 구조를 형성한다. 반대의 경우도 마찬가지이다.
이러한 설계 덕분에 Alice와 Bob은 오직 자신에게 불리한 커밋 트랜잭션만을 주도적으로 제출할 수 있으며, 양측 중 누구든 커밋 트랜잭션을 체인에 제출하여 유효화하면 채널은 종료된다. 이제 처음 언급한 '이중 지불' 시나리오로 돌아가자. 누군가 만료된 커밋 트랜잭션을 체인상에 제출한다면 어떻게 될까?
여기서 '철회 키(Revocation Key)'가 등장한다. 만약 Bob이 만료된 커밋 트랜잭션을 체인상에 제출하면, Alice는 철회 키를 이용해 Bob이 받을 자금을 인출할 수 있다.
아래 그림을 보자. 최신 커밋 트랜잭션이 Commit Tx3이고, Commit Tx2가 만료되었다고 가정하자. 만약 Bob이 만료된 Tx2를 체인에 제출하면, Alice는 Tx2의 철회 키를 활용해 Bob의 자금을 인출할 수 있다 (Alice는 타임락 유효 기간 내에 행동해야 함).
반면 최신 Tx3의 경우에는 Alice가 철회 키를 보유하지 않는다. 오직 미래의 Tx4가 생성된 후에야 Alice는 Tx3의 철회 키를 얻을 수 있다. 이는 공개키 암호학과 UTXO 특성에 의해 결정되며, 본문의 분량상 철회 키의 구현 원리를 깊이 있게 설명하진 않겠다.
결론을 정리하자면: Bob이 만료된 커밋 트랜잭션을 감행해 체인에 올릴 경우, Alice는 철회 키를 통해 Bob의 자금을 몰수할 수 있다. 반대로 Alice가 악용하더라도 Bob은 동일한 방식으로 처벌할 수 있다. 이렇게 하면 1:1 결제 채널은 이중 지불을 효과적으로 방지할 수 있으며, 참가자 모두가 합리적인 행위자라면 감히 악용하지 못하게 된다.
결제 채널 부분에서 Fiber는 비트코인 라이트닝 네트워크 대비 상당한 최적화를 이루었으며, CKB, BTC, RGB++ 스테이블코인 등 다양한 자산 유형의 전송/거래를 기본적으로 지원할 수 있다. 반면 라이트닝 네트워크는 비트코인만 기본 지원하며, Taproot Assets가 출시되더라도 비-BTC 자산은 여전히 기본 지원되지 않고, 간접적으로만 스테이블코인 등을 지원할 수 있다.
이미지 출처: Dapangdun
또한 Fiber는 Layer1 메인체인으로 CKB를 사용하므로 채널 개설 및 종료 시 수수료가 훨씬 저렴하며, BTC 라이트닝 네트워크처럼 사용자에게 큰 수수료 부담을 주지 않는다. 이는 UX 측면에서 명백한 장점이다.
24시간 경비원: WatchTower(감시탑)
앞서 설명한 철회 키에는 한 가지 문제점이 있다. 채널 참여자는 상대방이 만료된 커밋 트랜잭션을 체인에 제출하지 않는지 항상 감시해야 한다. 하지만 누구도 24시간 온라인 상태를 보장할 수 없으며, 당신이 오프라인일 때 상대방이 악행을 저지른다면 어떻게 해야 할까?
이에 대해 Fiber와 비트코인 라이트닝 네트워크 모두 WatchTower(감시탑) 설계를 도입하여 사용자의 체인상 활동을 24시간 모니터링해준다. 만료된 커밋 트랜잭션이 체인에 제출되면 WatchTower가 즉시 대응하여 채널과 자금의 안전을 보장한다.
구체적인 설명은 다음과 같다. 각 만료된 커밋 트랜잭션에 대해 Alice나 Bob은 미리 처벌 트랜잭션을 생성해둘 수 있다 (철회 키를 사용해 만료된 커밋 트랜잭션을 처리하며, 수혜자를 자신으로 지정). 이후 처벌 트랜잭션의 평문을 WatchTower에 전달한다. WatchTower가 누군가 만료된 커밋 트랜잭션을 체인에 제출하는 것을 감지하면, 즉시 처벌 트랜잭션도 체인에 제출하여 정확한 처벌을 실행한다.
