레이어 (Layer)

블록체인에서 레이어는 서로 위에 쌓여 역할을 나누는 네트워크 계층을 뜻합니다. 기본 블록체인 자체를 레이어 1(L1), 그 위에서 거래를 처리하고 결과를 L1에 기록하는 확장 솔루션을 레이어 2(L2), L2 위에 특정 용도로 만든 계층을 레이어 3(L3)이라고 부릅니다. 블록 암호 설계에서는 레이어가 데이터 블록 전체에 적용되는 하나의 변환 단계를 뜻합니다.

레이어 1 (L1): 기본 블록체인

• 비트코인, 이더리움처럼 자체 합의 메커니즘으로 블록을 만들고 거래의 최종 확정(결제)을 담당하는 블록체인입니다.
• 보안과 탈중앙성은 높지만, 모든 노드가 모든 거래를 검증하므로 처리량이 제한되고 혼잡할 때 수수료가 오를 수 있습니다.
• L1의 규칙을 바꾸려면 소프트포크나 하드포크 같은 프로토콜 변경이 필요합니다.

레이어 2 (L2): 확장 솔루션

• L1 밖에서 거래를 모아 처리한 뒤, 그 결과나 증명을 L1에 기록해 L1의 보안을 빌려 쓰는 방식입니다.
• 예시: 비트코인의 라이트닝 네트워크(결제 채널), 이더리움의 롤업(옵티미스틱 롤업, ZK 롤업)이 대표적입니다.
• 수수료를 낮추고 처리 속도를 높일 수 있지만, 브리지·시퀀서 운영 방식 등 L1에는 없는 추가 신뢰 가정과 위험이 생길 수 있습니다. 같은 자산이라도 L1과 L2는 서로 다른 네트워크이므로 입출금 시 네트워크를 정확히 선택해야 합니다.

레이어 3 (L3)와 모듈형 구조

• L3는 L2 위에 특정 애플리케이션이나 게임 등 한 가지 용도를 위해 만든 계층을 가리키는 표현으로, 정의가 아직 통일되어 있지 않습니다.
• 최근에는 블록체인의 기능을 실행(거래 처리), 결제(최종 확정), 합의, 데이터 가용성(거래 데이터 공개·보관)으로 나누고, 각 기능을 서로 다른 레이어가 맡는 모듈형 블록체인 구조도 논의됩니다.

레이어 구조의 장점과 단점

• 장점:
  1. 확장성: L1의 보안을 유지하면서 더 많은 거래를 처리할 수 있습니다.
  2. 모듈식 설계: 관심사의 분리를 통해 개발자는 서로 다른 계층에서 독립적으로 작업할 수 있습니다.
• 단점:
  1. 복잡성: 여러 계층을 오가야 하므로 사용자가 네트워크와 브리지를 이해해야 합니다.
  2. 오류 전파: 한 계층의 버그나 브리지 해킹이 그 위에 있는 서비스 전체에 영향을 미칠 수 있습니다.
  3. 유동성 분산: 같은 자산이 여러 레이어에 나뉘어 존재하게 됩니다.

소프트웨어 관점에서는 사용자가 보는 애플리케이션(지갑, DApp 등)과 그것을 작동시키는 프로토콜·코드를 나누어 각각 애플리케이션 레이어, 구현 레이어라고 부르기도 합니다.

블록 암호 설계의 레이어

블록 암호 설계의 맥락에서 레이어는 블록 전체에 적용되는 특정 변환 또는 작업 세트입니다. 대표적인 구조인 치환-순열 네트워크(SPN)에서 한 라운드는 보통 다음 레이어로 이루어집니다.

1. 키 혼합 레이어: 라운드 키를 블록에 XOR 등으로 섞습니다.
2. 치환 레이어: S-박스로 작은 단위의 비트를 비선형적으로 바꿔 혼돈(confusion)을 만듭니다.
3. 순열(선형 확산) 레이어: 비트나 바이트의 위치를 섞거나 선형 변환을 적용해, 한 비트의 변화가 블록 전체로 퍼지도록 확산(diffusion)을 만듭니다.

예를 들어 AES는 AddRoundKey(키 혼합), SubBytes(치환), ShiftRows와 MixColumns(확산)를 한 라운드로 묶어 여러 번 반복합니다(마지막 라운드에서는 MixColumns를 생략합니다). 이렇게 레이어를 겹치고 라운드를 반복하면 키 없이 암호문을 해독하기 어려워집니다.

정리

“레이어”는 블록체인에서는 L1·L2·L3로 나뉘는 네트워크 계층을, 블록 암호에서는 라운드를 구성하는 변환 단계를 뜻합니다. 두 경우 모두 역할을 나누어 쌓는 구조라는 점이 공통입니다.