주요 내용:
- 2016년에 처음 도입된 라이트닝 네트워크는 비트코인 블록체인 위에 구축된 Layer-2 결제 프로토콜 입니다. Bitcoin의 기본 스마트 계약 기능을 사용하여 거의 즉각적인 지불을 가능하게 합니다.
- 라이트닝 네트워크는 메인 블록체인과 병렬로 트랜잭션을 처리하는 여러 양방향 지불 채널 로 구성됩니다.
- 긴 블록 생성 시간, 제한된 처리량, 높은 거래 수수료와 같은 비트코인의 확장성 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.
비트코인으로 커피를 구매하시겠습니까? 비트코인의 확장성 문제
2008년에 발간된 Satoshi Nakamoto의 비트코인 백서는 ‘피어 투 피어 전자 현금 시스템'(탈중앙화되고 신뢰할 수 없는 디지털 결제 시스템)을 구상했습니다. 그러나 비트코인이 이 비전을 완전히 달성하려면 극복해야 할 몇 가지 결점과 한계가 있습니다.
출퇴근 시간에 긴 줄을 서서 비트코인을 사용하여 커피 한 잔을 사려고 하는 사람을 상상해 보십시오. 이 실용적인 예는 즉시 두 가지 문제를 만듭니다.
첫째, 구매하고 결제가 완료되었는지 확인하는 데 10분에서 1시간이 소요될 수 있습니다(커피숍에서 요구하는 확인 횟수에 따라 다름).
둘째, 거래 수수료는 커피 자체의 비용에 가깝거나 더 높을 수 있습니다. 비트코인으로는 이와 같은 거래를 빠르고 저렴하게 처리할 수 있는 방법이 없으며, 이러한 유형의 불확실성으로 인해 결제 수단으로서 매력적이지 않은 옵션이 될 수 있습니다.
결제 시스템으로서 비트코인의 한계는 다음과 같습니다.
비교적 긴 블록 생성 시간.
트랜잭션이 블록체인의 블록에 추가되려면 마이닝 프로세스를 통해 검증되어야 합니다. 광부 확인은 비트코인의 분산되고 안전한 특성의 핵심이지만 이는 또한 트랜잭션이 즉각적이지 않고 성공적인 것으로 확인되는 데 상당한 시간이 걸린다는 것을 의미합니다. 실제로 새로운 블록이 채굴됩니다. 약 10분 (평균적으로, 글을 쓰는 시점에서).
제한된 처리 용량.
비교하자면 Visa와 같은 주요 결제 거인은 다음을 지원할 수 있습니다. 24,000 네트워크의 초당 트랜잭션(tps) 비트코인 블록체인은 최대 7tps(작성 당시)까지만 처리할 수 있습니다. 결제 네트워크로서 비트코인의 처리량은 이렇게 많은 양의 트랜잭션을 처리하기에는 너무 낮습니다. 이는 광범위한 사용에 상당한 장애가 될 수 있습니다.
소액 결제에 대해 불균형적으로 높은 거래 수수료.
비트코인 거래 수수료는 2021년 4월에 미화 60달러 이상으로 정점을 찍었습니다. 일부 사람들에게는 이것이 큰 금액이 아닌 것처럼 보일 수 있지만 상인이 비트코인을 결제 수단으로 수락하기로 결정하면 지속 가능한 것으로 간주되기 위해 특히 소액 구매의 경우 거래 비용이 상당히 낮아야 합니다.
이것이 바로 라이트닝 네트워크가 만들어진 이유입니다. 비트코인이 원래 구상했던 ‘디지털 현금’처럼 작동할 수 있게 해줍니다. 라이트닝 네트워크는 커피 한 잔을 사기 위한 소액 결제와 같은 거래를 메인넷을 우회하도록 허용함으로써 대규모 네트워크에서 거의 즉각적이고 대량의 거래를 처리할 수 있습니다. 비트코인 네트워크.
Crypto.com Research의 심층적이고 상세한 보고서 에서 비트코인의 확장성 문제와 라이트닝 네트워크 상태에 대해 자세히 읽어보십시오 .
비트코인 라이트닝 네트워크란 무엇입니까?
간단히 말해 라이트닝 네트워크는 레이어 2 입니다. 지불 채널을 통해 참여자에게 거의 즉각적인 지불을 가능하게 하는 비트코인 블록체인 위에 구축된 지불 프로토콜 .