Fiber는 채널 참여자의 프라이버시를 보호하기 위해, 사용자가 '만료된 커밋 트랜잭션의 해시값 + 처벌 트랜잭션 평문'만 WatchTower에 전달하도록 한다. 따라서 WatchTower는 처음에는 커밋 트랜잭션의 평문을 알 수 없고 해시값만 알고 있다. 오직 누군가 실제로 만료된 커밋 트랜잭션을 체인에 제출했을 때만 WatchTower는 평문을 확인하고, 바로 뒤이어 처벌 트랜잭션을 체인에 제출한다. 이런 방식으로 누군가 실제로 악행을 저지르지 않는 한, WatchTower는 채널 참여자의 거래 기록을 볼 수 없다(비록 본다 해도 일부 거래만 볼 수 있다).
여기서 Fiber가 비트코인 라이트닝 네트워크 대비 개선된 점을 언급하자. 위와 같은 철회 키 기반 처벌 메커니즘은 'LN-Penalty'라고 알려져 있으며, 비트코인 라이트닝 네트워크의 LN-Penalty는 명백한 단점이 있다: WatchTower가 모든 만료된 커밋 트랜잭션의 해시값과 대응하는 철회 키를 저장해야 하므로 상당한 저장 공간을 차지한다.
이 문제를 해결하기 위해 비트코인 커뮤니티는 2018년 'eltoo'라는 방안을 제안했으나, SIGHASH_ANYPREVOUT 오퍼레이션 코드의 포크 활성화가 필요했다. 아이디어는 만료된 커밋 트랜잭션이 체인에 올라오면 최신 커밋 트랜잭션이 이를 무효화할 수 있도록 하여, 사용자가 최신 커밋 트랜잭션만 저장하면 되게 하는 것이었다. 하지만 SIGHASH_ANYPREVOUT은 아직까지 활성화되지 않아 이 방안은 여전히 현실화되지 못하고 있다.
반면 Fiber는 Daric 프로토콜을 구현하여 철회 키 설계를 수정함으로써, 동일한 철회 키가 여러 개의 만료된 커밋 트랜잭션에 적용되도록 했다. 이를 통해 WatchTower와 사용자 클라이언트의 저장 부담을 크게 줄였다.
네트워크의 교통 시스템: 다중 경유 라우팅과 HTLC/PTLC
지금까지 설명한 결제 채널은 1:1 거래에만 적용 가능하다. 반면 라이트닝 네트워크는 중간 노드를 통해 경유하는 다중 경유(multi-hop) 결제를 지원하여, 직접 채널을 맺지 않은 두 당사자 간에도 송금이 가능하다. 예를 들어 Alice와 Ken은 채널이 없지만, Ken과 Bob, Bob과 Alice 사이에 각각 채널이 있다면 Bob은 중간자로서 Alice와 Ken 사이의 송금을 가능하게 한다. '다중 경유 라우팅'이란 여러 중간자를 통해 송금 경로를 구성하는 것을 의미한다.
다중 경유 라우팅은 네트워크의 유연성과 범위를 확장시켜준다. 다만 발신자는 모든 공용 노드와 채널의 상태를 파악해야 한다. Fiber에서는 모든 공개 채널과 네트워크 구조가 완전히 공개되어 있으며, 어떤 노드라도 다른 노드가 보유한 네트워크 정보를 확인할 수 있다. 라이트닝 네트워크의 전체 네트워크 상태는 끊임없이 변화하므로, Fiber는 다익스트라(Dijkstra) 최단 경로 알고리즘을 사용하여 중간자 수를 최소화하는 최단 경로를 찾아 양측 간 송금 경로를 설정한다.
하지만 여기서 중간 노드의 신뢰 문제를 해결해야 한다. 어떻게 그들이 정직하다고 보장할 수 있을까? 앞선 예시에서 Alice와 Ken 사이에 중간자 Bob이 있는데, Alice가 Ken에게 100 단위를 송금하려 할 때 Bob이 그 돈을 가로챌 수 있다. 이를 방지하기 위한 방법이 필요하며, HTLC와 PTLC가 바로 이러한 문제를 해결한다.
