비트코인 레이어 2 개념에 대해 자세히 알아보기

출처: Biteye

레이어 2에 대해 이야기할 때 대부분의 사람들은 Arbitrum, Zksync, Optimism, StarkWare와 같은 이더의 여러 레이어 2 프로젝트를 생각하지만, 일부 사람들은 레이어 2의 개념이 비트코인 라이트닝 네트워크에서 시작되었고 나중에 Vtalik이 이더에 적용했다고 말합니다. 레이어2 개념이 비트코인 라이트닝 네트워크에서 시작되었고, 이후 브탈릭에 의해 이더리움에 적용되어 한 단계 더 발전했다고 주장하는 분들도 있습니다. 관점이 다를 뿐 이 모든 것이 사실입니다.

레이어 2 개념은 비트코인이나 이더리움에만 국한된 것이 아니라 블록체인 기술에서 기술 확장을 위한 일반적인 방향입니다.

레이어 2는 탈중앙화나 보안(칠판!!!)을 희생하지 않고 확장하는 것을 목표로, 메인넷 위에 구축된 일련의 오프체인 솔루션을 말합니다. 트랜잭션 처리량을 늘리는 것입니다.

BTC 확장에 대한 논의가 계속 진행됨에 따라 다양한 BTC 레이어 2 프로젝트가 등장했으며, 레이어 2는 기술 중심의 블록체인 확장 경로에서 점차 모호한 마케팅 라벨로 바뀌고 있습니다.

이 글에서는 BTC 레이어 2로 분류된 프로젝트에 대한 간략한 기술적 개요를 살펴보겠습니다. 이 과열된 시장에서 기술이 시장에 미치는 영향은 종종 부차적이라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 동시에 저자의 한계로 인해 일부 기술적 견해는 외부 세계와 다를 수 있습니다. 그룹에 참여하여 토론하는 것을 환영합니다.

전문은 투자 조언을 구성하지 않습니다.

01 레이어 2의 오래된 주제와 사이드체인의 차이점은 무엇인가요?

상술한 바와 같이 레이어 2 기술의 목적은 탈중앙화나 보안을 희생하지 않고 메인 네트워크의 용량을 확장하는 것이므로, 좁은 의미의 단일 기술 개념이 아니라 다양한 체계와 구현을 포괄하는 개념입니다.

현재 레이어 2 기술의 가장 일반적인 두 가지 유형은 스테이트 채널과 롤업입니다.

스테이트 채널은 메인 네트워크에서 둘 이상의 당사자 간에 채널을 설정한 다음 채널 내에서 여러 트랜잭션을 수행하며, 채널이 열리거나 닫힐 때만 메인 네트워크에 해당 트랜잭션을 방송하는 방식입니다.

BTC 라이트닝 네트워크는 공식적으로 이 방식을 채택하고 있습니다. 라이트닝 네트워크 채널은 쉽게 말해 다중 서명 주소로 해석할 수 있으며, 밥과 앨리스가 메인 네트워크의 이 채널(주소)에 BTC를 입금한 후 두 당사자는 라이트닝 네트워크를 통해 일상적인 거래를 수행합니다.

이러한 일상적인 거래는 메인 네트워크에서 이루어지지 않으므로 비싼 가스를 절약할 수 있으며, 어느 날 두 당사자가 더 이상 거래하지 않겠다고 생각하면 메인 네트워크에서 인출 명령을 시작할 수 있고, 이 명령의 서명은 BTC 메인 네트워크에 메인 네트워크 외부에서 두 당사자 간의 일련의 거래의 진위를 증명합니다.

이 시점에서 메인넷의 보안 합의가 개입하여 밥과 앨리스의 자금을 정산하고 해제하므로 라이트닝 네트워크에서 발생하는 거래는 BTC 메인넷에서와 동일한 수준의 보안을 갖습니다. 현재 이 시나리오에서 스마트 콘트랙트를 구현한 선례는 없습니다.

롤업이 더 친숙할 수 있는데, 이더의 옵티미스틱 롤업과 영지식 롤업은 모두 이더의 레이어 2 확장으로, 복잡한 실행 및 상태 저장 프로세스를 레이어 2로 옮겨 처리량을 늘리기 위해 설계되었습니다.

쉽게 설명하자면, 메인넷은 레이어 2 원장의 신뢰성을 보장하기 위해 레이어 2가 주기적으로 메인넷에 제출하는 증명을 검증합니다(이 검증 프로세스는 특히 중요합니다).