라이트닝 네트워크는 비트코인에 대한 확장성 솔루션으로 설계되었습니다. 비트코인 네트워크 혼잡을 줄이기 위해 지불 채널을 사용하여 비트코인 소액 결제를 오프체인에서 처리합니다. 이러한 결제 채널 레이어를 구성하는 것입니다.
결제 채널은 메인 블록체인과 병렬로 실행되는 오프체인 네트워크입니다. 아이디어는 거래를 원하는 두 당사자 사이에 채널을 설정하는 것인데, 해당 결제 채널에서 이루어진 거래는 기본적으로 메인 블록체인을 우회합니다. 이를 통해 메인넷(비트코인 네트워크와 같은)에 대한 글로벌 합의 및 확인 없이 여러 트랜잭션을 수행할 수 있습니다. 결과적으로 거래는 거의 즉시 이루어지며 수수료는 매우 낮습니다.
결제 채널의 사용자는 원하는 만큼의 거래를 할 수 있으며 이러한 채널은 필요한 기간 동안 작동할 수 있습니다. 지불 채널이 메인넷에 닿는 유일한 시간은 메인넷을 열고 종료할 때입니다. 채널이 폐쇄되면 참가자의 최신 ‘상태'(채널의 정보가 정확하다는 데 동의하는 양 당사자의 ‘사인 오프’ 역할을 하는 오프체인 트랜잭션)가 단일 트랜잭션으로 통합됩니다. 그런 다음 메인넷으로 브로드캐스팅됩니다.
블록체인 솔루션 확장 에 대해 자세히 알아보십시오 .
비트코인과 라이트닝 네트워크의 간략한 역사
2016년: 라이트닝 네트워크 의 개념은 네트워크 개발을 위해 Lightning Labs를 설립한 Joseph Poon과 Thaddeus Dryja가 처음 제안했습니다 .
2017년: Bitcoin용 프로토콜 업그레이드인 Segregated Witness ( SegWit )가 출시되었으며 Lightning Network를 Layer-2 솔루션으로 완전히 활성화하는 데 중요한 이정표로 간주되었습니다. 올해는 또한 Litecoin에 대한 최초의 라이트닝 지불을 보았습니다. 이는 비트코인 네트워크 외부에서의 잠재력을 보여줍니다.
2018: 베타 테스트 단계를 거친 후 라이트닝 네트워크는 결국 비트코인 메인넷에서 가동되었습니다.
번개 네트워크는 어떻게 작동합니까?
번개 네트워크는 실행하기 위해 노드 네트워크에 의존합니다. 작성 당시 약 16,000개의 활성 Lightning 노드가 있습니다. 라이트닝과 비트코인의 주요 차이점은 글로벌 합의가 필요하지 않으며 대신 노드가 서로 비공개로 거래한다는 것입니다. 네트워크에서 전송 및 지불을 실행하기 위해 Lightning 노드는 채널을 사용합니다.
1단계: Lightning 채널 열기
앨리스가 비트코인으로 Bob에게 지불하기를 원한다고 가정해 보겠습니다. 지불 채널을 설정 하려면 Alice 또는 Bob(또는 둘 다)이 비트코인을 2/2 다중 서명 ( multisig ) 지갑에 입금해야 합니다. 이는 메인넷에 기록되는 온체인 ‘ 자금 거래 ‘를 생성합니다. 공동 소유의 다중서명 주소에 자금이 잠겨 있습니다. 양 당사자가 기부한 금액은 오프닝 채널 ‘상태’에 표시됩니다. 그런 다음 이 초기 개시 트랜잭션이 확인되면 즉시 거래할 수 있습니다.
2단계: 라이트닝 채널에서 거래
이제 사용 가능한 자금이 있으므로 Alice는 지불금을 Bob에게 보낼 수 있습니다. 라이트닝 네트워크는 양방향 결제 채널을 사용하여 송금을 용이하게 합니다. 즉, Bob이 원하는 경우 동일한 채널에서 Alice에게 자금을 보낼 수도 있습니다.
