수년간의 개념화와 개발 끝에 첫 번째 라이트닝 구현이 이제 베타 상태에 있습니다. 그 결과, 매일 더 많은 노드가 온라인에 나타나고 있으며, 점점 더 많은 사용자들이 서로 채널을 열고, 일부 상인들은 심지어 라이트닝 결제를 수락하기 시작했습니다.
하지만 물론, 이는 라이트닝 네트워크의 아주 초기 단계입니다. 주요 구현은 사용 가능하며 일부 지갑 및 기타 애플리케이션이 제공되지만, 비트코인의 오버레이 결제 네트워크는 향후 몇 년 동안 네트워크 아키텍처, 보안 및 사용성 등 여러 분야에서 개선될 것으로 예상됩니다.
현재 개발 중인 몇 가지 중요한 라이트닝 프로젝트는 다음과 같습니다.
이중 자금 채널
라이트닝 네트워크는 일련의 결제 채널로 구성됩니다. 각 결제 채널은 두 사용자 간에 존재하며, 자금을 서로 송금할 수 있게 해줍니다.
하지만 개발 초기 단계에서는 결제 채널이 두 당사자 중 한 쪽에 의해서만 자금이 조달될 수 있습니다. 자금을 조달하는 당사자는 먼저 상대방에게 거래를 해야 하며, 그 후에야 상대방이 동일한 결제 채널 내에서 결제를 반환할 수 있습니다.
그러나 라이트닝 네트워크 백서에서는 이중 자금 채널을 제안했으며, eclair의 뒤에 있는 회사인 ACINQ에 의해 사양 제안도 이루어졌습니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이중 자금 채널은 두 사용자가 각각 일부 비트코인을 예치하여 결제 채널을 부분적으로 자금 조달할 수 있게 해줍니다. 이는 사용자가 채널을 연 후 즉시 결제를 보내고 받을 수 있도록 하여 라이트닝 사용자 경험에 더 많은 유연성을 가져올 것입니다.
서브마린 스왑
라이트닝 결제를 하기 위해 사용자는 라이트닝 채널에 자금을 예치해야 합니다. 채널에 들어가면 이 자금은 일반(온체인) 비트코인 주소로 송금될 수 없습니다(채널이 먼저 닫히지 않는 한). 이는 라이트닝 채널의 비트코인이 일반 지갑의 비트코인과 다소 분리되어 있음을 의미하며, 마치 당좌예금 계좌의 돈이 저축 계좌의 돈과 다소 분리되어 있는 것과 유사합니다.
하지만 라이트닝과 온체인 결제 간의 전환을 보다 원활하게 만드는 솔루션이 있습니다.
하나의 솔루션은 서브마린 스왑입니다. 알렉스 보스워스가 개발했으며(그 이전에 라이트닝 랩스 CTO인 올라올루와 오순토쿤이 개념화했습니다), 서브마린 스왑은 본질적으로 사용자가 라이트닝 네트워크의 중개인에게 라이트닝 결제를 보내게 해줍니다. 그 중개인은 일반(온체인) 비트코인 주소로 해당하는 양의 비트코인을 송금합니다. 반대 방향으로도 작동합니다: 사용자는 일반 온체인 결제를 중개인에게 보낼 수 있으며, 그 중개인은 라이트닝 네트워크의 수신 라이트닝 노드로 해당하는 양의 비트코인을 송금합니다.
중요하게도, 서브마린 스왑을 통해 이 변환은 “원자적으로” 이루어집니다. 이미 라이트닝 네트워크에 내장된 트릭을 사용하여, 라이트닝 결제와 온체인 결제를 효과적으로 연결할 수 있습니다. 이는 중개인이 결제를 전달하지 않아 자금을 훔치는 것을 불가능하게 만듭니다. (사용자와의 합의에 따라, 그는 자신의 서비스에 대해 소액의 수수료를 부과할 수 있습니다.)
스플라이싱
라이트닝 사용자 경험을 보다 원활하게 만드는 또 다른 솔루션은 “스플라이싱”이라고 불립니다. 본질적으로, 스플라이싱은 사용자가 기존 라이트닝 채널에 자금을 “충전”하거나, 채널에서 자금을 “배출”할 수 있게 해줍니다. 이 과정에서 채널을 열어둘 수도 있습니다.
아이디어는 간단합니다. 모든 라이트닝 채널은 개설 거래로 시작되며, 이는 두 사용자가 채널 내 자금을 이동하는 데 동의하도록 보장합니다. 나머지 라이트닝 채널은 사용자 간에 교환되는 일련의 후속 거래로 구성되며, 이는 일반적으로 비트코인 네트워크에 방송되지 않습니다. 개설 거래의 자금은 채널이 닫힐 때까지 이동하지 않습니다.
