블록체인 기술에서 "스케일링"이라는 용어는 초당 수행되는 트랜잭션 수로 측정되는 시스템의 처리량 증가를 의미합니다. 암호화폐가 일상 생활에서 점점 더 많이 사용됨에 따라 네트워크 보안, 기록 보관 등을 개선하기 위해 블록체인 레이어를 만드는 것이 필요하게 되었습니다. 분산형 생태계의 첫 번째 계층은 블록체인입니다. 반면 레이어 2는 노드 수와 시스템 처리량을 늘리기 위해 레이어 1과 결합된 타사 구성 요소의 통합입니다. 현재 두 번째 레이어 블록체인을 기반으로 하는 많은 솔루션이 구현되고 있습니다. 이러한 솔루션은 스마트 계약을 사용하여 트랜잭션을 자동화합니다.
레이어 XNUMX 블록체인 대 레이어 XNUMX 블록체인
블록체인 기술에는 많은 장점이 있습니다. 보안 수준을 높이고 불필요한 번거로움 없이 거래를 수행하고 기록을 유지할 수 있습니다. 그러나 그 사용이 보편화됨에 따라 여러 가지 문제가 발생합니다. 그러한 문제 중 하나는 확장성입니다.
블록체인에서 탈중앙화 시스템의 각 트랜잭션은 여러 단계를 거쳐야 하며 상당한 컴퓨팅 성능과 시간이 필요합니다. 블록체인의 데이터 처리 능력을 향상시키기 위해 블록체인 개발자는 구조에 XNUMX단계 확장을 구현합니다. 작동 방식에 대해 자세히 알아보겠습니다.
블록체인 확장성이 왜 중요한가요?
"확장성"이라는 단어의 정의는 전문가마다 다릅니다. 그러나 그 핵심에서 블록체인 확장성은 주어진 시간의 총 사용자 수에 관계없이 모든 사용자에게 풍부한 경험을 제공할 수 있는 시스템의 능력을 의미합니다.
"처리량"이라는 용어는 초당 시스템에서 처리하는 트랜잭션 수를 나타냅니다. Visa와 같은 회사/결제 채널이 거의 20개를 처리하는 동안 TPS 전자 결제 네트워크 VisaNet을 사용하여 비트코인 블록체인 3~7 TPS만 수행할 수 있습니다.
처리량의 차이는 충격적일 수 있지만 이에 대한 간단한 설명이 있습니다. Bitcoin은 분산 시스템을 사용하는 반면 VisaNet은 중앙 시스템에서 작동합니다. 전자는 사용자의 개인 정보를 보호하기 위해 더 많은 처리 능력과 시간을 사용합니다. 각 데이터 트랜잭션은 수락, 채광, 노드 네트워크에 의한 배포 및 검증.
암호화폐가 비즈니스 세계에서 없어서는 안될 힘이 될 것으로 예상됨에 따라 블록체인 개발자들은 블록체인의 범위를 확장하기 위해 노력하고 있습니다. 블록체인 레이어를 생성하고 레이어 XNUMX 확장을 최적화하여 처리 시간을 단축하고 TPS를 늘리기를 원합니다.
비트코인의 확장성 투쟁
비트코인은 디지털 화폐를 보내고 받기 위한 단순한 블록체인으로 시작되었습니다. 그러나 처음부터 확장성 문제에 직면해 있어 다음과 같은 질문이 제기되었습니다. 점점 더 많은 사람들이 비트코인을 사용하기 시작하면 어떻게 될까요?
이 시나리오는 네트워크 문제로 생각할 수 있습니다. 각 시스템은 특정 양의 처리량을 가지며 특정 수의 TPS(초당 트랜잭션)만 처리할 수 있습니다. 또한 탈중앙화 시스템의 각 트랜잭션은 검증되어야 하므로 충분한 데이터 저장 공간이 필요합니다.
2021년으로 빨리감. 비트코인의 인기가 높아짐에 따라 프로토콜 오버플로가 발생했습니다. 그 결과 데이터 처리 속도가 떨어졌습니다.
현재 블록체인에 XNUMX차 레이어 기술이 필요한 이유는 무엇입니까?
대답은 간단합니다. 수요 증가와 거래 비용 증가입니다. 이더리움을 예로 들어 설명하겠습니다.
