비트코인 레이어 2 솔루션
비트코인 레이어 2 솔루션은 비트코인 블록체인 위에서 작동하는 보조 프로토콜이다. 이러한 솔루션의 핵심 목적은 메인 체인의 거래 처리 부담을 줄이고 확장성을 향상시키는 것이다. 오프체인 또는 최적화된 메커니즘을 통해 거래를 처리함으로써, 레이어 2 솔루션은 처리량을 향상시키고, 혼잡을 줄일 수 있다. 레이어 2 솔루션은 기본 레이어를 변경하지 않고도 비트코인의 성능과 활용성을 확장한다.
비트코인 레이어 2 솔루션 접근 방식
- 결제 채널: 두 사용자가 스마트 계약 형태로 결제 채널을 열고, 그 안에서 실시간으로 다수의 거래를 주고받은 뒤, 마지막 정산 결과만 메인 체인에 기록하는 방식이다. (Lightning Network)
- 사이드 체인: 비트코인의 자산을 독립된 블록체인으로 옮겨 사용하는 방식. 이 독립 체인은 빠른 거래 속도나 스마트 컨트랙트를 지원한다. (Rootstock, Stacks, Liquid Network)
- 롤업: 여러 오프체인 거래를 하나의 거래로 묶어, 유효성에 대한 암호학적 증거를 생성하여 비트코인 블록체인에 결제를 위해 제출한다. 최근 주목받고 있는 기술로, 다수의 거래를 오프체인에서 처리하고 그 상태 변화에 대한 암호학적 증명(Proof)을 압축해 메인 체인에 기록하는 방식이다. (GOAT Network)
라이트닝 네트워크 (Lightning Network): 결제 기반 L2
라이트닝 네트워크는 비트코인 블록체인 위에 구축된 레이어 2 결제 프로토콜이다. 이 네트워크는 결제 채널(payment channels)을 사용하여 비트코인 소액 결제(micropayments)를 오프체인에서 처리한다. 비트코인 블록체인에서는 개시 잔액과 마감 잔액만 정산되므로 수수료와 네트워크 혼잡이 줄어든다. 라이트닝 네트워크를 통해 거래를 원하는 두 당사자는 메인 블록체인에 채널을 개설한 뒤, 이후 거래를 오프체인에서 처리하는 직접적인 결제 채널을 사용할 수 있다.
라이트닝 네트워크에서는 비트코인 메인체인의 글로벌 합의와 블록 확인을 매 거래마다 거치지 않고도 다수의 거래를 오프체인에서 처리할 수 있다. 그 결과, 거래는 거의 즉시 완료되며 수수료도 매우 낮다.
* 글로벌 합의(Global Consensus): 블록체인 네트워크에 참여하는 모든 노드가 “어떤 거래가 유효한지, 어떤 순서로 기록되는지”에 대해 동일한 상태에 동의하는 과정. 즉, 네트워크 전체가 하나의 공통된 장부 상태를 공유하도록 만드는 절차이다.
라이트닝 네트워크의 차이
| 메인체인 (글로벌 합의) | 라이트닝 네트워크 (로컬 합의) |
| 모든 거래가 전 세계 노드에 의해 검증됨 | 채널 참여자들만 거래 상태에 합의 |
| 거래마다 글로벌 합의 필요 | 글로벌 합의는 채널 개설·종료 시에만 필요 |
| 처리 속도가 느리고 수수료가 높음 | 매우 빠르고 수수료가 저렴함 |
| 비트코인의 최종 보안 계층 | 보안은 최종적으로 메인체인에 의해 강제됨 |
라이트닝: 글로벌 합의를 ‘대체’하는 게 아니라, 매 거래마다 ‘반복하지 않게’ 만드는 구조
라이트닝 네트워크에서는 해시드 타임락 계약(HTLC, Hashed Time-Locked Contracts)을 통해 다자 간 거래(여러 노드 경유, Multi-hop Payment)와 결제 라우팅이 안전하게 이루어진다. HTLC는 특정 조건이 정해진 시간(또는 블록) 이내에 충족될 경우 수신자가 자금을 받을 수 있도록 하는 스마트 계약이다.
HTLC 계약 구조
- 해시 잠금(Hashlock)
두 교환 당사자는 동일한 해시 값(H)을 공유한다. 거래를 완료하려면 H를 생성한 원본 시크릿 값(X) 을 공개해야 한다.
