요약: 탈중앙화와 성능 사이의 상충 관계는 블록체인의 대표적인 과제 중 하나로, 흔히 ‘블록체인 삼중 딜레마’라고 불립니다. 탈중앙화 수준을 높이려면 더 많은 노드가 합의에 도달해야 하는데, 이로 인해 통신 오버헤드가 증가하고 지연 시간이 늘어나며 처리량이 감소합니다. 반면, 성능을 높이려면 검증자 수를 줄이거나 합의 라운드를 빠르게 진행하거나 더 높은 사양의 하드웨어가 필요하며, 이 모든 요소가 중앙화를 촉진합니다. 이 삼중 딜레마는 블록체인이 탈중앙화, 보안, 확장성이라는 세 가지 특성 중 기껏해야 두 가지만 완전히 최적화할 수 있다고 주장합니다. 각 블록체인은 이 스펙트럼 내에서 서로 다른 절충점을 선택하며, 레이어 2 롤업, 샤딩, 병렬 실행과 같은 전략들이 가능성의 한계를 넓혀가고 있습니다.
간단한 설명
그룹에서 결정을 내려야 하는 상황을 상상해 보세요. 세 명이 합의해야 한다면 대화는 빠르게 진행됩니다. 하지만 1만 명이 합의해야 한다면, 모두가 선의로 행동한다고 해도 대화는 훨씬 더 오래 걸립니다. 블록체인의 합의 과정도 이와 같은 원리로 작동합니다. 모든 검증자는 새로운 블록을 수신하고, 검증하며, 이를 인증해야 합니다. 참여하는 검증자가 많을수록 교환해야 할 메시지도 늘어나고, 합의에 걸리는 시간도 더 길어집니다.
이로 인해 근본적인 상충 관계가 발생합니다. 검증자가 적은 빠른 네트워크(높은 성능, 낮은 탈중앙화)를 선택할 수도 있고, 검증자가 많은 느린 네트워크(낮은 성능, 높은 탈중앙화)를 선택할 수도 있으며, 그 중간 정도의 네트워크를 선택할 수도 있습니다. 현재 기술로는 최대 성능과 최대 탈중앙화를 동시에 달성할 수 없습니다.
블록체인의 삼중 딜레마
이더리움 공동 창립자 비탈릭 부테린이 널리 알린 ‘블록체인 삼중 딜레마’에 따르면, 블록체인은 탈중앙화, 보안, 확장성이라는 세 가지 특성 중 동시에 최대 두 가지까지만 최적화할 수 있다고 한다.
분산화란 많은 독립적인 참여자들이 과도한 하드웨어 사양 없이도 노드를 운영하고 합의 과정에 참여할 수 있음을 의미합니다. 보안이란 네트워크가 기록을 조작하거나, 거래를 검열하거나, 체인을 중단시키려는 막대한 자금을 가진 공격자들의 공격을 막아낼 수 있음을 의미합니다. 확장성이란 네트워크가 대량의 거래를 빠르고 저렴하게 처리할 수 있음을 의미합니다.
비트코인은 탈중앙화와 보안을 극대화하지만 확장성을 희생합니다. 기본적인 하드웨어만 갖추면 누구나 풀 노드를 운영할 수 있으며, 네트워크가 성공적으로 공격당한 적은 없지만, 처리량은 초당 약 7건의 거래로 제한됩니다. 이더리움은 이 세 가지 요소를 균형 있게 조화시키면서도 탈중앙화와 보안에 중점을 두고 있으며, L1에서 약 30 TPS를 처리하고, 베이스 레이어의 처리량을 늘리는 대신 롤업을 통해 확장할 계획을 가지고 있습니다. 솔라나는 성능과 보안을 최우선으로 하여 실제로 약 4,000 TPS를 달성하지만, 검증자를 운영하려면 고사양 하드웨어가 필요하기 때문에 참여자 수가 제한되고 검증자 집합이 집중되는 문제가 있습니다.