이더리움에는 합의 메커니즘이 있기 때문에 많은 분산 응용 프로그램을 허용합니다. 블록체인 기술에서 합의 메커니즘은 분산된 노드에서 네트워크의 단일 상태에 대한 합의를 허용하는 내결함성 시스템입니다. 이러한 프로토콜은 모든 노드가 트랜잭션에 동의하고 동기화되도록 합니다. 이것은 이더리움 블록체인을 덮어쓰거나 공격하기 매우 어렵게 만듭니다.
이더리움의 안정성과 보안성 덕분에 ICO 열풍이 시작되었고 그 결과 개인들이 블록체인에서 코인을 만들기 시작했습니다. 그 결과 사용자가 유입되고 이더리움에서 이루어지는 트랜잭션 수가 증가했습니다. 시스템이 막히면서 이더리움 네트워크에서 트랜잭션을 처리하는 당사자가 지불하는 트랜잭션 수수료 또는 "가스"가 증가했습니다.
블록체인 네트워크가 막히면 보류 중인 트랜잭션이 메모리 풀에 저장되어 처리 시간이 더 오래 걸립니다. 이 문제를 해결하기 위해 채굴자들은 확인을 위해 가스 가격이 더 높은 거래에 우선순위를 두기 시작했습니다. 이것은 트랜잭션을 완료하는 데 필요한 최소값을 추가로 높입니다.
유가 상승의 악순환은 휘발유 가격이 치솟는 지경에 이르고 모두의 상황을 악화시킵니다. 레이어 XNUMX 확장은 이 문제를 해결하고 거래 비용을 줄이는 것을 목표로 합니다.
XNUMX단계 문제
첫 번째 레이어 네트워크는 분산 시스템의 블록체인입니다. 이러한 네트워크의 두 가지 예는 비트코인과 이더리움입니다.
레이어 XNUMX 확장은 확장성을 보장하기 위해 블록체인의 기반이 되는 프로토콜을 변경합니다. 이러한 솔루션을 사용하면 처리량과 트랜잭션 속도를 높이기 위해 프로토콜 규칙이 변경되어 더 많은 데이터와 사용자를 수용할 수 있습니다.
첫 번째 레벨 스케일링은 다음과 같을 수 있습니다.
- 차단 확인 속도 증가
- 데이터를 포함하는 블록의 용량을 늘립니다.
이러한 확장 솔루션은 함께 네트워크 대역폭을 증가시킵니다. 그러나 Tier 1은 증가하는 블록체인 사용자 수를 따라가지 못하는 것 같습니다. 다음은 시스템의 단점 중 일부입니다.
비효율적인 합의 프로토콜
레이어 1 블록체인은 여전히 오래되고 어색한 작업 증명 합의 메커니즘을 사용합니다.
이 메커니즘은 다른 메커니즘보다 더 안전하지만 속도 때문에 사용이 제한됩니다. 채굴자는 암호화 알고리즘을 풀기 위해 컴퓨팅 파워를 사용해야 합니다. 따라서 일반적으로 더 많은 컴퓨팅 성능과 시간이 필요합니다.
결정
대안적 합의는 스테이크 증거에 사용될 것입니다. 에테 리엄 2.0. 이 합의 메커니즘은 네트워크 참여자의 제공에 따라 새로운 트랜잭션 데이터 블록을 확인하므로 프로세스가 더 효율적입니다.
과도한 작업량
사용자 수가 증가함에 따라 첫 번째 계층 블록체인의 워크로드도 증가했습니다. 이로 인해 데이터 처리 속도와 성능이 저하되었습니다.
결정
이 문제에 대한 대규모 솔루션은 샤딩입니다. 간단히 말해서 전단은 트랜잭션을 확인하고 인증하는 작업을 작고 관리 가능한 덩어리로 나눕니다. 이러한 방식으로 더 많은 노드의 처리 능력을 활용하기 위해 워크로드를 네트워크 전체에 분산시킬 수 있습니다.
네트워크는 이러한 조각을 병렬로 처리하기 때문에 여러 트랜잭션의 직렬 처리가 동시에 발생할 수 있습니다.
