레이어 1

레이어 1, 어렵지 않아요 블록체인의 맨 밑바닥이 하는 일

1. 레이어 1이 대체 뭐예요?

레이어 1(Layer 1)은 블록체인에서 가장 아래에 깔린 '기반 계층'이에요. 쉽게 말하면 네트워크의 메인넷, 즉 본체 그 자체를 가리켜요. 사용자가 보낸 거래(트랜잭션)를 스스로 처리해서 블록에 기록하고, 합의 알고리즘(여러 컴퓨터가 무엇이 맞는지 서로 맞춰 보는 방법)으로 그 거래가 진짜 유효한지 검증한 다음 최종적으로 확정하는 일까지 여기서 다 해요.

레이어 1의 핵심은 '스스로 다 갖췄다'는 점이에요. 자기만의 통화(코인)도 있고, 거래를 확인해 주는 노드 네트워크도 있고, 보안을 지키는 방식도 자기 것을 써요. 그래서 다른 블록체인의 보안에 얹혀 가는 상위 계층과는 성격이 완전히 달라요.

대표적인 레이어 1로는 비트코인, 이더리움, 솔라나 같은 것들이 있어요. 이들은 스마트 컨트랙트(조건이 맞으면 자동으로 실행되는 계약 프로그램)와 디앱이 돌아가는 바탕이 되고, 레이어 2 같은 상위 확장 계층이 처리한 결과를 마지막에 기록해 두는 '정산 장부' 역할도 해요.

다만 레이어 1에는 풀기 어려운 숙제가 하나 있어요. 바로 '확장성'이에요. 보안과 탈중앙성(권한이 한곳에 몰리지 않고 여러 곳에 흩어져 있는 성질)을 지키면서 동시에 처리량까지 늘리기가 어렵다는 이른바 '블록체인 트릴레마' 때문이에요. 그래서 이용자가 몰리면 거래가 밀리고 가스 수수료(거래를 처리해 달라고 내는 이용료)가 오르기 쉬워요.

이렇게 보면 쉬워요 · 레이어 1은 건물의 1층이자 기초 토대예요. 그 위에 여러 층(디앱·레이어 2)을 올리지만, 무너지지 않게 떠받치는 건 결국 이 바닥이에요.

2. 왜 하필 '레이어(층)'라고 부를까요?

'레이어(layer)'는 '층'이라는 뜻이에요. 블록체인 기술을 기능별로 여러 층으로 나눠서 이해하려는 생각에서 나온 말이에요. 그중 레이어 1은 거래를 스스로 검증·확정하고 장부를 마무리 짓는 '기반 계층'을 가리켜요. 보통은 그 위·아래에 놓이는 다른 층들과 함께 설명돼요.

층을 나눠 보면 이래요. 레이어 0은 여러 블록체인을 서로 연결해 주고 상호운용성(서로 다른 체인이 오갈 수 있게 하는 성질)을 제공하는 아래쪽 인프라 계층이에요. 레이어 1은 자체 합의와 보안으로 장부를 확정하는 기반 블록체인이고요. 레이어 2는 레이어 1 위에서 거래를 처리한 뒤 결과만 아래로 기록하는 확장 계층이에요.

'레이어 1'이라는 표현은 특히 레이어 2 확장 이야기가 활발해지면서 널리 쓰이게 됐어요. 보안과 최종 확정을 책임지는 '정산 계층'을 가리키는 말로 자리를 잡은 거예요.

이렇게 보면 쉬워요 · 레이어 0은 도로망, 레이어 1은 그 위에 세운 은행 본점, 레이어 2는 본점 밖에서 빠르게 처리하고 나중에 본점에 몰아서 정산하는 창구라고 생각하면 돼요.

3. 레이어 1은 무엇으로 이루어져 있나요?

레이어 1은 다음 세 가지를 스스로 갖춘 독립 블록체인이에요.

첫째, 자체 통화(코인)예요. 수수료를 내는 수단이자, 네트워크 보안을 지켜 준 사람들에게 주는 보상 수단이 되는 고유 코인을 직접 발행해요.

둘째, 자체 노드 네트워크예요. 전 세계에 흩어진 노드(장부를 나눠 갖고 거래를 확인하는 컴퓨터)들이 분산원장(똑같은 장부를 여러 곳에 복사해서 나눠 보관하는 방식)의 복제본을 보관하면서 거래를 검증해요.