Alice와 Bob 사이의 모든 거래는 스마트 계약 에 의해 실행되며 각각이 모든 거래에 서명하는 한 낮은 수수료로 오프체인으로 이루어집니다(그렇지 않으면 거래가 진행되지 않을 수 있습니다). 각 당사자가 개인 키를 보유하도록 설계되었으며 채널의 자금 재분배는 양측이 확인된 경우에만 가능합니다. 거래가 이루어질 때마다 채널의 잔액도 오프체인으로 업데이트됩니다.
위의 예를 사용하여 Alice와 Bob은 채널을 열 때 각각 1 Bitcoin을 예치했습니다. 오프 체인에서 발생한 세 가지 트랜잭션이 있습니다. 1) Alice는 0.25 BTC를 Bob에게 전송하고, 2) Alice는 또 다른 0.25 BTC를 Bob에게 전송하고 3) Bob은 1 BTC를 Alice에게 다시 보냅니다. 채널을 닫으면 닫는 트랜잭션은 이러한 이전 트랜잭션을 고려하고 각 당사자의 미결제 잔액으로 업데이트됩니다. Alice의 경우 1.5 BTC, Bob의 경우 0.5 BTC입니다.
3단계: Lightning 채널 닫기
채널을 열기 위한 초기 자금 거래와 마찬가지로 라이트닝 채널을 닫는 것도 온체인 거래입니다. 한 당사자가 채널 폐쇄를 시작할 수 있지만 양 당사자가 이에 동의해야 자금이 각자의 지갑으로 다시 전송됩니다. 채널이 성공적으로 닫히면 당사자 간의 균형을 나타내는 단일 트랜잭션이 온체인으로 방송됩니다.
라우팅 및 다자간 트랜잭션
라이트닝 네트워크의 다중 서명 및 스마트 계약 설계는 네트워크가 상대방 위험 없이 독립적으로 실행되도록 보장하므로 다자간 거래에 유용합니다. 예를 들어 Alice는 Dave와도 채널이 있는 Carol과 채널을 가지고 있는 Bob과 채널을 열 수 있습니다. Alice가 Dave에게 자금을 보내고 싶지만 직접 연결되어 있지 않으면 어떻게 합니까? 이 경우 지불은 ‘홉’으로 사용하여 Bob과 Carol을 통해 라우팅됩니다.
두 당사자가 이미 자체 결제 채널을 설정한 경우 네트워크에서 결제가 수신자에게 라우팅되는 방식을 결정하도록 할 수 있습니다. Lightning Network는 이를 가능하게 하기 위해 소스 라우팅과 어니언 라우팅 프로토콜의 조합을 사용합니다 . 소스 라우팅을 통해 노드는 지불 경로를 완전히 제어할 수 있습니다. 어니언 라우팅은 노드가 최적의 경로를 선택할 수 있도록 합니다. 각 홉이 암호화되는 최단 경로와 낮은 수수료를 보장합니다.
해시 타임록 계약
이것은 모두 해시된 타임록 계약 ( HTLC )의 도움으로 안전하게 수행됩니다. 간단히 말해서 HTLC는 일정 기간(또는 블록 높이) 내에 특정 조건이 충족되면 수취인이 자금을 받을 수 있도록 하는 스마트 계약 역할을 합니다. 이를 확인하기 위해 Alice를 예로 사용하여 Dave와의 거래가 어떻게 이루어지는지 살펴보겠습니다(아래 다이어그램 참조). 이 시나리오에서 Alice는 10블록 환불 제한 시간과 함께 Dave에게 1 BTC를 보내려고 합니다. Alice의 노드는 최적의 경로를 결정하고 수수료를 계산합니다(예: 1 BTC를 보내는 데 0.002 BTC 수수료).
다자간 거래: 예
1. Dave는 자신만이 알고 있는 ‘비밀'(R)을 생성하고 여기에 해시 함수를 실행하여 해시(H)를 생성한 다음 Alice에게 보냅니다.
2. Alice는 HTLC를 설정합니다. HTLC는 자금을 해제하기 위해 미리 정의된 조건을 충족해야 합니다. 이 경우 Alice는 다음 10 블록 내에서 비밀(R)을 성공적으로 제공하면 Bob에게 1.002 BTC를 지불할 것을 약속합니다. 그렇지 않은 경우 지불은 Alice에게 다시 전송됩니다.