Alice가 Daniel에게 100 단위를 송금하고자 하나, 둘 사이에는 채널이 없다고 가정하자. Alice는 Bob과 Carol이라는 두 중간자를 통해 Daniel에게 송금할 수 있음을 발견한다. 이때 HTLC를 결제 채널로 활용한다. 먼저 Alice가 Daniel에게 요청을 보내면, Daniel은 해시값 r을 Alice에게 제공하지만, Alice는 r에 대응하는 평문 R을 모른다.
이후 Alice는 Bob과의 채널에서 HTLC를 통해 다음과 같은 결제 조건을 설정한다: Alice는 Bob에게 102 단위를 지급하겠지만, Bob은 30분 내에 비밀 키 R을 알려야 하며, 그렇지 않으면 Alice는 돈을 회수한다. 마찬가지로 Bob은 Carol과 HTLC를 생성한다: Bob은 Carol에게 101 단위를 지급하되, Carol은 25분 내에 비밀 키 R을 알려야 하며, 그렇지 않으면 Bob이 돈을 회수한다.
Carol도 동일한 방식으로 Daniel과의 채널에서 HTLC를 생성한다: Carol은 100 단위를 지급하겠지만, Daniel은 20분 내에 R의 평문을 알려야 하며, 그렇지 않으면 돈은 Carol이 회수한다.
Daniel은 Carol이 요구하는 비밀 키 R이 사실 Alice가 원하는 것임을 알고 있다. 왜냐하면 R의 내용에 관심 있는 것은 Alice 외엔 아무도 없기 때문이다. 따라서 Daniel은 Carol과 협력하여 R을 알려주고 100 단위를 받으며, 이를 통해 Alice는 목표를 달성하게 된다.
이후의 과정은 쉽게 예측 가능하다: Carol이 비밀 키 R을 Bob에게 알려주고 101 단위를 받으며, Bob은 R을 Alice에게 알려주고 102 단위를 받는다. 모든 사람의 수익/손실을 살펴보면, Alice는 102 단위를 잃고, Bob과 Carol은 각각 1 단위씩 순이익을 얻으며, Daniel은 100 단위를 얻는다. 여기서 Bob과 Carol이 얻는 1 단위는 Alice로부터 받은 수수료이다.
만약 위 결제 경로 중 누군가 멈추더라도, 예컨대 Carol이 하류의 Bob에게 R을 알려주지 않더라도 Bob은 손해를 보지 않는다: 시간 초과 후 Bob은 HTLC를 철회할 수 있다. Alice의 경우도 마찬가지이다.
그러나 라이트닝 네트워크에도 문제점이 있다: 경로가 너무 길면 안 된다. 경로가 길어지고 중간자가 많아질수록 결제의 신뢰성이 낮아진다. 일부 중간자가 오프라인 상태일 수 있으며, 특정 HTLC를 생성하기에 충분한 잔액이 없을 수도 있다 (앞선 예시에서 각 중간자는 최소 100 단위 이상을 보유해야 함). 따라서 경로에 중간 노드를 추가할수록 오류 발생 가능성이 증가한다.
또한 HTLC는 프라이버시를 유출할 수 있다. 비록 양파 라우팅(Onion Routing)이 어느 정도 프라이버시를 보호할 수 있지만, 각 경유지의 라우팅 정보를 암호화하여, 최초 발신자인 Alice 외에는 각자가 인접한 상하류만 알며 전체 경로는 모른다고 하더라도, 실제로는 HTLC의 연관성을 추론하기 쉬운 편이다. 아래 경로를 전지적 시점에서 살펴보자.
