트랜젝션 속도를 늘리기 위한 기술적 방법

블록체인 기술은 탈중앙화와 보안성을 제공하는 반면, 트랜잭션 속도(Transaction Throughput)가 느리다는 문제를 안고 있습니다. 특히 비트코인이나 초기 이더리움과 같은 퍼블릭 블록체인의 경우, 초당 처리할 수 있는 트랜잭션 수(TPS)가 낮아 실사용에 제약이 많았습니다. 이를 해결하기 위해 다양한 기술적 접근이 이루어지고 있으며, 본 글에서는 트랜잭션 속도를 높이기 위한 주요 기술들을 구조적, 프로토콜적, 확장성 솔루션 측면에서 정리합니다.

1. 블록 크기 확장(Block Size Expansion)

가장 직관적인 방법은 블록에 담을 수 있는 데이터의 양을 늘리는 것입니다. 비트코인의 경우 블록 크기가 1MB로 제한되어 있었지만, SegWit(세그윗) 도입과 함께 실질적인 블록 용량이 증가하였고, 비트코인 캐시(Bitcoin Cash)는 아예 블록 크기를 8MB 이상으로 확장하였습니다.

블록 크기 증가의 장점은 TPS 증가지만, 노드 운영 비용 상승과 중앙화 우려가 단점으로 지적됩니다.

2. 블록 생성 간격 단축(Block Time Reduction)

블록 생성 주기를 줄이면 새로운 트랜잭션이 더 빨리 처리됩니다. 예를 들어:

• 비트코인: 평균 10분

• 이더리움: 약 12초

• 솔라나: 약 400ms

다만 블록 간 시간이 짧아질수록 포크(fork) 발생 가능성도 커지기 때문에, 네트워크 설계의 정교함이 요구됩니다.

3. 합의 알고리즘 최적화

전통적인 작업 증명(PoW)은 블록 생성 속도가 느릴 수밖에 없습니다. 이를 해결하기 위해 여러 가지 새로운 합의 알고리즘이 등장했습니다.

a. 지분 증명(PoS)

이더리움 2.0이 채택한 방식으로, 채굴이 아닌 코인 보유량에 따라 블록 생성자가 결정됩니다. 연산 소모가 적고 속도가 빠릅니다.

b. 위임 지분 증명(DPoS)

EOS, TRON 등이 사용하는 방식으로, 투표를 통해 대표 노드를 선정하고 이들이 블록을 생성합니다. 빠르지만 중앙화 논란이 있습니다.

c. Proof of History (PoH)

솔라나에서 사용되는 방식으로, 블록 생성의 시간 순서를 암호학적으로 증명하여 네트워크 동기화 시간을 줄입니다. 덕분에 초당 수만 건의 트랜잭션 처리 가능.

4. 샤딩(Sharding)

샤딩은 전체 블록체인을 여러 개의 '샤드(shard)'로 나누고, 각 샤드가 독립적으로 트랜잭션을 처리하도록 하는 방식입니다. 병렬 처리 개념을 도입하여 전체 네트워크 처리 능력을 높이는 효과가 있습니다.

이더리움 2.0에서도 샤딩이 중요한 확장성 해결책으로 적용될 예정입니다.

5. 레이어2 솔루션 도입

레이어2는 메인체인(레이어1)의 부하를 줄이기 위해 등장한 솔루션으로, 트랜잭션을 별도의 네트워크에서 처리하고 결과만 메인체인에 기록합니다.

a. 롤업(Rollups)

여러 트랜잭션을 묶어(roll up) 하나의 데이터로 메인체인에 기록하는 방식입니다. Optimistic Rollup과 ZK-Rollup이 대표적입니다.

b. 사이드체인(Sidechain)

메인체인과 연결된 별도의 독립 블록체인으로, 자산 이동이 가능하며 확장성과 속도를 개선합니다. 대표 예: Polygon (MATIC)

c. 채널(Payment Channels)

두 사용자 간의 반복적인 거래를 오프체인에서 처리하고, 결과만 메인체인에 기록하는 방식입니다. 비트코인의 Lightning Network가 대표적인 예입니다.

6. 트랜잭션 압축 및 효율화

트랜잭션 데이터를 압축하거나 서명 구조를 간소화하는 방법도 속도 개선에 도움이 됩니다. 예를 들어, 비트코인의 SegWit은 트랜잭션 구조에서 서명을 분리하여 블록당 처리 가능한 트랜잭션 수를 증가시켰습니다.

7. 병렬 처리 시스템

일부 최신 블록체인(예: 솔라나)은 스마트 계약과 트랜잭션을 병렬로 처리하는 구조를 도입하여 TPS를 획기적으로 끌어올렸습니다. Solana의 'Sealevel'이 대표적인 병렬 실행 엔진입니다.

결론

트랜잭션 속도를 높이기 위한 기술적 접근은 크게 세 가지 방향으로 요약됩니다: 블록체인 자체 구조 개선, 합의 메커니즘 최적화, 그리고 레이어2와 같은 외부 솔루션 도입입니다.

블록 크기 증가, 블록 생성 시간 단축, PoS 전환, 샤딩 도입, 롤업 기반의 레이어2 활용 등은 각기 다른 환경과 요구에 따라 선택될 수 있는 유효한 전략입니다.

앞으로 블록체인 기술이 실생활에 널리 사용되기 위해서는 보안성과 탈중앙화를 유지하면서도 효율성을 극대화할 수 있는 트랜잭션 처리 구조의 발전이 필수적입니다.