스플라이싱을 통해 사용자는 개설 거래를 사용하여 더 많은 비트코인을 포함하는 대체 개설 거래로 자금을 송금합니다. 이 새로운 개설 거래가 블록체인에서 확인되면 채널이 충전됩니다. 새로운 개설 거래가 확인될 때까지 두 사용자는 단순히 이전 채널과 새로운 채널을 동시에 업데이트하여 “채널 다운타임”을 피할 수 있습니다.
반대로, “스플라이스 아웃”할 때 사용자는 개설 거래를 사용하여 일반(온체인) 주소로 자금을 송금하고, 같은 트릭을 사용하여 일부를 채널에 남길 수 있습니다. 이렇게 하면 사용자는 라이트닝 채널에서 직접 온체인 거래를 수행할 수 있습니다.
엘투
새로운 결제가 이루어질 때마다 사용자 간의 라이트닝 채널은 상호 잔액을 반영하도록 업데이트됩니다. 이를 달성하기 위해 사용되는 트릭은 현재 오래된 잔액을 방송하려는 사용자를 처벌하는 것을 포함합니다(아마도 그 오래된 잔액이 그들에게 더 많은 금액을 지불할 것이기 때문입니다). 부정행위를 하는 사용자는 채널 내 모든 자금을 잃을 수 있습니다.
문제는 오래된 잔액의 방송이 항상 부정행위 시도가 아니라는 것입니다. 사용자가 실수로 오래된 잔액을 방송할 수 있는 여러 시나리오가 있습니다. 예를 들어, 소프트웨어 버그나 잘못된 백업으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 시나리오에서는 채널 자금의 완전 손실이 상당히 무거운 처벌이 됩니다.
2018년 4월 30일에 처음 발표된 엘투는 이 기사에서 소개된 최신 제안입니다. 블록스트림의 c-lightning 개발 팀인 크리스찬 데커 박사와 러스티 러셀, 그리고 라이트닝 랩스의 오순토쿤이 개발했습니다. 엘투는 시간 잠금 거래의 체인을 구축하여 채널을 업데이트하며, 각 거래는 이전 거래에서 자금을 사용하여 최신 채널 잔액을 반영합니다.
한 사용자가 오래된 거래(오래된 채널 잔액을 나타내는)를 방송하면, 그녀의 상대방은 최신 거래(최신 채널 잔액을 나타내는)를 방송할 수 있는 시간이 주어집니다.
이와 같은 솔루션은 오늘날 작동할 수 있지만, 실패 시에는 실용적이지 않습니다. 전체 거래 체인을 방송하고 비트코인 블록체인에 기록해야 하므로, 이는 라이트닝 네트워크의 목적을 사실상 무효화합니다. 따라서 데커는 이러한 유형의 거래에서 계층 구조를 도입하기 위해 비트코인 프로토콜에 소프트 포크 변경을 제안했습니다: 모든 새로운 거래는 전체 체인의 모든 거래를 방송할 필요 없이 오래된 거래를 무효화할 수 있습니다.
이 소프트 포크가 비트코인 네트워크에서 채택되고 활성화된다면, 라이트닝 사용자는 선호에 따라 현재 스타일과 엘투를 사용하여 채널을 생성할 수 있습니다.
압축 클라이언트 측 블록 필터링
라이트닝 네트워크는 2차 프로토콜이지만, 비트코인 블록체인 자체는 보안 목적으로 라이트닝 사용자에게 여전히 관련이 있습니다. 특히, 라이트닝 사용자는 특정 거래가 포함되어 있는지 확인하기 위해 블록체인을 주시해야 합니다. 이는 특히 모바일 사용자에게 자원을 많이 소모할 수 있습니다.
이 문제를 해결하기 위한 솔루션은 간소화된 결제 검증(SPV)이라고 하며, 비트코인 백서에서 설명되었습니다. 현재 SPV 지갑은 “블룸 필터”라는 트릭을 사용하여 관련 거래가 발생했는지 확인합니다.
불행히도, 블룸 필터는 상당히 프라이버시 친화적이지 않으며, 지갑은 본질적으로 비트코인 네트워크의 노드에 모든 주소를 공개합니다. 또한 각 개별 SPV 지갑은 최소한 하나의 전체 비트코인 노드에서 자원을 소모하므로 확장성과 사용성 문제도 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 라이트닝 랩스의 오순토쿤과 알렉스 악셀로드, 그리고 코인베이스 개발자 짐 포센이 “압축 클라이언트 측 블록 필터링”이라는 새로운 솔루션을 설계하여 네트리노 지갑에 구현하고 있습니다.