Bob과 Daniel이 동일한 실체가 운영하는 두 노드라고 가정하고, 매일 많은 사람들이 HTLC를 보낸다고 하자. 이들은 Alice와 Carol이 매번 HTLC를 보낼 때마다 요구되는 비밀 키가 항상 동일하며, Daniel과 연결된 하류의 Eve 역시 항상 비밀 키 R의 내용을 알고 있다는 점을 발견한다. 따라서 Daniel과 Bob은 Alice와 Eve 사이에 결제 경로가 존재한다고 추측할 수 있으며, 왜냐하면 항상 동일한 비밀 키와 관련되기 때문이다. 이를 통해 Alice와 Eve 간의 관계를 추론하고 감시할 수 있다.
이에 대해 Fiber는 PTLC를 채택하여 HTLC 기반의 프라이버시를 개선했으며, 결제 경로 내 각 PTLC는 서로 다른 키로 해제되므로, 단순히 PTLC가 요구하는 키를 관찰하더라도 서로의 연관성을 판단할 수 없다. PTLC와 양파 라우팅을 결합함으로써 Fiber는 프라이버시 결제의 이상적인 솔루션이 될 수 있다.
또한 기존 라이트닝 네트워크는 '대체 트랜잭션 순환 공격(replacement cycling attack)'에 취약하여, 결제 경로의 중간자 자산이 도난당할 수 있다. 이 문제의 발견으로 인해 개발자 Antoine Riard마저 라이트닝 네트워크 개발에서 물러났다. 지금까지도 비트코인 라이트닝 네트워크는 이 문제를 근본적으로 해결하지 못해 골칫거리로 남아 있다.
현재 CKB 공식팀은 트랜잭션 풀(Transaction Pool) 수준에서 개선을 통해 Fiber가 이러한 공격 시나리오를 해결할 수 있도록 했다. 대체 트랜잭션 순환 공격 및 그 해결책은 매우 복잡하므로 본문은 더 이상 설명을 확장하지 않겠다. 관심 있는 독자는 BTCStudy의 관련 글과 CKB 공식 자료를 참고하기 바란다.
요약하면, 프라이버시와 보안 측면에서 Fiber는 기존 라이트닝 네트워크 대비 상당한 개선을 이루었다.
Fiber와 비트코인 라이트닝 네트워크 간의 도메인 간 원자 결제
HTLC와 PTLC를 활용하면 Fiber는 비트코인 라이트닝 네트워크와 도메인 간 결제를 수행할 수 있으며, '도메인 간 원자성'을 보장할 수 있다. 즉, 도메인 간 관련 작업들은 전부 성공하거나 전부 실패하며, 일부만 성공하고 일부는 실패하는 상황은 발생하지 않는다.
도메인 간 원자성이 보장되면 도메인 간 결제 자체로 인한 재산 손실이 발생하지 않으므로, Fiber와 비트코인 라이트닝 네트워크를 연결할 수 있다. 예를 들어 Fiber와 라이트닝 네트워크로 구성된 하이브리드 네트워크에서 결제 경로를 설정하여, Fiber 내에서 BTC 라이트닝 네트워크 사용자에게 직접 송금할 수 있으며 (수신 측은 BTC만 가능), Fiber 내에서 CKB 및 RGB++ 자산을 활용해 BTC 라이트닝 네트워크에서 동일 가치의 비트코인을 교환할 수도 있다.
원리를 간단히 설명하자면, Alice가 Fiber 네트워크 내에서 노드를 운영하고, Bob이 비트코인 라이트닝 네트워크에서 노드를 운영한다고 가정하자. Alice가 Bob에게 자금을 송금하고자 한다면, 도메인 간 중계자 Ingrid를 통해 이를 수행할 수 있다. Ingrid는 Fiber와 BTC 라이트닝 네트워크 양쪽에서 각각 노드를 운영하며, 결제 경로의 중간자 역할을 한다.
Bob이 1 BTC를 받기를 원한다면, Alice는 Ingrid와 환율을 협의하여 1 CKB로 1 BTC를 교환할 수 있다. 이후 Alice는 Fiber에서 Ingrid에게 1.1 CKB를 보내고, Ingrid는 BTC 라이트닝 네트워크에서 Bob에게 1 BTC를 보내며, Ingrid는 0.1 CKB를 수수료로 보유한다.