- 타임 잠금(Timelock)
정해진 시간 안에 거래가 완료되지 않으면 계약이 자동으로 취소되어 자금이 원래 지갑으로 되돌아간다.
해시 잠금과 타임 잠금이 결합된 HTLC는 계약이 부분적으로만 이행되는 상황을 원천적으로 봉쇄한다. 교환이 진행되면 두 체인에 기록된 트랜잭션이 서로의 조건을 만족시키는지 실시간으로 검증하며, 시계열에 따라 자동으로 자금 흐름을 제어한다.
라이트닝 네트워크의 작동 방식
라이트닝 네트워크의 핵심은 사용자 간에 개설되는 결제 채널(payment channel)이다.
작동 방식
- 두 사용자가 결제 채널을 열고 일정 금액의 비트코인을 블록체인에 예치한다.
- 이후 이 채널 안에서는 수많은 거래를 거의 수수료 없이, 즉시 주고받을 수 있으며 이 거래들은 블록체인에 기록되지 않는다.
- 블록체인에는 오직 채널을 여닫을 때만 거래가 기록되고, 그 사이의 모든 거래는 오프체인(off-chain)에서 처리된다.
- 이러한 결제 채널들이 서로 연결되어 탈중앙화된 네트워크를 구성하며, 직접적인 채널이 없어도 중간 노드를 통해 자금이 라우팅된다. 중간 노드는 자금의 내용을 알 수 없고, 실패 시 자동 롤백(HTLC)된다. 이 구조 덕분에 거래 속도와 확장성이 향상된다.
또한, 블록체인 스마트 계약 기술을 활용하여 오프체인 거래임에도 높은 보안성과 무결성을 유지할 수 있으며, 승인 시간과 비용 역시 대폭 줄어든다.
주요 장점
- 즉시 결제: 밀리초에서 몇 초 안에 거래가 완료되어 온체인 거래처럼 긴 대기 시간이 없다.
- 저렴한 수수료: 대부분의 거래가 오프체인에서 이루어지므로 수수료가 극히 낮다.(수수료=라우팅 노드 수수료: 사토시 단위)
- 뛰어난 확장성: 온체인 대비 압도적으로 높은 처리량으로, 기존 결제 시스템보다 훨씬 높은 성능을 자랑한다. (네트워크 유동성, 라우팅 성공율, 노드 수 등에 의해 제한됨)
- 향상된 프라이버시: 개별 거래 내역은 블록체인에 기록되지 않고, 채널 개설 및 종료 정보만 공개되기 때문에 일반 비트코인 거래보다 더 높은 수준의 프라이버시를 제공한다.
- 크로스체인 거래 지원: 동일한 암호학적 해시 함수를 사용하는 다른 블록체인과도 아토믹 스왑(Atomic Swap)을 통해 실시간으로 코인을 교환할 수 있다.
* 아토믹 스왑: 서로 다른 블록체인에 존재하는 가상자산을 제3자 개입 없이 교환할 수 있게 해 주는 스마트 계약 기반 기술, 어느 한쪽이 일방적으로 손해를 보거나 자금을 잃을 가능성이 구조적으로 차단된다.
라이트닝 네트워크 사용
라이트닝 네트워크를 사용하려면 라이트닝 지원 지갑이 필요하다. 라이트닝 사용은 비트코인을 해당 지갑으로 전송한 뒤, 결제 채널을 열면 언제든지 실시간으로 BTC를 주고받을 수 있다.
대표적인 두 가지 유형:
- 커스터디얼 지갑: 개인 키를 제3자가 관리해주는 방식으로 사용하기 간편하지만, 보안 측면에서는 플랫폼에 의존하게 된다.
- 비커스터디얼 지갑: 개인 키와 자산을 스스로 관리할 수 있어 보안성과 프라이버시를 중요하게 여기는 사용자에게 적합하다.
루트스탁(Rootstock, RSK) – 사이드체인 기반 L2
루트스탁은 비트코인의 자산과 보안을 기반으로 스마트컨트랙트 실행을 가능하게 하는 사이드체인 기반 레이어 2 솔루션이다. 비트코인 메인체인과는 별도의 블록체인에서 트랜잭션이 처리되지만, 병합 채굴과 양방향 페그 구조를 통해 비트코인과 강하게 연결되어 있어 비트코인 계열 레이어 2로 분류된다.
