블록체인 트릴레마를 향한 도전 [헬로, 블록체인]

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김기만 | 전 코인데스크코리아 부편집장

블록체인 트릴레마(Blockchain trilemma)라는 용어가 있다. 블록체인 기술이 동시에 달성하기 어려운 세가지 핵심적인 특성을 말한다. 이더리움 창시자인 비탈릭 부테린이 2017년 처음 제시한 개념으로 알려져 있다. 부테린은 블록체인 시스템이 탈중앙화(Decentralization), 보안성(Security), 확장성(Scalability)의 세가지 목표 중 최대 두가지만 동시에 달성할 수 있다고 주장했다.

블록체인의 가장 큰 특징은 탈중앙화라고 할 수 있다. 탈중앙화는 중앙집중식 관리나 통제 없이 분산된 네트워크에서 시스템이 운영되는 것을 말한다. 단일 주체나 기관이 시스템을 임의로 통제하지 않고, 네트워크에 참여하는 모든 노드가 동등한 권한과 책임을 갖는다.

블록체인은 합의 알고리즘을 통해 네트워크 참여자들 간의 합의를 도출하고 데이터의 무결성을 유지한다. 모든 거래 기록은 공개되어 있어 누구나 볼 수 있다. 한번 기록된 데이터는 수정이 불가능해 투명성과 불변성을 보장한다.

탈중앙화의 특성은 기존 중앙식 시스템의 문제점을 해결하고, 좀 더 투명하고 안전한 시스템을 구축하는 데 기여한다. 이더리움의 노드는 현재 8천개가 넘는다. 전세계적으로 노드가 분산돼 있다. 이는 단일 주체나 소수의 노드가 네트워크를 통제할 수 없어 중앙화로 인한 위험이 적다는 것을 의미한다. 일부 노드에 문제가 생기더라도 다른 노드가 네트워크를 유지할 수 있어 안전성이 높다.

하지만 노드 수가 늘어나 탈중앙화를 극대화할수록 확장성과 속도 면에서 한계를 보일 수밖에 없다. 노드 간 통신과 합의 과정에서 발생하는 시간 지연이 늘어나기 때문이다. 이더리움은 현재 초당 15~30건의 거래를 처리할 수 있는데, 이는 글로벌 결제 시스템으로 충분하지 않은 수준이다. 또 네트워크에 몰리면 거래 수수료가 크게 상승해 사용자들에게 부담을 주고 있다. 이더리움을 기반으로 한 대중적인 서비스가 나오기 힘든 이유가 여기에 있다.

이더리움 생태계에서는 처리량을 늘리기 위한 여러가지 노력이 진행 중이다. 레이어2 스케일링 솔루션은 이더리움 메인넷 위에 구축돼 거래를 효율적으로 처리할 수 있도록 설계하고 있다. 이러한 방법은 롤업(Rollup)이나 사이드체인(Sidechian) 등이 대표적이다.

롤업은 거래의 처리와 저장을 이더리움 메인넷 외부에서 수행하고, 최종적으로 거래 데이터를 메인넷에 ‘롤업’하여 안전성을 보장한다. 크게 옵티미스틱 롤업과 영지식 롤업으로 나뉜다. 옵티미스틱 롤업은 잠재적인 사기 검증 기간으로 인해 최종 거래 결정에 더 많은 시간이 소요된다. 옵티미스틱 롤업 기반 프로젝트에는 옵티미즘, 아비트럼 등이 있다.

반면 영지식 롤업은 영지식 증명을 통해 거래의 유효성을 즉시 검증하기 때문에, 거래의 최종성을 더 빠르게 확보할 수 있다. 그러나 영지식 롤업의 구현은 옵티미스틱 롤업에 비해 훨씬 더 복잡하다. 지케이싱크, 루프링 등이 영지식 롤업 기반 프로젝트다.

사이드체인은 메인넷과 별도로 운영되는 독립적인 블록체인이다. 메인넷과 다른 합의 알고리즘을 사용할 수 있고, 그 자체로 완전한 블록체인 인프라를 가지고 있다. 보안 수준이 사이드체인의 합의 알고리즘과 참여 노드에 의해 결정된다. 메인넷과의 상호 작용을 위한 특별한 브리지나 잠금 메커니즘 등을 필요로 한다는 점도 롤업과 차이가 있다. 폴리곤, 룸 네트워크 등이 대표적인 사례다.

블록체인 트릴레마 극복을 위한 노력은 현재진행형이라고 할 수 있다. 이더리움 진영에서 확장성 문제를 해결한다면 블록체인 기술은 우리 곁으로 더 가까이 와 있을 가능성이 크다.