압축 클라이언트 측 블록 필터링은 본질적으로 현재 SPV 지갑이 사용하는 트릭을 반전시킵니다. 지갑이 전체 노드에 블룸 필터를 생성하고 보내어 관련 거래를 요청하는 대신, 전체 노드는 모든 네트리노 지갑에 대한 필터를 생성합니다. 그런 다음 네트리노 지갑은 이 필터를 사용하여 관련 거래가 발생하지 않았음을 확인합니다. 이는 사용자가 사기를 당하지 않도록 보장하는 데 필요한 모든 것입니다. (필터가 일치하는 경우, 네트리노는 일치하는 블록을 가져와서 일치가 실제 거래와 관련이 있는지 확인합니다.)
흥미롭게도, 이 트릭은 라이트닝 경험을 염두에 두고 설계되었지만, 일반 라이트 지갑에도 유용하게 사용될 수 있습니다.
감시탑
사기를 피하기 위해 라이트닝 사용자는 자신에게 관련될 수 있는 잠재적인 온체인 거래를 추적해야 합니다.
압축 클라이언트 측 블록 필터링이 상황을 훨씬 쉽게 만들어줄 것이지만, 사용자는 가끔 “체크인”하여 사기를 당하지 않도록 해야 합니다. 체크하는 것을 잊으면 보안 위험이 발생합니다.
“감시탑”은 라이트닝 네트워크 백서에서 유래된 잠재적인 솔루션으로, 이후 라이트닝 네트워크 백서 공동 저자이자 lit 개발자인 타지 드리자와 다른 사람들이 개선했습니다. 이름에서 알 수 있듯이, 감시탑은 사용자가 블록체인 모니터링을 제3자에게 아웃소싱할 수 있게 해줍니다.
현재 감시탑 설계는 고정되어 있지 않지만 대략적으로 이렇게 작동할 것입니다. 사용자가 채널을 업데이트할 때마다, 그들은 감시탑에 작은 데이터 패키지를 보냅니다. 이 패키지의 첫 번째 부분은 그들이 주의해야 할 거래의 “힌트”로, 마치 퍼즐 조각처럼 작용합니다. 이 힌트만으로는 감시탑이 주의해야 할 거래의 내용에 대한 아무런 정보를 드러내지 않으며, 사용자는 이 점에서 프라이버시를 포기하지 않습니다.
그러나 관련 거래가 비트코인 블록체인에 나타나면, 감시탑은 힌트를 사용하여 이를 인식할 수 있습니다. 그런 다음 블록체인 자체의 거래 데이터를 사용하여 감시탑은 수신한 패키지의 두 번째 부분을 사용하여 처벌 거래를 재구성할 수 있습니다. 이 처벌 거래는 채널 내 모든 자금을 사기를 당한 사용자에게 송금합니다. (엘투의 경우, 올바른 채널 잔액을 방송하기만 하면 됩니다.) 처벌 거래는 감시탑이 보상을 위해 일부 자금을 청구할 수 있도록 설계될 수도 있습니다.
사용자는 여러 감시탑에 채널 모니터링을 아웃소싱할 수 있습니다. 하나가 실패하더라도 다른 하나는 실패하지 않을 수 있어, 라이트닝 사용자의 위험을 무시할 수 있을 정도로 제한할 수 있습니다.
원자적 다중 경로 결제
라이트닝 네트워크가 네트워크인 이유는 사용자 간의 결제 채널이 서로 연결되어 있기 때문입니다. 사용자는 결제 채널을 통해 네트워크의 “중개인”을 통해 직접 채널이 열려 있지 않은 사용자에게 결제를 할 수 있습니다.
하지만 현재는 단일 결제가 단일 경로를 통해 라우팅되어야 합니다. 한 사용자가 다른 사용자에게 5 mBTC를 지불하고자 할 경우, 그는 단일 채널에 5 mBTC를 가지고 있어야 할 뿐만 아니라, 경로상의 모든 중개인도 채널에서 5 mBTC를 준비해야 합니다. 결제가 클수록 이러한 경우의 확률은 더 작아집니다.