루트스탁 블록체인은 작업증명(PoW) 합의 메커니즘을 사용하며, 병합 채굴(Merge Mining)방식을 통해 비트코인 채굴자가 동일한 해시 파워로 루트스탁 블록 생성에 참여할 수 있다. 이를 통해 루트스탁은 비트코인의 강력한 해시 파워를 보안 근간으로 활용한다.
자산 측면에서는 비트코인과 양방향 페그(2-way peg)구조로 연결되어 있으며, 비트코인을 잠그면 루트스탁 네트워크에서 사용 가능한 RBTC가 발행된다. 루트스탁에서 발생하는 트랜잭션은 자체 체인에서 처리되며, 평균 블록 생성 시간은 약 30초, 초당 10~20건의 처리량을 제공한다.
스마트컨트랙트 실행은 RSK 가상 머신(RVM)을 통해 이루어지며, 이는 이더리움 가상 머신(EVM)과 호환된다. 이를 통해 Solidity 기반의 이더리움 스마트컨트랙트와 기존 애플리케이션을 루트스탁 환경에서 비교적 쉽게 배포하고 실행할 수 있다. 이러한 구조를 통해 루트스탁은 비트코인의 활용 범위를 결제 수단을 넘어 디파이 및 서비스 플랫폼으로 확장하는 역할을 수행한다.
* 병합 채굴: 비트코인 채굴자가 같은 채굴 작업으로 루트스탁도 함께 채굴하는 방식, 비트코인의 보안을 그대로 끌어다 쓰기 위해 병합 채굴을 사용한다.
* 병합 채굴의 작동: 채굴자가 채굴을 하면 같은 해시 계산 결과를 비트코인 블록과 루트스탁 블록에 동시에 제출한다. (추가적인 전기, 장비 필요 없음) 채굴자는 BTC 보상과 RSK 네트워크 수수료(RBTC)를 둘 다 받을 수 있다.
* 양방향 페크(2-way Peg): 비트코인과 루트스탁 토큰을 1:1로 교환할 수 있게 하는 연결 장치
* 비트코인 잠금
1. BTC 잠금: 사용자가 BTC를 특정 멀티시그/페그 주소로 전송하면 BTC는 루트스탁에서만 대응 자산이 생성, 잠김
2. RBTC 발행: 잠긴 BTC가 확인되면 루트스탁 체인에서 동일 수량의 RBTC가 생김(1 BTC → 1 RBTC)
3. RBTC 사용: 루트스탁 네트워크에서 스마트 컨트랙트, 디파이 DApp 등 자유롭게 사용
4. BTC로 되돌리기: RBTC를 소각하면 잠겨 있던 BTC 해제, 사용자의 비트코인 지갑으로 반환
Stacks - 합의 연계형 L2
Stacks는 비트코인을 위한 스마트 계약 실행을 가능하게 하는 합의 연계형 레이어 2 블록체인이다. Stacks는 비트코인 블록체인을 변경하지 않고, 별도의 체인에서 스마트 계약과 탈중앙화 애플리케이션(DApp)을 실행한다.
Stacks는 마이크로블록(microblocks)을 지원하여 거래 상태를 몇 초 단위로 제공함으로써 사용자 체감 지연(latency)을 줄인다. 비트코인 블록의 평균 생성 시간이 약 10분인 반면, 마이크로블록은 블록 사이 구간에서 빠른 상호작용을 가능하게 한다.
합의 방식: 전송 증명(Proof of Transfer, PoX) 메커니즘
- 모든 Stacks 블록은 비트코인 블록에 앵커링되어 순서와 무결성이 보장되며, 이를 통해 비트코인을 변경하지 않고도 스마트 계약 실행이 가능하다.
Stacks에서 발생한 트랜잭션은 자체 체인에서 처리되며, 블록 단위의 상태와 합의 결과가 비트코인 메인체인에 기록되어 최종성이 확보된다. 개발자는 Stacks 체인 위에서 DeFi, NFT, 토큰화된 애플리케이션을 구축할 수 있다.
* 앵커링(anchoring): 별도의 블록체인에서 생성된 블록의 해시를 비트코인 메인체인에 기록해 순서와 무결성을 고정하는 방식
* 전송 증명(Proof of Transfer, PoX): 기존 블록체인(비트코인)의 보안성을 활용하여 새로운 블록체인의 합의를 이루는 메커니즘으로, 스택스 블록체인이 전송 증명을 사용하여 비트코인의 보안에 직접 연결된다.
