[Layer-2] 블록체인에서 레이어 솔루션이란?

블록체인의 레이어 솔루션은 블록체인의 확장성 문제를 해결하기 위해 등장하게 되었습니다. 블록체인 기술은 고도로 보안이 보장되는 분산형 데이터베이스를 기반으로 하고 있어서 데이터의 위변조나 삭제가 불가능하며, 이는 블록체인 기술의 큰 장점입니다. 그러나 이러한 분산형 데이터베이스의 특성상 대규모 거래를 처리하는 데에는 한계가 있습니다. 이를 해결하기 위해 등장한 것이 레이어 솔루션입니다.

레이어 1 솔루션

■ 기존 블록체인의 규칙 또는 메커니즘을 직접적으로 개선하는 것

■ 블록체인을 직접적으로 개발하는 코어팀 담당

■ 합의 알고리즘 개선

샤딩 (Sharding)

■ 인기있는 레이어 1 확장 솔루션
■ 트랜잭션을 샤드라고 하는 더 작은 데이터 세트로 나눈다. 샤드는 네트워크에서 동시에 병렬로 처리되므로 동시에 수많은 트랙잭션에 대한 순차적 작업이 가능하다
■ 각 네트워크 노드가 제네시스의 모든 블록사본을 보유하도록 하는 대신, 서로 다른 노드에 의해 분할되고 유지될 수 있게하며 각 노드는 그 자체로 일관성을 유지한다
■ 샤드는 메인체인에 증거를 제시하고, 교차 샤드 통신프로토콜을 사용하여 주소,잔액, 일반상태를 공유하기 위해 상호작용한다

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레이어 2 솔루션

■ 레이어 1 네트워크 위에서 작동하는 것, 확장성과 효율성을 향상하게 시키는 네트워크 또는 기술

 

롤업(Rollup)

레이어 1 외부에서 트랜잭션을 실행하지만, 레이어1에 트랜잭션 데이터를 저장하는 방식

레이어1블록체인의 보안성은 건들지 않으면서 확장성 강화 가능하다

동작방식

1. 레이어1 외부에서 트랜잭션 실행

2. 트랜잭션 데이터는 레이어 1에 저장

3. 레이어1의 트랜잭션 데이터를 사용하여 레이어2에서 올바른 트랜잭션을 실행할 수 있는 롤업 스마트 계약

- 옵티미스틱 롤업 : 애플리케이션이 바로상호작용할 수 있게 해주어 누구나 레이어1 클론에 연결 가능

- ZK(Zero Knowledge) 롤업 : 자체환경에서 사일로로 존재하기 떄문에 사용자들이 자체 롤업으로 연결해야함

유투브- 알고란 레이어2란 무엇인가?

라이트닝 네트워크 VS 롤업

라이트닝 네트워크와 롤업은 모두 블록체인의 확장성 문제를 해결하기 위한 레이어-2 솔루션입니다. 그러나 라이트닝 네트워크는 비트코인에서 사용되는 반면 롤업은 이더리움에서 사용됩니다.
라이트닝 네트워크는 비트코인 네트워크의 트랜잭션 속도와 비용 문제를 해결하기 위해 만들어졌습니다. 이는 오프 체인 트랜잭션을 가능하게 하며, 사용자들은 채널을 통해 지속적으로 지불을 할 수 있습니다.
롤업은 이더리움 네트워크에서 사용되며, 블록체인에서 계산 작업을 처리하기 위해 작동합니다. 롤업은 블록체인의 안전성과 보안성을 유지하면서도 블록체인의 확장성 문제를 해결할 수 있는 강력한 도구입니다. 롤업은 더욱 안전하게 트랜잭션을 처리할 수 있으며, 블록체인 내에서 지속적인 연산을 수행할 수 있습니다.

 

중첩 블록체인

메인 블록체인을 활용하여 더 넓은 네트워크에 대한 매개변수를 설정하고, 실행은 보조체인의 상호연결된 웹에서 수행되는 분산형 네트워크 인프라

여러 블록체인 레벨이 메인체인에 구축되며, 이러한 레벨은 부모-자식 연결을 사용한다.

부모 체인 대리자는 자식 체인의 작업결과를 다시 부모에게 보낸다.

기본 블록체인은 분쟁해결이 필요한 경우가 아니라면 네트워크 기능에 참여하지 않는다.

OMG Plasma 프로젝트는 빠르고 저렴한 거래를 촉진하기 위해 레이어1 위에서 활용되는 레이어 2의 중첩 플록체인 인프라의 예시.

메인체인의 처리부담을 줄여 확장성을 기하급수적으로 향상

부모 체인(parent chain)과 자식 체인(child chain)

중첩된 블록체인은 여러 블록체인이 협력하여 보안, 성능 및 용량 증가를 위해 동작하는 경우에 사용됩니다. 중첩된 블록체인에서, 부모 체인은 다수의 자식 체인을 가지며, 자식 체인은 부모 체인으로부터 정보를 받아들입니다. 부모 체인은 블록체인에서 논의되는 기본 체인(Layer 1)이며, 자식 체인은 Layer 2 프로토콜 또는 네트워크로 구성되어 블록체인 기술의 능력을 확장합니다

메인 블록체인 위에서 동작한다는 것은?

