Layer 1, Layer 2, 그리고 Rollup 스케일링 솔루션#

개요: 블록체인 트릴레마#

이더리움과 같은 기반 블록체인은 **블록체인 트릴레마(Blockchain Trilemma)**라는 핵심 과제에 직면해 있습니다.

블록체인은 탈중앙화(Decentralization), 보안(Security), 확장성(Scalability) 세 가지 속성 중 두 가지만 최적화할 수 있다는 개념

이더리움은 탈중앙화와 보안을 우선시하도록 설계되어 가장 견고하고 신뢰할 수 있는 스마트 컨트랙트 플랫폼이 되었습니다. 그러나 이로 인해 확장성이 제한되어 초당 약 15개의 트랜잭션만 처리할 수 있습니다.

수요가 높을 때 이러한 제한은 네트워크 혼잡과 과도하게 비싼 트랜잭션 수수료(가스비)로 이어집니다.

Layer 1 (L1) 블록체인이란?#

**Layer 1(L1)**은 블록체인 생태계의 기본 프로토콜입니다.

핵심 특징#

자체 보안을 유지하고 원장 상태에 대한 합의를 도출하는 책임
독립적으로 운영되며 최종성(finality)이나 보안을 위해 다른 네트워크에 의존하지 않음
모든 트랜잭션이 최종적으로 확정되는 궁극적인 진실의 원천
**정산 레이어(Settlement Layer)**라고도 불림

L1 블록체인 예시#

블록체인	설명
Ethereum Mainnet	대표적인 스마트 컨트랙트 플랫폼
Bitcoin	최초의 블록체인
Solana	고성능 L1
BNB Chain	바이낸스 기반 체인
Sepolia	이더리움 테스트넷 (테스트 환경에서 L1으로 기능)

Layer 2 (L2) 블록체인이란?#

**Layer 2(L2)**는 Layer 1 위에 구축된 별도의 블록체인 프로토콜입니다.

핵심 목적#

L1의 기능을 확장하여 확장성 개선
자체 체인에서 트랜잭션을 처리하지만 L1에 "연결"
상위 레이어의 보안과 탈중앙화를 상속

L2 vs dApp#

구분	설명
dApp	L1 블록체인에 배포된 프로그램 (예: Uniswap)
L2	L1을 보완하도록 설계된 별도의 블록체인 네트워크

L2 블록체인 예시#

ZKsync
Optimism (OP)
Arbitrum
Polygon

Rollups: 주요 L2 스케일링 솔루션#

Rollup은 가장 널리 채택된 L2 스케일링 솔루션입니다.

작동 방식#

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L2에서 트랜잭션 실행 → 수백 개의 트랜잭션을 하나의 배치로 "롤업" → L1에 압축된 배치 게시

장점#

처리량 증가: 드라마틱한 트랜잭션 처리량 향상
비용 절감: L1에 배치를 게시하는 가스비를 포함된 모든 트랜잭션이 공유
개별 트랜잭션 비용이 L1에서 직접 처리하는 것보다 훨씬 저렴

Rollup의 두 가지 유형#

1. Optimistic Rollups#

배치의 모든 트랜잭션이 기본적으로 유효하다는 "낙관적" 가정으로 운영됩니다.

작동 과정#

L2 운영자가 L1에 배치 게시
챌린지 기간(Challenge Period) 시작 (보통 약 1주일)
이 기간 동안 다른 네트워크 참여자가 배치를 검토 가능
무효한 트랜잭션 발견 시 사기 증명(Fraud Proof) 제출

결과#

시나리오	결과
사기 증명 성공	부정 배치 되돌림 + 악의적 운영자의 스테이킹 담보 슬래싱
챌린지 기간 종료 (성공적 이의 없음)	배치가 최종 확정되어 L1에 영구 기록

트레이드오프#

⚠️ 트랜잭션 최종성까지 긴 대기 시간 필요
⚠️ L2에서 L1으로 자금 인출 시 챌린지 기간 종료까지 대기 필요

2. Zero-Knowledge (ZK) Rollups#

유효성을 가정하고 이의를 기다리는 대신, 고급 암호학을 사용하여 모든 트랜잭션 배치의 유효성을 사전에 증명합니다.

작동 과정#

ZK-Rollup 운영자가 L1에 배치 제출
동시에 유효성 증명(Validity Proof), 즉 영지식 증명(Zero-Knowledge Proof, ZKP) 생성 및 제출
이 증명이 배치 내 모든 상태 변경이 올바르고 네트워크 규칙을 따른다는 것을 수학적으로 보장
L1의 검증자(Verifier) 스마트 컨트랙트가 즉시 증명 확인
증명이 유효하면 배치가 즉시 수락 및 확정

장점#

✅ 긴 챌린지 기간 불필요
✅ Optimistic Rollups 대비 훨씬 빠른 인출 및 최종성

핵심 특성: 간결성 (Succinctness)#

증명이 매우 작고 빠르게 검증 가능
막대한 연산을 나타내더라도 효율적으로 검증
이러한 이유로 Succinct Rollups라고도 불림

ZK-ZK Rollups#

일부 ZK-Rollups는 "영지식" 속성을 활용하여 프라이버시 기능을 제공합니다:

비밀 잔액
기밀 트랜잭션
대표 예시: Aztec

비교 요약#

특성	Optimistic Rollups	ZK Rollups
유효성 검증	사기 증명 (Fraud Proof)	유효성 증명 (Validity Proof)
최종성	챌린지 기간 후 (~1주일)	즉시
인출 시간	느림	빠름
기술 복잡도	상대적으로 낮음	높음 (고급 암호학)
예시	Optimism, Arbitrum	ZKsync, Polygon zkEVM

결론#

Layer 1 블록체인 (예: 이더리움): 탁월한 보안과 탈중앙화를 제공하지만 확장성에 한계
Layer 2 솔루션, 특히 Rollups: 별도의 빠른 레이어에서 트랜잭션을 처리하면서 L1의 보안을 상속하여 문제 해결
- Optimistic Rollups: 시간 지연이 있는 사기 증명 시스템
- ZK-Rollups: 즉각적인 최종성을 위한 암호학적 유효성 증명

이러한 기술들이 함께 이더리움 생태계의 확장을 가능하게 하여 대중 채택의 길을 열고 있습니다.