레이어 2 확장 솔루션
레이어 2 블록체인은 효율성을 높이기 위해 "네이티브" 수준에서 작동합니다. 트랜잭션을 효과적으로 오프로드함으로써 레이어 2는 레이어 1 블록체인의 트랜잭션 부하 일부를 인계받아 다른 시스템 아키텍처로 전송합니다.
그런 다음 레이어 2 블록체인은 로드를 처리하고 결과의 최종 처리를 위해 데이터를 레이어 1로 전달합니다. 대부분의 데이터 처리 부하가 이 인접 지원 아키텍처로 전송되기 때문에 네트워크 정체가 감소합니다. Tier 1 블록체인은 과부하가 덜 걸릴 뿐만 아니라 확장성이 높아집니다.
XNUMX단계 블록체인의 예로는 네트워크가 있습니다. 번개 네트워크 두 번째 수준에서 확장 가능한 비트코인은 비트코인의 로드를 동시에 수용하고 이에 보고합니다. 결과적으로 라이트닝 네트워크는 비트코인 블록체인의 데이터 처리 속도를 높입니다. 또한 라이트닝 네트워크는 레이어 XNUMX 비트코인 블록체인에 스마트 계약을 제공합니다.
다음은 몇 가지 다른 두 번째 수준 확장 솔루션입니다.
중첩 블록체인(플라즈마)
중첩된 XNUMX단계 블록체인은 다른 블록체인 위에서 실행됩니다. 본질적으로 첫 번째 수준의 블록체인은 매개변수를 설정하고 두 번째 수준의 중첩된 블록체인은 프로세스를 실행합니다.
하나의 메인 블록체인에 여러 블록체인 레이어가 있을 수 있습니다. 일반적인 회사 구조와 같다고 생각하십시오. 한 사람(예: 관리자)이 모든 작업을 수행하는 대신 관리자가 작업을 완료하는 즉시 관리자에게 보고하는 부하 직원에게 작업을 할당합니다. 따라서 관리자의 부하가 줄어들고 확장성이 향상됩니다.
예를 들어 OMG Plasma 프로젝트는 레이어 XNUMX 프로토콜 이더리움의 레이어 XNUMX 블록체인 역할을 하여 더 저렴하고 빠른 거래를 가능하게 합니다.
상태 채널
상태 채널은 블록체인 참가자 간의 양방향 통신을 허용합니다. 동시에 참가자는 채굴자와 같은 제XNUMX자가 프로세스에 관여하지 않기 때문에 대기 시간을 줄일 수 있습니다.
다음은 작동 방식입니다.
- 스마트 계약 프레임워크 내에서 참가자는 사전에 기본 계층의 일부를 차단하는 데 동의합니다.
- 그런 다음 서로 직접 상호 작용할 수 있으므로 광부를 포함할 필요가 없습니다.
- 전체 트랜잭션 세트를 수행한 후 채널의 최종 상태를 블록체인에 추가합니다.
이더리움의 라이덴 네트워크와 비트코인의 라이트닝 네트워크는 모두 상태 채널의 예입니다. 라이트닝 네트워크를 통해 참가자는 일정 기간 동안 여러 소액 거래를 수행할 수 있습니다. 동시에 Raiden은 참가자가 개인 채널을 통해 스마트 계약을 실행할 수 있도록 합니다.
라이트닝 네트워크와 같은 정부 채널도 참가자만 거래를 알고 있기 때문에 완전히 안전합니다. 반면, 첫 번째 계층인 이더리움 블록체인은 공개적으로 검증 가능한 원장에 모든 거래를 기록합니다.
사이드체인
라이트닝 네트워크 및 스마트 계약과 같은 정부 채널과 함께 사이드체인은 레이어 XNUMX 블록체인 기술을 확장하기 위한 솔루션이기도 합니다. 사이드체인은 많은 수의 트랜잭션을 용이하게 하는 트랜잭션 체인입니다. 기본 레이어와 독립적인 합의 메커니즘이 있습니다. 이 메커니즘을 최적화하여 확장성과 처리 속도를 개선할 수 있습니다. 이 상황에서 메인체인은 거래 기록을 확인하고 보안을 유지하며 분쟁을 해결해야 합니다.