* PoX 작동 방식
- 채굴자(Stacks 블록 생성자):
- 새로운 스택스 블록을 생성할 권리를 얻기 위해 경쟁한다.
- 경쟁 과정에서 일정량의 비트코인(BTC)을 네트워크 참여자(스태커)에게 전송해야 한다. PoW에서 컴퓨팅 파워를 소모하는 것과 유사한 비용 역할)
- 새 블록 생성자로 선택된 채굴자는 새로 발행된 STX 토큰(스택스의 네이티브 토큰)과 거래 수수료를 보상으로 받는다.
- 스태커(Stackers):
- 자신이 보유한 STX 토큰을 일정 기간 동안 잠금으로써(스테이킹과 유사), 네트워크 합의 과정에 참여하고 안정성을 제공한다.
- 그 대가로, 채굴자들이 블록 생성 경쟁에서 전송한 비트코인(BTC)을 보상으로 받는다.
리퀴드 네트워크(Liquid Network) - 네트워크 성능 향상, 사이드체인 기반 L2
리퀴드 네트워크는 비트코인의 거래 확정 속도와 기능성을 보완하기 위해 설계된 사이드체인 기반 레이어 2 솔루션이다. 비트코인 메인체인과는 별도의 블록체인으로 독립적으로 운영되며, 자체 원장과 합의 메커니즘을 통해 트랜잭션을 처리한다.
리퀴드는 60초 블록 생성 시간과 2블록 확정(Finality)구조를 통해 약 2분 이내의 빠른 거래 확정을 제공한다. 평균 10분 이상의 확정 시간이 필요한 비트코인 메인체인 대비 현저히 빠른 속도로, 거래소 간 자산 이동이나 대규모 정산과 같이 시간 민감한 거래에 적합하다.
합의 방식: 스트롱 페더레이션(Strong Federation) 구조
- 사전에 선정된 페더레이션 멤버(펑셔너리)로 구성된 제한된 검증자 집단이 순환적으로 블록을 생성하고 다수 서명을 통해 블록을 확정함으로써, 빠른 확정성과 안정적인 네트워크 운영을 가능하게 한다.
또한 Liquid는 기밀 거래(Confidential Transactions)기능을 지원해 거래 금액과 자산 유형을 외부에서 확인할 수 없도록 하며, 토큰화된 자산을 포함한 다양한 디지털 자산 발행을 지원한다. 이러한 특성으로 인해 Liquid 네트워크는 거래소, 기관 투자자 등 보안성·프라이버시·빠른 정산을 중시하는 참여자를 중심으로 활용되고 있다.
* 스트롱 페더레이션: 미리 선정된 제한된 검증자 집단이 공동 서명으로 블록 생성·검증·자산 관리를 수행하는 연합형 합의 구조
* 합의가 이루어지는 과정(Liquid 블록 생성 흐름)
1. 페더레이션 멤버가 번갈아 블록을 생성
2. 생성된 블록에 대해 다수 멤버가 서명
3. 기준 서명 수 충족 시 블록이 확정된다.
* 비트코인과의 연결(L-BTC 페그 구조)
- BTC → 페더레이션 멀티시그 주소에 잠금, Liquid 체인에서 L-BTC를 발행, 반대 방향도 다수 서명이 필요하다. 자산 이동도 스트롱 페더레이션이 관리
GOAT 네트워크(GOAT Network)
GOAT 네트워크는 비트코인 기반의 영지식(ZK) 롤업 기술을 활용한 레이어 2 솔루션이다. 비트코인 보유자는 자산을 제3자에게 맡기지 않고도 다양한 탈중앙화 애플리케이션과 상호작용할 수 있다.
- 증명과 검증 구조: zkVM 기반의 증명 생성과 BitVM을 통한 온체인 검증을 결합하여, L2 거래와 상태를 비트코인 메인체인과 직접 연결한다.
- 탈중앙화 운영: 시퀀서와 오퍼레이터 프레임워크를 통해 블록 생성, 검증, 사기 방지 기능을 분산 구조로 수행한다.
- 자산과 수수료: 모든 트랜잭션 비용과 수수료는 비트코인으로 처리되며, 별도의 래핑 자산이나 중앙화 브리지 없이 BTC를 네이티브 가스로 활용한다.
* 래핑 자산(Wrapped Asset): 다른 블록체인에서 사용하기 위해 원래 토큰을 포장(wrap)한 형태