셋째, 자체 보안 모델이에요. 네트워크의 보안과 탈중앙성을 스스로 책임지고, 다른 체인의 보안에 기대지 않아요.

이 세 가지를 자기 힘으로 굴린다는 점이 레이어 1을 상위 계층과 구분 짓는 핵심이에요. 51% 공격(한 세력이 네트워크의 절반이 넘는 힘을 쥐고 장부를 조작하려는 공격) 같은 위협을 막는 것도 레이어 1이 스스로 감당해야 할 몫이에요.

4. 거래는 어떻게 처리되고 확정될까요?

이용자가 거래를 하나 일으키면, 그 거래는 노드 네트워크 전체로 쫙 퍼져요. 그리고 검증을 거쳐 블록 하나에 여러 거래가 묶여요. 합의 과정을 통과한 블록은 기존 장부 뒤에 연결되면서 되돌리기 어려운 상태가 돼요. 이렇게 '이제 뒤집기 어렵다'가 된 상태를 완결성(finality)이라고 불러요.

완결성에는 두 종류가 있어요. 작업증명이나 일부 지분증명 계열은 시간이 지날수록 거래가 뒤집힐 확률이 점점 낮아지는 '확률적 완결성'을 가져요. 반면 비잔틴 장애 허용(일부 컴퓨터가 고장 나거나 거짓말을 해도 전체 합의는 흔들리지 않게 하는 방식) 기반 합의를 쓰는 체인은 블록이 만들어지는 즉시 확정되는 '즉각적 완결성'을 목표로 해요.

확률적 완결성은 확정까지 시간이 좀 걸리기 때문에, 결제나 금융 서비스에서는 제약이 되기도 해요. 참고로 블록이 하나씩 만들어지는 간격인 블록 생성 시간은 체인마다 달라요.

5. 무엇이 맞는지는 어떻게 정할까요? (합의 알고리즘)

레이어 1은 저마다 자기만의 합의 알고리즘으로 거래가 유효한지, 어떤 순서로 처리할지를 정해요. 대표적인 방식은 이래요.

작업증명(PoW)은 컴퓨터끼리 연산 경쟁을 벌여서 블록을 만들 권한을 얻는 방식이에요. 비트코인이 이 방식을 쓰는데, 에너지를 많이 잡아먹어요. 지분증명(PoS)은 자기가 보유하거나 맡겨 둔(예치한) 지분에 따라 블록 만들 사람을 정하는 방식이에요. 작업증명보다 에너지를 적게 써요. 이 밖에 위임 지분증명(DPoS)이나 BFT 계열처럼 처리 속도와 완결성을 높이려는 변형들도 널리 쓰여요.

어떤 합의 방식을 고르느냐는 보안·속도·탈중앙성 사이의 균형을 좌우하는 가장 중요한 설계 결정이에요. 예를 들어 이더리움은 처음 시작할 때는 작업증명을 쓰다가, 나중에 지분증명으로 갈아탔어요.

6. 왜 다 잘하기가 어려울까요? (블록체인 트릴레마)

레이어 1 설계에서 가장 골치 아픈 문제는 '블록체인 트릴레마'예요. 보안(security)·탈중앙성(decentralization)·확장성(scalability), 이 세 가지를 한꺼번에 만족시키기가 어렵다는 뜻이에요. 셋 중에 둘을 강하게 하면 나머지 하나가 희생되기 쉬워요. 예를 들어 소수의 강력한 컴퓨터만 써서 처리량을 확 끌어올리면, 참여자가 적어지니까 탈중앙성이 약해져요.

그래서 이용자가 한꺼번에 몰리면 초당 거래 처리량(1초에 처리할 수 있는 거래 건수)의 한계 탓에 처리가 밀리고, 가스 수수료가 치솟는 현상이 나타나요. 결국 확장성은 레이어 1이 많은 사람에게 쓰이려면 반드시 넘어야 할 숙제로 꼽혀요.

이렇게 보면 쉬워요 · 싸고, 빠르고, 튼튼한 것 세 가지를 동시에 다 가진 물건은 찾기 어렵죠. 블록체인도 딱 그런 상황이에요.

7. 확장성 문제는 어떻게 풀까요?

확장성 문제를 푸는 방법은 크게 두 갈래로 나뉘어요.