사이드체인은 모든 거래를 원장에 공개적으로 기록한다는 점에서 공개 채널과 다릅니다. 또한 사이드체인에서 보안 침해가 발생하더라도 다른 사이드체인이나 기본 메인체인 자체에는 영향을 미치지 않습니다.
롤 업
롤업은 레이어 XNUMX 블록체인 외부에서 트랜잭션을 실행하고 트랜잭션 데이터를 호스팅하는 레이어 XNUMX 블록체인 확장 솔루션입니다. 데이터가 기본 레이어에 있으므로 첫 번째 레이어에서 롤업을 보호할 수 있습니다.
롤업에는 두 가지 다른 보안 모델:
낙관적 롤업: 그 안에서 트랜잭션은 기본적으로 유효한 것으로 간주됩니다. 따라서 문제가 있는 경우에만 사기 탐지 계산을 수행합니다.
지식이 없는 롤업: 이러한 롤업은 오프체인 계산을 수행합니다. 그 후 유효성 증명을 기본 레이어 또는 메인체인에 전달합니다.
롤업은 트랜잭션 처리량을 높이고 참여를 공개하며 사용자의 가스 요금을 줄이는 데 도움이 됩니다.
레이어 1 및 2 제약 조건
다단계 블록체인에는 여러 가지 장점이 있습니다. 예를 들어 계층 1 솔루션의 주요 이점은 개발자가 기본 계층이 변경될 때 기존 아키텍처에 아무것도 추가할 필요가 없다는 것입니다.
한편, 스케일링을 위한 레이어 2 솔루션은 기본 레이어 프로토콜을 변경하지 않습니다. 또한 이러한 솔루션을 사용하면 사용자가 부풀려진 비용을 지불하지 않고도 많은 소액 거래를 수행할 수 있습니다. 거래 수수료 또는 광부를 확인하는 데 시간을 할애하십시오.
그러나 이러한 두 블록체인 레이어에는 모두 고려해야 할 고유한 제한 사항이 있습니다.
기존 프로토콜에 추가
블록체인 레이어의 주요 문제는 기존 프로토콜에 레이어를 추가하는 것입니다. 비트코인과 이더리움의 시장 자본은 수십억 달러입니다. 사용자는 매일 수백만 달러를 거래합니다. 따라서 불필요한 코딩과 실험을 통해 프로세스를 복잡하게 만드는 것은 비용이 많이 들기 때문에 의미가 없습니다.
확장성 트릴레마
이더리움의 창시자 비탈릭 부테린은 블록체인이 세 가지를 저글링할 수 있는 능력을 언급하기 위해 "확장성 트릴레마"라는 용어를 만들었습니다. 유기적 성질:
- Безопасность
- 확장성
- 지방 분권화
트릴레마는 모든 블록체인 기술이 최대 두 가지 속성을 가질 수 있지만 한 번에 세 가지 속성을 모두 가질 수는 없다고 말합니다. 따라서 현재의 블록체인 기술은 항상 기본 속성 중 하나를 타협해야 합니다. 비트코인이 이에 대한 좋은 예입니다. 블록체인은 탈중앙화와 보안을 최적화하는 데 성공했지만, 그 자체의 잘못 없이 확장성을 타협해야 했습니다.
첫 번째 및 두 번째 수준 이후의 미래는 무엇입니까?
확장성은 현재 블록체인 산업에서 암호화폐의 대량 채택이 불가능한 이유 중 하나입니다. 암호화폐에 대한 수요가 증가함에 따라 블록체인 프로토콜을 확장해야 한다는 압박도 커질 것입니다. 블록체인의 두 계층 모두 일정한 제한이 있기 때문에 향후 솔루션은 확장성 트릴레마를 해결할 수 있는 프로토콜을 만드는 것입니다.
합계
위의 병목 현상과 관련하여 1) 확장 문제를 완화하거나 2) 실행 가능한 대안을 찾는 두 가지 옵션이 있습니다. 블록체인 개발자는 이더리움 2.0에서 작동하는 레이어 XNUMX 확장으로 이동할 때 첫 번째 옵션을 선택하고 있습니다.
출판 당시 블록체인 시스템은 아직 개발 중입니다. 미래의 화끈한 질문은 블록체인 계층과 두 번째 계층 확장이 일시적일지 영구적일지 여부입니다. 현재로서는 아무도 확실히 모릅니다.