왜 상충 관계가 존재하는가
이러한 상충 관계는 단순한 공학적 선택이 아니라 물리학과 컴퓨터 과학에 그 뿌리를 두고 있습니다. 네트워크 전파 시간은 합의 지연 시간에 하한선을 설정합니다. 전 세계에 분산된 검증자들은 메시지를 주고받아야 하며, 빛의 속도 때문에 멀리 떨어진 지역 간에는 최소 100~300ms의 왕복 시간이 소요됩니다. 검증자가 많아지면 메시지 양도 늘어나고, 메시지 양이 늘어나면 시간이 더 걸리게 됩니다.
하드웨어 사양은 진입 장벽이 됩니다. 체인이 블록을 더 빠르게 생성하거나 블록당 더 많은 데이터를 포함하게 되면, 노드들은 이를 따라잡기 위해 더 빠른 CPU, 더 많은 RAM, 더 큰 용량의 SSD, 그리고 더 높은 대역폭이 필요합니다. 이러한 사양이 높아지면 노드를 운영할 수 있는 사람의 수가 줄어들게 되어, 검증자 집합이 축소되고 네트워크가 집중화됩니다.
상태는 시간이 지남에 따라 누적됩니다. 모든 거래는 블록체인의 상태에 추가됩니다. 처리량이 빨라질수록 상태의 증가 속도도 빨라지며, 이는 더 많은 저장 공간이 필요함을 의미합니다. 수천 TPS를 처리하는 체인은 테라바이트 단위의 상태 데이터를 빠르게 축적하게 되어, 풀 노드를 운영하는 데 드는 비용이 점점 더 높아집니다.
한계를 뛰어넘는 전략들
레이어 2 롤업은 트릴레마를 해결하는 데 가장 성공적인 전략입니다. 별도의 체인에서 트랜잭션을 처리하고 압축된 결과를 L1에 전송함으로써, 롤업은 베이스 레이어의 보안성과 탈중앙화를 계승하는 동시에 처리량을 획기적으로 높입니다. 이더리움의 L2 생태계(Arbitrum, Base, Optimism, zkSync)는 L1 단독보다 몇 배나 더 많은 트랜잭션을 처리합니다.
솔라나(Solana), 수이(Sui), 모나드(Monad), 메가ETH(MegaETH)에서 사용하는 병렬 실행 방식은 충돌이 없는 거래를 순차적으로 처리하는 대신 동시에 처리함으로써, 블록 생성 시간을 늘리지 않고도 처리량을 높이거나 검증자 수를 줄이는 효과를 가져옵니다.
샤딩은 네트워크를 서로 독립적으로 거래를 처리하는 병렬 세그먼트로 분할하여, 처리량을 샤드 수만큼 증대시킵니다. 이더리움의 초기 샤딩 로드맵은 롤업 중심의 접근 방식으로 발전했지만, 다른 블록체인들은 여전히 네이티브 샤딩을 모색하고 있습니다.
데이터 가용성 샘플링을 통해 노드는 블록 전체를 다운로드하지 않고도 블록 데이터의 가용성을 확인할 수 있어, 대역폭 요구량을 줄이고 대용량 블록에 대한 보다 분산된 검증을 가능하게 합니다.
Quicknode의 역할
Quicknode는 이더리움 및 비트코인과 같은 고도로 탈중앙화된 L1 체인부터 솔라나와 같은 고성능 체인, 그리고 이 두 세계를 연결하는 L2 롤업에 이르기까지 80개 이상의 체인에 걸친 인프라를 제공함으로써 트릴레마의 모든 상충 관계를 포괄적으로 지원합니다. 탈중앙화를 우선시하는 체인이든 처리량을 우선시하는 체인이든, Quicknode의 Core API는 저지연且 신뢰할 수 있는 액세스를 제공합니다. L2 전용 사용 사례의 경우, 퀵노드는 Arbitrum, Base, Optimism, zkSync 및 기타 주요 롤업에 대한 네이티브 RPC 지원을 제공합니다.