레이어 2는 기본 메인넷 위에 두 번째 레이어로 설치되는 것으로, 이는 보다 많은 트랜잭션 처리를 가능케하도록 디자인된 블록체인.
이러한 레이어 2 솔루션은 블록체인의 부담을 줄이기 위해 트랜잭션을 메인넷에서 빼내어 처리함으로써 초당 더 많은 거래를 처리할 수 있습니다.
레이어 2는 기본적인 블록체인 구조인 레이어 1 위에 오버레이 네트워크로 구성됩니다. 이는 주로 확장성 및 속도를 위한 솔루션으로 사용되며, 스케일링을 위한 옵션으로 메인체인 위에 설치됩니다.
 레이어 1은 분산 데이터베이스 자체, 블록체인 네트워크, 그리고 기본적인 합의 메커니즘을 의미하며, 레이어 2는 이와 다르게 스케일링을 위한 낮은 비용 및 높은 처리 속도를 제공합니다

롤업(Rollup)과 중첩 블록체인(Nested Blockchain)의 차이점

블록체인에서 레이어 1과 레이어 2 스케일링 솔루션은 각각의 기능과 차이점을 가지고 있습니다. 레이어 1은 체인 상에서 직접 거래를 처리하는 반면, 레이어 2는 체인 상에서 실행되는 대부분의 거래를 블록체인 밖에서 처리한 후 결과 데이터를 체인 상에 업로드 합니다. 롤업은 레이어 2 블록체인 스케일링 솔루션 중 하나로, 대량의 트랜잭션을 묶어 하나의 블록으로 만든 후 레이어 2에서 실행합니다. 이때 블록체인 상에서 트랜잭션의 정확성을 확인하기 위해 "유효성 증명"을 생성한 후 최소한의 데이터만 체인 상에 업로드 합니다. 예를 들어, ZK-rollups는 이러한 방식으로 동작하며, 수천 건의 트랜잭션을 하나의 묶음으로 처리한 후 업로드합니다

반면 중첩 블록체인은 블록체인 내에 하위 블록체인을 생성하여 여러 단계로 거래를 처리하는 방식입니다. 이 경우 상위 블록체인이 하위 블록체인에 기능을 위임하며, 하위 블록체인에서는 상위 블록체인에서 처리하지 못하는 세부 거래를 처리합니다. 이렇게 하면 블록체인의 처리 속도를 향상시키고 더 복잡한 거래를 처리할 수 있습니다. 예를 들어, 이더리움의 Plasma는 중첩 블록체인 기술을 사용하여 이더리움 상에서 많은 양의 거래를 처리할 수 있습니다

따라서 롤업과 중첩 블록체인은 블록체인 상에서 거래를 처리하는 방식과 처리하는 위치에서 차이가 있습니다. 롤업은 블록체인 밖에서 거래를 처리한 후 결과 데이터만 블록체인 상에 업로드하는 반면, 중첩 블록체인은 블록체인 내에 하위 블록체인을 생성하여 거래를 처리합니다.

상태 채널

두 거래 당사자 간에 생성되는 채널을 통해 즉각적이고 저렴하게 거래할 수 있는 솔루션.

채널이란 거래 당사자들의 서명으로 관리되는 다중 서명 계정으로, 참여자의 잔액을 관리하고 자금이 사용될 수 있는 조건을 정의하는 스마트계약으로 이해할 수 있다.

채널을 생성하는 참여자는 스마트 계약에 자금을 예치하며 채널을 열고, 채널을 연 사람들 간 양방향으로 거래를 진행한다.

상태채널은 채널을 열고 닫을때에만 트랜잭션이 발생한다. 

대표적으로 비트코인의 라이트닝 네트워크, 이더리움의 라이덴이 상태채널의 예시이다

사이드 체인

 블록체인의 메인체인 옆에 나란히 붙어서 작동하는 하위체인

속도와 확장성을 위해 최적화된 독립적인 합의 메커니즘을 사용한다.

사이드 체인이 자체 유틸리티 토큰을 발행하는 경우도 있는데, 사이드체인-메인체인 간의 데이터 전송 메커니즘의 일부로 사용된다.

사이드체인은 메인체인과는 독립적인 블록체인으로, 블록 파라미터와 합의 알고리즘도 따로 가지고 있습니다. 이는 트랜잭션 처리를 효율적으로 하기 위한 디자인입니다. 사이드체인을 사용하는 것은 trade-offs(타협)을 동반합니다. 즉, 자산 이동에는 제한이 있으며, 어떤 상황에서는 사이드체인에서의 보안성이 떨어질 수 있습니다.