3. Bob은 Alice가 잠근 1.002 BTC를 청구할 수 있는 비밀(R)을 모르기 때문에 경로에 있는 누군가(이 경우 Carol )에게 1.001 BTC를 커밋하도록 HTLC를 설정합니다. 해시 ‘H’. 이 HTLC에서 Carol은 다음 9개 블록 내에서 (R)을 제공하면 1.001 BTC를 받습니다. 그렇지 않으면 자금이 Bob에게 다시 보내집니다.
4. 같은 방식으로 Carol은 Dave와 함께 HTLC를 생성합니다. 여기에서 다음 8개 블록 내에서 (R)을 제공하면 1 BTC를 받습니다. 그렇지 않으면 자금이 Carol에게 다시 보내집니다.
5. 이 시점에서 Dave는 해시 ‘H’를 풀기 위한 비밀 ‘R’을 알고 있으므로 HTLC를 잠금 해제하여 Carol로부터 1 BTC 지불을 받을 수 있습니다. Dave가 자금을 받기 위해 비밀을 사용하자마자 Carol도 비밀을 사용할 수 있게 됩니다.
6. 비밀을 받은 Carol은 Bob이 보낸 1.001 BTC의 잠금을 해제하고 그렇게 함으로써 그에게 비밀을 밝힙니다.
7. 마지막으로 Bob은 비밀을 사용하여 그와 Alice 사이의 채널에서 1.002 BTC를 얻습니다.
해시 타임록 계약이 중요한 이유
HTLC는 Lightning Network 실행의 핵심입니다. 1) 트랜잭션의 특정 조건이 충족되도록 하여 네트워크에서 신뢰할 수 없는 시스템을 활성화합니다. 2) ‘멀티 홉’ 트랜잭션을 안전하게 촉진합니다. Alice의 경우 이는 그녀가 Bob과 Carol을 중개자로 신뢰할 필요가 없음을 의미합니다. 프로토콜이 그녀를 대신하여 작업을 수행하여 Dave가 안전하게 토큰을 받을 수 있도록 합니다. 그렇지 않으면 토큰이 자동으로 그녀에게 환불됩니다.
결론: 오늘날의 라이트닝 네트워크 상태
라이트닝 네트워크는 지금까지 유망한 것으로 입증되었습니다. 그러나 완벽하지는 않습니다.
주요 문제와 단점은 다음과 같습니다.
지불 라우팅과 관련된 문제는 노드의 신뢰성과 가용성에 의해 영향을 받을 수 있습니다(예: 라우팅 노드에 신뢰할 수 있는 라우팅을 위한 다른 양호한 라우팅 노드에 대한 충분한 개방 채널이 없는 경우). 당사자가 문제가 있다는 사실조차 인지하지 못한 채 결함이 있는 노드를 사용하게 될 수 있는 비속성 지불 라우팅 실패 도 있습니다.
경로에 있는 채널의 경로 유동성이 충분하지 않거나 자금이 부족하면 해당 채널의 결제가 실패할 수 있습니다. 이것은 특히 더 큰 트랜잭션의 경우일 수 있습니다.
악의적인 그룹이 네트워크를 정체시키고 일부 노드를 사용할 수 없게 만들어 연결된 모든 채널의 자금을 잠그는 좀비 공격 또는 그리핑 공격 과 같은 심각한 취약성 과 기타 보안 위협이 존재합니다. 또한 무엇보다도 이중 지출 공격 의 가능성이 있습니다(네트워크에 잘못 구성된 감시탑으로 인해 악의적인 행위자가 동일한 자금을 여러 번 사용할 수 있음).
라이트닝 네트워크의 결함에도 불구하고 지난 몇 년간 개발과 구현이 진행되었다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 2023년 초에 MicroStrategy는 Lightning Network 솔루션 개발 계획을 발표했습니다. 보다 최근에는 디지털 결제 회사인 Strike가 필리핀에서 Lightning Network 기반 송금 서비스를 출시했습니다.
Lightning Network는 생태계를 구성하는 수백 개의 회사, 프로젝트 및 앱과 공간에 할당된 수백만 달러의 자본으로 계속 성장하고 있습니다. Bitcoin 공간의 대부분의 개발은 Lightning Network를 통해 이루어지기 때문에 앞으로 몇 년 동안 계속 발전하고 업계 플레이어가 기술을 계속 발전시키는 것을 보는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
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