첫 번째는 온체인 확장, 즉 레이어 1 자체를 개선하는 방법이에요. 샤딩(네트워크를 여러 조각으로 쪼개서 동시에 나눠 처리하는 기술)처럼 일을 병렬로 나누거나, 블록 구조나 합의 방식을 손봐서 레이어 1 스스로 처리량을 높이는 거예요.

두 번째는 오프체인 확장, 즉 위나 옆에 다른 계층을 두는 방법이에요. 레이어 2는 레이어 1 밖에서 거래를 처리하고 결과만 레이어 1에 기록해요. 그러면 레이어 1의 보안은 그대로 물려받으면서 처리량은 늘릴 수 있어요. 사이드체인은 자기만의 합의로 돌아가는 별도의 체인을 옆에 연결해서 부담을 나눠 지는 방식이에요.

최근에는 셀레스티아처럼 데이터 가용성(데이터를 언제든 꺼내 확인할 수 있게 보장하는 것) 같은 특정 기능만 전담하는 모듈형 접근도 등장했어요.

8. 어떤 레이어 1들이 있나요?

레이어 1은 무엇을 지향하느냐에 따라 여러 갈래로 발전해 왔어요.

비트코인은 최초의 레이어 1이자, '가치를 저장하는 것'에 초점을 둔 작업증명 네트워크예요. 이더리움은 스마트 컨트랙트를 본격적으로 도입해서 디앱 생태계의 바탕이 된 네트워크예요. 특히 이더리움의 실행 환경인 이더리움 가상머신(EVM)은 다른 여러 레이어 1이 따라 쓰는 호환 표준으로 자리 잡았어요.

솔라나, 아발란체, 에이다, 알고랜드, 앱토스, 모나드 같은 곳은 높은 처리량과 낮은 수수료를 내세운 후발 주자들이에요. 코스모스는 여러 레이어 1을 이어 주는 상호운용성에 강점이 있고, 헤데라나 인터넷컴퓨터 등은 독자적인 구조에 특징이 있어요.

참고로 레이어 1 네트워크의 규모는 흔히 시가총액과 생태계가 얼마나 활발히 돌아가는지로 비교해요.

9. 우리나라에도 레이어 1이 있나요?

국내에서도 여러 레이어 1 프로젝트가 나왔어요. 가장 대표적인 사례는 카카오가 개발한 클레이튼(Klaytn)이에요. 카카오는 2018년에 블록체인 자회사 그라운드X(Ground X)를 세웠고, 2019년 6월에 메인넷 '사이프러스(Cypress)'를 공식 출시했어요.

클레이튼은 이더리움 가상머신과 호환되는 레이어 1이에요. 지분증명을 바탕으로 비잔틴 장애 허용을 최적화한 합의를 써서, 약 1초의 블록 생성 시간과 즉각적 완결성, 높은 처리량을 내세웠어요. 자체 코인인 클레이(KLAY)를 발행했고, 대기업들로 구성된 거버넌스 카운슬(GC) 컨소시엄이 네트워크 운영에 함께 참여하는 구조를 택했어요. 주로 메타버스, 게임, NFT, 탈중앙화 금융 같은 분야에 초점을 맞췄고요.

2021년에는 그라운드X가 한국은행의 중앙은행 디지털화폐(CBDC) 모의실험 연구 사업자로 뽑히기도 했어요. 이 밖에 아르고, 아이콘, 메타디움, 메디블록, 보라 같은 프로젝트들도 국내에서 개발됐거나 국내 이용자 기반이 큰 레이어 1·블록체인으로 꼽혀요.

10. 앞으로 무엇을 풀어야 할까요?

레이어 1의 미래는 결국 트릴레마를 얼마나 누그러뜨리느냐에 달려 있어요. 확장성은 확보하되 탈중앙성과 보안은 희생하지 않는 설계, 레이어 2나 모듈형 구조와 역할을 잘 나누는 것, 서로 다른 체인을 이어 주는 상호운용성, 그리고 에너지 효율과 규제 대응이 공통 숙제로 꼽혀요.

많은 후발 레이어 1이 처리량 경쟁에 뛰어든 가운데, 기존 네트워크들도 하드 포크(기존 규칙과 호환되지 않게 크게 바꾸는 업그레이드)와 대규모 업그레이드를 거치며 계속 진화하고 있어요.