따라서 메인넷은 레이어 2 원장을 "실시간"으로 제어할 수 있으며, 레이어 2 자금이 메인넷으로 다시 전송될 때 이더리움 메인넷의 보안 합의가 개입하여 메인넷의 레이어 2 대출 계약은 제3자 정보 소스에 의존하지 않고 메인넷의 합의에 의해 생성된 데이터를 기반으로 자금이 대출될 수 있는지 여부를 확인할 수 있습니다.

여기까지 읽으셨다면, 많은 독자분들이 기존 레이어 2가 본질적으로 메인넷과 동일한 보안을 갖춘 크로스체인 브리지라는 사실을 깨닫게 되실 것입니다. 이러한 깨달음을 통해 우리는 사이드체인을 식별할 수 있는 좋은 위치에 있습니다.

사이드체인은 메인 네트워크 외부에 있는 독립적인 블록체인 네트워크(예: BSC)로, 메인 네트워크의 합의가 사이드체인의 크로스체인 행위의 정당성을 확인할 수 없습니다.

사이드체인에 대한 크로스체인 브리지는 메인 네트워크의 자산을 사이드체인에 잠그고 매핑하며, 이후 사이드체인에 매핑된 자산은 트랜잭션 전송과 같은 기능에 사용될 수 있으며, 사이드체인이 메인 네트워크로 반환될 때 메인 네트워크의 크로스체인 브리지 컨트랙트는 사이드체인이 체인을 통해 전송한 자금 해제 메시지 자체의 진위 여부만 확인하고, 사이드체인의 원장을 검증하지 않습니다.

다시 말해 크로스체인 브리지 프로젝트 측이 악의적으로 서명하거나 사이드체인이 직접 가짜 원장을 만들면 메인넷 측이 손해를 보게 되는 것입니다.

L2에 대한 전통적인 정의를 따른다면, 메인 네트워크가 메인 네트워크 외부의 원장을 검증할 수 있는지 여부를 관찰하는 것이 체인이 레이어 2인지 여부를 판단하는 핵심이라는 것을 어렵지 않게 알 수 있습니다.

이를 염두에 두면 BTC보다 늦게 출시된 이더리움이 BTC를 추월하고 레이어 2를 비동기식으로 만들 수 있었던 이유를 설명하는 것은 어렵지 않습니다.

02 BTC 레이어 2의 기술적 어려움 - 검증이것은 우리가 처음 본 것입니다. 검증

BTC 레이어 2의 기술적 어려움을 파악하기 위해서는 BTC 레이어 2의 가능성을 만들어낸 BTC 탭루트 업그레이드를 이해하는 것이 중요합니다.

2018년 비트코인 코어 기여자 그레고리 맥스웰이 처음 제안한 탭루트는 비트코인 프로토콜을 개선한 것으로, 처음에는 비트코인 거래의 프라이버시와 효율성을 높이기 위한 것이었습니다.

탭루트의 핵심 아이디어는 여러 조건의 트랜잭션을 일반 단일 서명 트랜잭션처럼 보이게 하여 체인에서 데이터 호깅과 유출을 줄이고 복잡한 트랜잭션(다중 서명, 시간 잠금)을 단일 비트코인 트랜잭션처럼 실행할 수 있게 하는 것입니다.

탭루트 캔 탭루트 업그레이드는 미래 BTC 레이어 2의 가능성을 창출하는 데 사용되는 두 가지 중요한 기술을 도입합니다.

1) MAST(머클리즈드 추상 구문 트리)

2) 슈노르 서명

MAST는 복잡한 스크립트를 여러 개의 하위 스크립트로 분해하여 머클리즈드 트리 구조로 구성하는 방법으로, 하위 스크립트의 조건이 충족되는 경우에만 해당 하위 스크립트를 공개할 필요가 있습니다. 해당 서브스크립트의 해시값과 콘텐츠가 공개될 필요가 없습니다. 이렇게 하면 공간이 절약되고 유연성이 향상되며 개인정보 보호가 강화됩니다.

슈노르 서명은 여러 서명자를 단일 서명자로 병합하여 단일 서명을 생성할 수 있는 디지털 서명 알고리즘입니다. 이를 통해 다중 서명 거래를 간소화하고, 비용을 절감하며, 보안을 개선하고, 개인 정보 보호를 강화할 수 있습니다.

MAST(머클 추상 구문 트리)

MAST의 중요성은 탭루트 업그레이드 이전에는 복잡한 스크립트 조건을 구현할 수 있는 유일한 방법이 P2SH 주소를 사용하는 것이었고, 상환 스크립트와 상환 스크립트의 동일한 해시 값을 가진 상환 스크립트를 생성하여 트랜잭션에 포함시켜야 했습니다.