구체적인 작업 방식은 Alice와 Bob이 Ingrid와 각각 결제 경로를 설정하는 것으로, 즉 Alice→Ingrid→Bob 형태이며, HTLC가 사용된다. 이와 유사한 원리는 앞서 설명한 바 있다. Bob이 돈을 받기 위해서는 Ingrid에게 비밀 키 R의 내용을 알려야 한다. Ingrid가 비밀 키 R을 획득하면, Alice가 HTLC에 잠긴 자금을 해제할 수 있다.
주의할 점은, BTC 라이트닝 네트워크와 Fiber 내에서 발생하는 이 두 가지 도메인 간 작업은 원자성을 가지며, 즉 두 HTLC가 모두 해제되어 결제가 성공하거나, 모두 해제되지 않아 결제가 실패하며, Alice가 돈을 보냈는데 Bob이 받지 못하는 상황은 발생하지 않는다.
(사실 중간자 Ingrid가 비밀 키 R을 알고 있음에도 Alice의 HTLC를 해제하지 않을 수 있지만, 이 경우 손해를 보는 것은 중간자 Ingrid이지 사용자 Alice는 아니다. 따라서 Fiber의 설계는 사용자에게 안전하다.)
이 방식은 제3자 신뢰 없이 서로 다른 P2P 네트워크 간 송금을 가능하게 하며, 거의 어떠한 수정도 필요하지 않다.
Fiber가 BTC 라이트닝 네트워크 대비 가지는 기타 장점
앞서 언급했듯이, Fiber는 CKB 원생 자산과 RGB++ 자산(특히 스테이블코인)을 지원하므로 즉시 결제 시나리오에서 큰 잠재력을 가지며, 일상적인 소액 결제 수요에 더 적합하다.
또한 비트코인 라이트닝 네트워크의 주요 골칫거리 중 하나는 유동성 관리 문제이다. 앞서 언급했던 것처럼 결제 채널 내 총 잔액은 고정되어 있으며, 한쪽의 잔액이 바닥나면 상대방에게 송금할 수 없고, 상대방이 먼저 송금해주지 않는 한 자금을 재충전하거나 새 채널을 열어야 한다.
또한 복잡한 다중 경유 네트워크에서 일부 중간 노드의 잔액이 부족해 외부로 송금할 수 없으면, 전체 결제 경로가 실패할 수 있다. 이는 라이트닝 네트워크의 주요 문제점 중 하나이며, 해결책은 효율적인 유동성 주입 방안을 제공하여 대부분의 노드가 언제든지 자금을 주입할 수 있도록 보장하는 것이다.
그러나 BTC 라이트닝 네트워크에서는 유동성 주입, 채널 개설/종료가 모두 BTC 체인상에서 이루어지므로, BTC 네트워크 수수료가 매우 높을 경우 결제 채널의 UX에 부정적인 영향을 준다. 예를 들어 100달러 규모의 채널을 개설하려 하는데, 개설 비용으로 10달러의 수수료가 든다면, 채널 초기화 단계에서 이미 10%의 자금이 소모되는 셈이다. 이는 대부분의 사용자들이 받아들이기 어렵다. 유동성 주입 작업도 마찬가지이다.
이에 대해 Fiber는 매우 뚜렷한 장점을 가지고 있다. 우선 CKB의 TPS는 BTC보다 훨씬 높으며, 수수료는 센트 단위로 낮출 수 있다. 또한 유동성 부족으로 인한 송금 불가 문제를 해결하기 위해 Fiber는 Mercury Layer와 협력하여 유동성 주입 작업을 체인상 작업에서 벗어나게 하는 새로운 솔루션을 도입할 계획이며, UX와 비용 문제를 동시에 해결할 수 있다.
이상으로 Fiber의 전체 기술 아키텍처를 체계적으로 정리하였다. 위 이미지는 Fiber와 비트코인 라이트닝 네트워크의 주요 비교 요약이다. Fiber와 라이트닝 네트워크 자체가 다루는 기술 요소가 너무 방대하고 복잡하여 단일 기사로 모든 측면을 다루기는 어렵다. 앞으로 우리는 라이트닝 네트워크와 Fiber에 관한 시리즈 기사를 연재할 예정이니, 많은 기대 부탁드린다.
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