🔗 트릴레마(Trilemma)
3가지 문제가 각각 서로 영향을 주어, 3가지 중 어느 것을 선택하면 다른 부분이 악화된다.
💬 블록체인 트릴레마
블록체인이 확장성, 탈중앙화, 보안 세 가지 요소를 동시에 만족하는 것은 어렵다.
1. 확장성(Scalability)
- 사용자 수가 증가하거나 네트워크의 규모가 커지면서, 데이터 처리량 또는 데이터 전송 건수가 얼마나 증가할 수 있는가.
- 즉, 블록체인 네트워크가 트랜잭션을 얼마나 빠르게 처리할 수 있는가? (TPS, Transaction Per Second) (But, 'TPS = 확장성'은 아님!)
- 확장성을 높이려고 시도해볼 수 있지만, 탈중앙화나 보안에 악영향을 줄 수 있음 (예: 비트코인캐시)
- 확장성을 증가시키는 두 가지 방법
- 탈중앙화에 대한 타협: 거래를 검토하는 엔터티의 수 줄이기
- 보안에 대한 타협: 네트워크의 난이도 감소를 요구하는 블록 타임의 감소
2. 탈중앙화(Deccentralization)
- 네트워크가 중앙집권화된 서버로 운영되는 것이 아닌, 소규모 노드 간 자율적으로 운영되는 것.
- 블록체인 기술의 핵심 아이디어이며, 중개자의 역할이 사라지고 더 많은 사람들에게 이익을 분배할 수 있는 구조가 됨.
- 탈중앙화 네트워크는 합의(Consensus)를 통해 의사결정을 내림.
3. 보안(Security)
- 데이터나 프로그램이 보호되어 있고, 권한이 없는 사용자나 악의적인 사용자의 접근을 막는 것.
- 노드 수가 부족하고 해시율이 낮아지면 해킹 위험이 큼. 따라서 BTC, ETH과 같은 메이저 코인들은 현실적으로 해킹 위험이 낮음.
- 블록체인의 해시율(Hashrate)이라고 볼 수 있음.
💬 해시율
채굴의 성공 확률과 실제로 채굴에 성공한 시간으로부터 도출되는 이론값. 일반적으로 해시율이 높아져 연산량이 많아질 경우, 더 빠른 채굴이 이루어지기 때문에 채굴 난이도가 높아진다. 해시레이트는 시간이 흐를수록, 참여자가 늘어날수록 상승한다.
🔗 트릴레마 사례
1. 확장성을 타협한 암호화폐
✔ 약점 1
블록에 거래가 포함될 때 속도의 지연 (블록 생성 주기, 데이터 크기 등 블록체인 플랫폼 구조에 따른 수수료와 리소스 할당의 문제)
✔ 약점 2
합의 노드들간 합의 과정에 소요되는 속도의 지연 문제 (합의 알고리즘과 네트워크 확장성 요구에 따른 네트워크 자체의 문제)
1) 비트코인
- 높은 탈중앙화와 보안, But 확장성 낮음
- 7TPS, 현저히 낮은 처리 속도
- 과감히 트랜잭션을 포기, 확장성은 비트코인의 최대 단점임.
- 약점 1)의 문제에 쉽게 접근해서 개선안 도출 가능, 약점 2)의 문제의 경우 기존 채굴업체들의 권력화로 변경이 어려움
2) 이더리움
- ETH 플랫폼 위의 dApp 거래를 1초에 약 20건밖에 처리할 수 없음. (VISA: 1초에 6천건)
- 지불수단 뿐 아니라 더 폭넓은 영역에서 사용됨(dApp)
- 이더리움 2.0 : PoW 방식의 대안, PoS(수수료↓)와 Sharding 기술(TPS 속도↑).
💬 샤딩(Sharding)?
검증자를 소규모 그룹으로 분리해 각 그룹이 서로 다른 트랜잭션을 동시다발적으로 처리하는 기술 - 약점 2)의 경우 개선안 도출 가능, 약점 1)의 경우 도출 어려움.
2. 탈중앙화를 타협한 암호화폐
1) 이오스(EOS)
- 위임지분증명(DPoS) 합의 알고리즘을 채택하여 탈중앙화와 확장성 문제 해결 (21명의 블록 생성자를 선출한 후 그들에게 블록체인의 운영을 맡기는 방식)
- 위임지분증명(DPoS) 효용 : 민주적인 의사결정 시스템, 대표노드 견제(탈중앙화), 빠른 연산 가능(21개 노드)
- But, BP의 권한이 커질 수록 탈중앙화와 멀어질 수 있음.
2) 하이퍼레저
- 프라이빗 블록체인, 합의 과정에 참여하려면 사전 승인이 필요함. (합의가 간단, 네트워크 운영 보상 필요 X)
- 처리 속도를 중요시하는 기업을 중심으로 개발, 정부에서도 이러한 형태를 고려 중
- 자율에 가까운 채굴 방식을 특정 숫자의 노드로 극히 제한하여 극적인 성능 향상을 달성한 형태
🔗 트릴레마 해소 방안 연구
트릴레마는 탈중앙화를 선택함으로써 발생하는 기회비용이 중앙화를 통해 얻을 수 있는 편익(확장성 등)과 동일함으로써 발생하는 문제점이다.
[트릴레마 해소 방안 1] 알트코인
‘비트코인 캐시’의 사례
✔ 등장 배경
비트코인의 트랜잭션 속도가 느린 이유 = ‘블록의 크기와 담을 수 있는 트랜잭션이 한정되어 있다’고 보는 관점
✔ 솔루션
비트코인에서 체인분기(하드포크)됨. 블록의 크기를 기존에 비해 2~8배까지 확장함.