P2SH 복잡한 조건의 경우 트랜잭션 크기가 엄청나게 커집니다. P2SH 주소의 BTC의 경우 동일한 해시값으로 상환 스크립트를 생성하여 트랜잭션에 포함시켜야 합니다. 스크립트에 지정된 지출 조건이 너무 많으면 트랜잭션 규모가 엄청나게 커집니다.

MAST는 이 문제를 해결할 수 있는 좋은 해결책이며, 이것이 바로 BTC 레이어 2가 개발된 이유입니다.

MAST는 머클 트리와 추상 구문 트리를 결합한 메커니즘입니다. 해시를 지정하는 스크립트에 대해 지불한다는 점에서 P2SH와 유사하지만, MAST는 머클 루트를 지정하는 해시에 대해 지불한다는 점이 다릅니다.

MAST는 대규모 조건 모음을 메르켈 트리라고도 하는 해시 트리로 조립합니다. 이 트리에서 각 노드는 자식으로부터 계산된 해시 값입니다.

트리의 루트는 모든 조건의 집합을 나타내는 해시입니다. 이렇게 하면 모든 조건을 나열하는 대신 이 루트 해시만 트랜잭션에 포함하면 되므로 트랜잭션의 크기를 줄일 수 있습니다.

먼저 모든 스크립트(조건)가 개별적으로 해시 계산을 수행한 다음, 계산된 해시 값과 인접한 해시 값의 해시 계산을 조합하여 새로운 해시 값 집합을 생성합니다. 마지막 해시값이 계산될 때까지 이 두 가지 해시 계산 과정을 계속 반복합니다.

이 해시값이 메르켈 루트입니다.

MAST는 비트코인 트랜잭션을 메르켈 트리와 연결할 수 있으며, 트리의 각 리프 노드는 비트코인 잠금 해제를 위한 조건을 나타냅니다.

잠긴 비트코인을 사용하려면 머클 트리의 경로에 해당하는 조건과 일치하는 잠금 해제 스크립트를 작성해야 합니다.

네트워크는 이 스크립트에 해당하는 조건이 머클 트리의 원래 조건 집합에 속하는지, 즉 조건이 머클 트리 상단에 존재하는지 확인하기만 하면 됩니다.

네트워크는 이 스크립트(및 해당 조건)가 머클 루트에 속한다는 것을 확인하면, 이 스크립트가 비트코인 잠금 요건을 충족한다는 것을 알고 이 잠금 해제 스크립트를 검증합니다. 이렇게 하면 트랜잭션에 전체 스크립트를 포함할 필요가 없으므로 비트코인 트랜잭션의 크기가 줄어듭니다.

MAST는 트랜잭션 스크립트에 필요한 공간을 크게 줄이고 복잡한 온체인 연산의 가능성을 제공하지만, 구문 트리 구조는 구현할 수 있는 로직이 상대적으로 제한적이며, 일부 사람들은 MAST를 사용하여 비트코인에서 스마트 콘트랙트와 유사한 기능을 구현할 수 있다고 주장하지만 이는 정확하지 않습니다. 는 부정확합니다.

현재 BTC 메인넷은 이더 레이어 2와 같은 원장 검증 기능의 구현을 지원하지 않으며, 이는 BTC 레이어 2가 이더 레이어 2의 기술 아키텍처를 완전히 복제할 수 없다는 것을 의미하며, 체인 간 브릿지의 보안을 보장하기 위해서는 다른 접근 방식이 필요합니다.

슈노르 서명이 MAST와 결합되면 BTC 메인넷과 레이어 2를 연결하는 새로운 방법을 제공할 수 있으며, 이는 현재 시장에서 BTC 레이어 2 프로젝트의 주류 기술 솔루션이기도 합니다.

슈노르 서명

슈노르 서명은 클라우스 슈노르가 제안한 디지털 서명 체계로, 단순성과 효율성으로 잘 알려져 있습니다. 여러 서명을 단일 서명으로 통합할 수 있어 다중 서명 시나리오에서 검증 및 인증 프로세스를 최적화할 수 있다는 장점이 있습니다.

예를 들어 12개의 서명이 필요한 다중 서명 트랜잭션에서 각 서명이 20바이트의 저장 공간을 차지할 수 있으므로 12개의 서명을 저장하는 데 총 240바이트가 필요합니다.