주요 체인들은 ‘삼중 딜레마’ 측면에서 어떻게 비교될까요?
아래 표는 주요 네트워크들이 탈중앙화, 보안, 확장성 측면에서 어떤 위치에 있는지 요약한 것입니다. 검증자 수가 이에 어떤 영향을 미치는지 더 자세히 알아보려면 ‘검증자 집중도’ 항목을 참조하십시오.
체인
~ 쪽으로 기울어진다
대략적인 처리량
노드 접근성
비트코인
분권화와 보안
7 TPS에 대하여
저사양 하드웨어에서도 원활하게 작동합니다
이더리움 L1
분권화와 보안
약 30 TPS
소비자용 하드웨어, 롤업을 통한 확장
솔라나
성능 및 보안
수천 건의 TPS
고사양 하드웨어 필요
이더리움과 롤업
세 가지 모두 레이어 2를 통해
수천 건의 TPS를 합산한 결과
L1은 계속 접근 가능하며, L2는 확장성을 더합니다
분권화와 성능을 동시에 달성할 수 있을까요?
트릴레마의 핵심인 기반 계층에서는 오늘날의 기술로는 불가능합니다. 실질적인 해결책은 계층을 분리하는 것입니다. 즉, 결제를 위해 고도로 분산되고 안전한 레이어 1을 유지하면서, 실행은 높은 처리량을 제공하면서도 레이어 1의 보안을 계승하는 롤업 및 기타 레이어 2 시스템으로 이전하는 것입니다. 이것이 바로 이더리움이 단순히 레이어 1의 처리량을 높이는 대신 롤업 중심의 로드맵을 선택한 이유입니다.
자주 묻는 질문
블록체인 삼중 딜레마란 무엇인가요?
블록체인 삼중 딜레마란, 블록체인이 탈중앙화, 보안, 확장성이라는 세 가지 특성 중 동시에 최대 두 가지만 완전히 최적화할 수 있다는 개념입니다. 한 가지를 개선하면 대개 다른 한 가지를 희생해야 합니다.
분산화가 더 심해지면 왜 성능이 저하될까요?
검증자가 많아지면 합의에 도달하기 위해 교환해야 하는 메시지도 늘어나며, 전 세계적인 분산으로 인해 네트워크 지연 시간이 발생합니다. 이 두 가지 요인 모두 블록당 소요 시간과 오버헤드를 증가시켜, 규모가 작고 긴밀하게 연계된 검증자 집합에 비해 처리량이 감소하게 됩니다.
분권화와 성능 중 어느 쪽이 더 중요할까요?
사용 사례에 따라 다릅니다. 고가 자산의 결제는 탈중앙화와 보안을 중시하는 반면, 소비자용 앱과 고빈도 거래는 성능을 중시합니다. 많은 팀은 탈중앙화된 L1에서 결제를 처리하고, 빠른 L2에서 거래를 실행함으로써 두 가지 장점을 모두 확보하고 있습니다.
레이어 2 솔루션은 트릴레마 해결에 어떻게 도움이 될까요?
레이어 2 롤업은 오프체인에서 거래를 처리하고, 압축된 데이터를 분산형 레이어 1로 다시 전송합니다. 사용자는 높은 처리량과 낮은 수수료를 누리면서도 베이스 체인의 보안성과 분산성을 그대로 계승할 수 있어, 베이스 레이어에서 발생하는 상충 관계를 피할 수 있습니다.
삼중 딜레마는 절대적인 법칙인가?
이는 입증된 정리라기보다는 실질적인 제약 조건에 가깝습니다. 병렬 실행, 샤딩, 데이터 가용성 샘플링, 롤업과 같은 기술들은 탈중앙화를 포기하지 않으면서도 처리량과 지연 시간을 개선하며 계속해서 한계를 넓혀가고 있습니다.