✔ 문제점1
제한된 확장성, 기존 구조를 거의 변경하지 않음. 미래에 트랜잭션과 노드 수가 증가할 경우에 대비가 되어있지 않음.
✔ 문제점2
자원의 중앙화, PoW 알고리즘이 자본의 집중으로 채굴권력을 분산시키지 못하고 있음. 비트코인 캐시는 4개의 주요 채굴농장들이 전체 채굴량의 55%정도 차지함. (채굴농장이 전체 블록체인 채굴 컴퓨팅 파워의 51%를 가지게 되면 정보의 소유권을 가지게 됨.)
[트릴레마 해소 방안 2] 오프체인
‘라이트코인’의 사례
✔ 등장배경
비트코인의 트랜잭션 속도가 느린 이유 = ‘저장해야 할 거래 내용이 많다’고 보는 관점
✔ 솔루션
‘라이트닝 네트워크’ (=오프체인 거래) 모든 거래 내용을 오프체인에 등록한 후 거래 내역을 종합해 최종 결과만 온체인(On-Chain)에 업로드하는 방식.
다중 키(Multi-Sinature)와 시간 잠금 계약(Hashed Timelock Contract)을 활용해 신뢰를 확보.
✔ 장점1
블록체인 상에서 거래가 이루어지지 않기 때문에 승인 대기 시간이 생략됨.
✔ 장점2
채굴자에게 수수료를 주지 않아도 되기 때문에 거래 수수료가 낮아짐
‘라이트닝 네트워크’ 기술
- 개별 거래를 별도의 채널(Off-Chain)에서 처리한 후 그 결과만 블록체인에 기록하는 방식으로 작동하는 알고리즘
- for 확장성↑, 탈중앙화와 보안은 기본
- 반복적인 소액 거래는 저장되지 않음. 오프체인을 닫을 때 최종 거래내역만 블록체인에 저장
- 잔액에 대한 인증 역할을 하는 첫 번째와 마지막을 제외하고는 오프체인임.
- 문제점: 탈중앙화 문제 해결 못함. 블록체인 기술이 아님, 제 3자 세력이 필요함.
- 비트코인, 라이트코인, 퀀텀이 사용함.
[트릴레마 해소 방안 3] 플랫폼
‘알고랜드’의 사례
- 순수지분증명(PPoS): 1단계) 알고랜드 네트워크의 블록 생성자가 토큰 보유자 중에서 무작위로 한 명의 검증자를 선정. 2단계) 무작위로 뽑힌 1천 명이 1단계에서 선정된 위원을 검증함.
- 알고랜드는 어떻게 탈중앙화 수준을 유지하면서 확장성을 달성할까? → 임의성!
- 임의성은 모든 사용자가 시스템에서 선택을 받을 수 있으므로 분산성이 유지됨.
- 다음 검증자가 누구일지 모른다는 사실은 보안을 보장함.
- “51% 공격”에 당하지 않도록 예방해주는 강력한 도구.
레이어 1 및 레이어 2 솔루션의 구현은 확장성, 탈중앙화, 그리고 보안을 충족하는 대안으로 여겨지고 있다.
[트릴레마 해소 방안 4] 레이어1
비트코인, 라이트코인, 이더리움과 같은 프로토콜
- ‘합의 프로토콜을 개선’하는 방식으로 해결한다. (예: PoW에서 PoS로 바꾼다.)
- ‘샤딩(Sharding)’ 이라는 솔루션으로 해결한다. (샤딩? 검증자를 소규모 그룹으로 분리해 각 그룹이 서로 다른 트랜잭션을 동시다발적으로 처리)
[트릴레마 해소 방안 5] 레이어2
기본 블록체인 프로토콜 위에서 작동해 확장성과 효율성을 향상시키는 네트워크 또는 기술
- ex: 비트코인 - 레이어1 프로토콜, 라이트닝 네트워크 - 레이어2 솔루션)
- 최근 몇 년 동안 엄청난 성장을 이룩. PoW 네트워크의 확장성 문제를 극복하는 가장 효율적인 방법
💬 중첩 블록체인
- 분산형 네트워크 인프라 (메인 체인 / 보조 체인)
- 보조 체인(자식)에서 실행 → 작업 결과(부모)를 메인 체인에 보냄
- 메인체인의 처리 부담을 줄여 확장성을 기하급수적으로 향상시킴.
- 예) 오미세고 → Layer1-ETH 위에서 Layer-2 중첩 블록체인 활용
💬 상태 채널
- 블록체인(온체인)과 오프체인 트랜잭션 채널 간의 양방향 통신을 용이하게 함
- 트랜잭션 또는 트랜잭션 배치가 상태 채널에서 완료되면 채널의 최종 상태와 모든 고유한 전환이 기본 블록체인에 기록됨.
- 트릴레마 트레이드오프에서 상태 채널은 더 큰 확장성을 달성하기 위해 어느 정도의 탈중앙화를 희생함.
- 예) Bitcoin Lightning, Etherium Raiden, Liquid Network, Celer
💬 사이드체인
- 대규모 배치 트랜잭션에 상용되는 블록체인 인접 트랜잭션 체인
- 메인 체인과 독립적인 합의 메커니즘을 사용.
- 구조: 사이드체인(속도, 확장성) <—— 유틸리티 토큰(데이터 전송) ——> 메인체인 (보안 및 분쟁 해결 유지)
- 사이드체인 트랜잭션은 공개적으로 원장에 기록됨 (비공개 X)
- 사이드체인에 보안 침해가 일어났다? → 걱정 Nope 매인체인, 다른 사이드체인에 영향을 미치지 않음.