원자적 다중 경로 결제(AMP)는 이러한 제한을 해결하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다. 라이트닝 랩스의 오순토쿤과 코너 프롬크네흐트가 처음 제안한 이 아이디어는 간단합니다: 더 큰 결제는 더 작은 조각으로 “잘라낼” 수 있으며, 각 조각은 다른 중개인을 통해 지불자에서 수취인으로 가는 자체 경로를 가집니다.
이 솔루션을 실현하는 데 있어 도전 과제는 라이트닝 결제가 실패할 수 있다는 것입니다. 이 경우 결제가 부분적으로 이루어졌다는 것을 의미합니다. 부분 결제는 결제가 전혀 이루어지지 않는 것보다 더 큰 문제일 수 있습니다: 상인은 부분 결제에 만족하지 않을 것이고, 고객은 아무것도 얻지 못하고 돈을 쓰는 것에 불만을 가질 것입니다.
이 문제에 대한 해결책은 AMP가 이미 라이트닝 경로를 따라 사용되고 있는 해시 시간 잠금 계약의 확장을 사용한다는 것입니다. 이 계약은 네트워크를 통해 비밀 데이터를 전달하는 것을 포함합니다. 결정론적 지갑(단일 시드에서 여러 비트코인 주소를 생성하는 지갑)에서 사용되는 트릭과 유사한 방법을 사용하여, 더 큰 결제의 작은 조각은 모두 수취인이 수령할 수 있습니다: 일부 비밀 데이터가 경로를 통해 완전하게 전달되지 않으면 전체 결제가 실패합니다.
원자적 스왑
라이트닝 네트워크는 비트코인을 위한 확장 레이어로 설계되었습니다. 그러나 많은 알트코인이 비트코인 코드베이스의 소프트웨어 포크이기 때문에, 이러한 알트코인에 대해 유사한 확장 레이어를 만드는 것은 그리 어렵지 않습니다. 이미 소규모 라이트코인 라이트닝 네트워크가 존재하며, 더 많은 라이트닝 네트워크가 뒤따를 가능성이 높습니다.
흥미롭게도, 이러한 네트워크는 미래에 분리된 상태로 남을 필요가 없습니다.
라이트닝 네트워크의 기본 구성 요소인 “원자적 스왑”(처음에는 티어 놀란이 제안하고 라이트닝 랩스의 프롬크네흐트가 실현함) 을 사용하여 결제 채널을 서로 다른 블록체인 간에 연결할 수 있습니다. 즉, 사용자가 비트코인을 보내면, 네트워크의 노드가 교환을 기꺼이 한다면 다른 사용자가 라이트코인으로 결제를 받을 수 있습니다.
물론, 이는 사용자가 이러한 결제를 자신에게 보낼 수 있다는 것도 의미합니다: 비트코인을 보내고 라이트코인을 받을 수 있습니다. 사실상, 라이트닝 네트워크는 신뢰할 수 없는 암호화폐 거래소의 네트워크를 구축할 수 있습니다.
채널 공장
라이트닝 네트워크의 주요 이점은 비트코인 거래의 상한선을 크게 증가시킬 수 있는 잠재력입니다. 두 사용자가 모두 채널에 자금을 보유하고 있는 한, 그들은 결제 채널을 열고 닫는 두 개의 온체인 거래만 요구하면서 사실상 무제한으로 서로에게 결제할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 결제 채널당 두 개의 거래는 시간이 지남에 따라 비트코인과 라이트닝 네트워크가 더 많은 채택을 받게 되면 누적될 수 있습니다.
ETH 취리히 연구원인 크리스찬 데커(블록스트림 소속), 로저 와텐호퍼, 콘라드 부르체르의 제안인 “채널 공장”은 결제 채널당 필요한 평균 온체인 거래 수를 더욱 줄일 수 있습니다.
2015년 데커와 와텐호퍼의 초기 라이트닝 유사 제안을 느슨하게 기반으로 한 채널 공장은 여러 사용자 간에 존재할 수 있는 일종의 결제 채널입니다. 한편, 모든 결제 채널과 마찬가지로 채널 공장은 항상 두 개의 온체인 거래만 필요합니다. (비트코인에서 슈너 서명이 구현되면, 이러한 거래는 많은 사용자가 포함되더라도 상당히 간결할 수 있습니다.)
채널 공장은 라이트닝 네트워크의 “하위 채널”처럼 작용할 수 있습니다. 채널 공장 내의 참가자는 추가 온체인 거래 없이 서로 간에 사실상 무제한의 라이트닝 채널을 열고 닫을 수 있습니다. 이렇게 함으로써 이론적으로 라이트닝 네트워크에 필요한 온체인 거래 수를 크게 줄일 수 있습니다.