반면, 슈노르 서명은 이러한 12개의 서명을 하나의 슈노르 서명으로 결합할 수 있으며 약 60바이트의 공간만 필요합니다. 이렇게 하면 저장 공간이 많이 절약되어 더 많은 트랜잭션 스크립트 정보를 저장하는 데 사용할 수 있습니다.

슈노르 서명은 모든 n-n 다중 서명 계약에 대해 개인 정보 보호를 제공합니다. 가장 일반적인 애플리케이션 중 하나는 라이트닝 네트워크 결제 채널인데, 이는 본질적으로 2-2 다중 서명 계약이기 때문입니다.

그리고 n-n의 경우로 확장할 수 있는 일반적인 m-n(m<n) 다중 서명 콘트랙트의 경우, MAST를 사용하여 가능한 모든 잠금 해제 조건을 분기 구조로 축소할 수 있습니다.

2-3 다중서명 예시를 들어보면, 이는 A, B 잠금 해제 또는 B, C 잠금 해제 또는 A, C 잠금 해제의 세 가지 경우에 해당합니다. 이는 각 조건이 2-2 다중 서명인 다중 조건 스크립트로 생각할 수 있으며, 명시적 다중 서명이 아닌 집계된 공개 키로 정의할 수도 있습니다.

이것은 현재 STX, BEVM 등과 같은 프로젝트에서 사용하는 크로스 체인 기술의 기초입니다. 크로스 체인은 수백 개의 2단계 노드가 제어하는 BTC 주소를 생성하여 이루어집니다.

03 요약: BTC 레이어 2가 나아갈 길

앞의 비교를 바탕으로, BTC 레이어 2 솔루션은 이더 레이어 2의 설계를 단순히 복제할 수 없다는 것이 분명해졌습니다. 설계를 단순히 복제할 수 없다는 것이 분명합니다.

올바른 방향을 제시하기 위해 BTC 레이어 2 솔루션은 비트코인의 고유한 속성을 고려하면서 보안의 핵심 본질에 초점을 맞춰야 합니다.

비트코인 기본 계층은 제한된 블록 공간을 가진 간단한 UTXO 모델을 사용합니다.

위에서 언급했듯이 MAST가 있음에도 불구하고 BTC 메인넷은 여전히 지나치게 복잡한 OP/ZKP 검증 로직을 구현할 수 없습니다.

이 때문에 이더 롤업과 달리 비트코인 레이어 2 솔루션은 검증을 위해 온체인 책임 기록을 주기적으로 제출할 수 없다는 단점이 있습니다. 비트코인 블록체인에 데이터를 저장하는 것은 실제 검증을 위한 것이 아니라 가용성 체크포인트 역할을 할 뿐입니다.

이것은 현 시점에서 시장의 우려입니다. BTC 신봉자들에게는 BTC 합의 참여 없는 검증은 BTC 레이어 2 내러티브를 잃게 되고, 이더리움 베테랑들에게는 이더리움 롤업보다 보안성이 떨어지는 기술 솔루션이 그다지 매력적이지 않습니다.

탈중앙화된 크로스체인 기능의 문제점.

이것은 레이어 2의 정의에 매우 중요하며, 비트코인 메인넷에서 메인넷 합의와 동등한 수준의 보안을 갖춘 크로스 체인 브리지를 구현하는 것은 매우 어렵습니다. 해시/시간 잠금, 후크, 스왑, 다중 서명 등 현재의 전통적인 비트코인 크로스체인 기술은 충분한 신뢰를 보장하지 못합니다.

비트코인의 2021 탭루트 업그레이드에 도입된 MAST 콘트랙트와 슈노르 서명의 조합은 탈중앙화된 비트코인 크로스 체인에 대한 가능성을 보여주며, BTC 레이어 2 구현에 있어 중요한 돌파구입니다.

롤업에 대한 온체인 검증보다는 크로스 체인 브리지 서명의 보안을 극대화하는 것이 현재 개발 중인 BTC 레이어 2 팀의 주요 초점입니다.

완벽한 레이어 2를 달성하기 위해서는 비트코인이 BIP 레이어를 업그레이드하고 채굴자가 기본 코드를 업데이트하여 비트코인 채굴자의 OP/ZKP 검증과 연산 실행을 지원해야만 이더리움 롤업과 유사한 2차 레이어 솔루션을 달성할 수 있습니다. 이 작업은 매우 오랜 시간이 걸리거나 채굴자들이 채택하지 않을 수도 있다는 점을 주의해야 합니다.