블록체인/레벨 V · 레이어/5.1 Lightning/수업 1
결제 채널
두 개의 서명, 수천 건의 결제: 오프체인 정산의 메커니즘
준비물멀티시그 인풋을 확인할 수 있는 블록 탐색기(예: mempool.space)BOLT #2 사양서펀딩 트랜잭션과 커밋먼트 트랜잭션의 구조를 시각화할 그래프 도구
호기심
- 두 당사자는 어떻게 비트코인 블록체인에 트랜잭션을 단 두 건만 제출하면서 수천 건의 즉시 결제를 주고받을 수 있을까요?
- 참가자가 자신의 잔액에 유리한 이전 커밋먼트 트랜잭션을 브로드캐스트하지 못하도록 막는 메커니즘은 무엇일까요?
- 2013년 제러미 스필먼(Jeremy Spilman)이 제시한 최초의 결제 채널은 왜 단방향으로만 작동했을까요?
탐구
- 비트코인의 베이스 레이어는 약 10분 간격으로 트랜잭션을 정산하므로, 고빈도 소액 결제에는 지연과 수수료 측면의 제약이 생깁니다. 결제 채널은 상태 업데이트의 연산 부담을 오프체인으로 옮겨, 참여자들이 네트워크 전파 없이 서명된 잔액 상태를 무기한 주고받을 수 있게 합니다. 온체인 블록체인은 정산 계층 역할만 하며, 최초 펀딩과 최종 종료 이벤트만 검증합니다.
- 채널은 펀딩 트랜잭션으로 시작합니다. 펀딩 트랜잭션은 앨리스와 밥이 공동으로 통제하는 자금을 잠그는 2-of-2 멀티시그 출력입니다. 각자 1 BTC씩 넣으면 채널 용량은 2 BTC가 됩니다. 어느 쪽도 상대방의 서명 없이는 이 자금을 일방적으로 사용할 수 없습니다. 이 구조는 참여자들을 하나의 공동 계좌로 묶는데, 이 계좌는 메인 체인에 대한 잠재적 청구권으로만 존재합니다.
- 채널 운영 중에 앨리스와 밥은 새로운 잔액 분배를 나타내는 커밋먼트 트랜잭션을 주고받습니다. 각 업데이트는 이전 상태를 대체합니다. 앨리스가 밥에게 0.1 BTC를 보내면, 두 사람은 앨리스의 출력에서 밥의 출력으로 자금을 옮기는 새 트랜잭션에 서명합니다. 서명은 되었지만 브로드캐스트되지 않은 이 트랜잭션들은 유효한 비트코인 트랜잭션이므로, 상대방에 대한 신뢰 없이도 어떤 최종 상태든 온체인에서 강제할 수 있습니다.
- 또한 각 당사자가 자신에게 더 많이 지급하던 이전 상태를 브로드캐스트하지 못하도록 막아야 합니다. 라이트닝은 이후 레슨에서 다룰 폐기 비밀값(revocation secret)과 타임락으로 이를 해결합니다. 간단히 말해, 폐기된 상태를 게시하면 상대방이 채널 잔액 전체를 가져갈 수 있으므로 부정행위는 질 수밖에 없는 도박이 됩니다.
- 채널 종료는 협력적으로 또는 일방적으로 이루어집니다. 협력적 종료에서는 양측이 타임락 없이 최종 잔액을 즉시 지급하는 정산 트랜잭션에 서명합니다. 한쪽이 연결을 끊거나 악의적으로 행동하면, 다른 쪽은 최신 커밋먼트 트랜잭션을 브로드캐스트해 강제 종료할 수 있습니다. 이 일방적 경로에서는 강제 종료한 당사자가 자기 몫을 사용하기 전에 상대적 타임락이 끝날 때까지 기다려야 하며, 그동안 페널티를 청구할 시간이 확보됩니다. 반면 상대방의 출력은 거의 즉시 사용할 수 있습니다.
- 선행 사례로는 결제가 지불자에서 수취인 방향으로만 흐를 수 있었던 제러미 스필먼의 단방향 채널(2013)과 크리스티안 데커(Christian Decker)·로저 바텐호퍼(Roger Wattenhofer)의 듀플렉스 채널(2015)이 있습니다. 조셉 푼(Joseph Poon)과 타데우스 드리자(Thaddeus Dryja)의 라이트닝 네트워크 논문(2015년 초안, 2016년 버전)은 채널을 무기한 열어 둘 수 있게 하는 폐기 가능한 커밋먼트와, 결제가 여러 채널을 거쳐 라우팅될 수 있게 하는 HTLC를 더했습니다. 현재는 LND, Core Lightning, Eclair 같은 메인넷 구현체가 이러한 상태를 관리하며, 본격적인 도입은 2018년에 시작되었습니다.
핵심 사실
- 결제 채널은 자금을 2-of-2 멀티시그 출력에 잠가 두므로, 온체인에서 지출하려면 두 서명이 모두 필요합니다.
- 커밋먼트 트랜잭션은 서명은 되었지만 브로드캐스트되지 않은 업데이트로, 채널 잔액을 재분배하며 새 상태가 나올 때마다 이전 상태를 대체합니다.
- 폐기 비밀값이 있으면, 이전 커밋먼트 트랜잭션이 브로드캐스트될 경우 상대방이 채널 잔액 전체를 가져갈 수 있습니다.
- 협력적 종료는 타임락이 없는 정산 트랜잭션으로 잔액을 즉시 정산하며, 일방적 종료에는 페널티 확인을 위한 상대적 타임락이 적용됩니다.
- 제러미 스필먼의 2013년 단방향 채널과 데커/바텐호퍼의 2015년 듀플렉스 채널이 라이트닝 네트워크의 주요 전신이었습니다.
- 주요 구현체로는 LND(Lightning Labs), Core Lightning(Blockstream), Eclair(ACINQ), LDK가 있으며, 메인넷 사용은 2018년부터 가속화되고 있습니다.
연습 아홉, 여섯, 셋, 하나
9모으기결제 채널을 열고, 업데이트하고, 닫는 과정에 관여하는 서로 다른 기술 구성 요소나 프로토콜 9가지를 나열하십시오.
6묶기9가지 항목을 기능에 따라 펀딩, 상태 관리, 보안 집행, 종료 메커니즘, 라우팅 전제 조건, 구현 표준의 6가지 범주로 분류하십시오.
3추리기6개 그룹을 두 당사자 간의 트러스트리스 운영을 보장하는 3가지 핵심 원칙으로 압축하십시오.
1결정화온체인 트랜잭션 두 건만으로 오프체인 결제를 몇 건이든 정산할 수 있는 이유를 한 문장으로 쓰십시오.
팩트 체크
날짜, 수치 및 주장은 아래에 명시된 출처들을 통해 확인되었습니다.