ZK-SNARK 알고리즘: 이게 뭔가요?

HuangSenyan 작성

ZK-SNARK-Algorithm-What-is-it ZhenChainMicro

개요

암호화폐 거래는 탈중앙화되고 익명성을 지닙니다. 하지만 블록체인 덕분에 공개적으로 접근 가능하기 때문에 추적이 가능할 수 있습니다. 암호화폐 거래는 공개적이기 때문에 프라이버시를 중시하는 사용자들은 암호화폐 거래를 피하는 경향이 있습니다.

ZK-SNARK(영지식 연속 비대화형 지식 인수)라는 기술은 사용자가 거래의 프라이버시를 유지할 수 있도록 합니다. 사용자는 특정 정보를 공개하지 않고도 보유하고 있음을 입증할 수 있습니다. ZK-SNARK 프로토콜은 잘 알려진 암호화폐 Zcash의 구성 요소입니다.

이 블로그에서는 개인정보 보호에 초점을 맞춘 영지식 증명 시스템인 ZK-SNARK에 대한 정보와 예시, 그리고 작동 방식을 설명합니다.

ZK-SNARK: 뭐야?

ZK-SNARK(영지식 성공 비대화형 지식 논증)라는 프로토콜을 사용하면 사용자는 특정 정보를 공개하지 않고도 자신의 소유임을 입증할 수 있습니다. 다시 말해, ZK-SNARK는 양측 간의 통신 없이도 개인 정보를 보호합니다.

프라이빗 암호화폐 Zcash를 구동하는 프로토콜은 ZK-SNARK입니다. 1980년대에 처음 개발된 이 증명 개념은 기존 블록체인이 안고 있는 개인정보 보호 및 익명성 문제를 해결합니다.

이제 각 ZK-SNARK 구성 요소에 대해 차례로 살펴보겠습니다.

1. 정보 없음

이를 통해 사용자는 다른 사용자에게 정보를 제공하지 않고도 특정 정보를 소유하고 있음을 입증할 수 있습니다.

2. 간략하게

증거가 수백 바이트에 불과하기 때문에 몇 밀리초 안에 확인할 수 있습니다.

3. 참여하지 않음

증거에는 보낸 사람이 받는 사람에게 보낸 메시지가 하나뿐입니다.

4. 의견 불일치

이러한 증명은 기술적인 용어로 논증(argument)이라고 합니다. 이 이름은 이들이 진정한 증명이라기보다는 논증처럼 기능한다는 사실에서 유래했습니다.

5. 정보

여기서 지식은 보낸 사람의 정보와 관련하여 이해됩니다.

요약하자면, ZK-SNARK는 블록체인에서 완전히 암호화되므로 거래의 프라이버시를 유지하는 데 도움이 됩니다. ZK-SNARK는 발신자가 X달러를 송금할 수 있다는 사실을 대중에 공개하지 않고도 증명할 수 있으므로, 네트워크의 합의 메커니즘을 사용하여 암호화된 거래를 검증할 수 있습니다.

ZK-SNARK에 대한 설명

탈중앙화, 보안, 그리고 신뢰성으로 유명한 최초의 암호화폐 비트코인이 도입된 이후, 프라이버시 문제는 끊임없이 제기되어 왔습니다. 수많은 사용자들이 비트코인을 비롯한 암호화폐들이 거래 정보를 공개적으로 공개하는 것에 대해 비난했음에도 불구하고, 이 문제는 여전히 지속되었습니다.

오프라인 신원이 공개 키와 연결되지 않았기 때문에 많은 비트코인 사용자는 암호화폐가 만들어진 다음 해에도 자신의 거래가 익명으로 처리된다고 믿었습니다. 하지만 데이터 과학자, 해커, 그리고 기타 법 집행관을 포함한 수많은 전문가들은 시간이 지나면서 이것이 사실이 아니라는 것을 알게 되었습니다.

정교한 블록체인 분석을 통해 사람들을 재식별하고 다양한 출처의 가명 데이터를 연결하는 것이 가능할 뿐만 아니라 상당히 간단합니다. 개발자들은 이러한 개인정보 보호 문제를 해결하기 위해 일반 암호화폐의 개인정보 보호에 중점을 둔 암호화폐 개발을 시작했습니다. Zcash는 개인정보 보호를 최우선으로 하는 암호화폐의 가장 대표적인 사례이며, ZK-SNARK의 지원을 받습니다.

ZK-SNARK는 어떻게 작동하나요?

암호화폐는 분산화되어 있으며 은행이나 금융 기관과 같은 중개자가 관여하지 않기 때문에 전 세계의 노드가 블록체인 네트워크에서 암호화폐 거래를 확인합니다.

일반적으로 노드는 미리 정해진 기준을 검증합니다. 예를 들어, 송금인이 자금을 보유하고 있는지 확인하고, 자금이 송금인의 소유임을 증명하는 데 필요한 개인 키를 제공합니다.

하지만 발신자는 공개 주소나 거래 금액을 공개하지 않고도 ZK-SNARK를 사용하여 거래를 증명할 수 있습니다. 이러한 개인정보 보호 기능을 제공하기 위해 블록체인 네트워크는 ZK-SNARK 프로토콜의 일부를 합의 규칙에 통합합니다.

거래 과정에서 ZK-SNARK는 검증이 필요한 데이터를 방정식으로 변환합니다. 결과적으로, 어떠한 정보도 공개하지 않고 방정식을 검증하고 확인합니다.

ZK-SNARK의 예

Zcash는 ZK-SNARK가 암호화폐 거래를 보호하고 개인정보 보호를 강화하는 방법을 잘 보여주는 사례입니다. Zcash는 비밀 유지 기능 덕분에 현대 투자자들에게 선호도가 높습니다. 공개적으로 접근 가능한 일반 암호화폐 거래 대신, Zcash는 사용자가 비공개 거래를 수행하도록 권장합니다.

실제로 Zcash는 사용자에게 투명 주소 또는 비공개 주소 중 하나를 선택할 수 있도록 합니다. 따라서 ZK-SNARK는 사용자가 비공개 주소를 원할 때 거래 데이터를 보호합니다.

ZK-SNARK는 Zcash 외에도 다른 블록체인 프로젝트에서 사용됩니다. 예를 들어, 2017년 이더리움은 Zcash와 ZK-SNARK를 통합하기 시작했습니다. 같은 해 Zcash는 JP Morgan Chase 및 ZK-STARK와 협력하여 블록체인 기반 결제 시스템을 개발했습니다.

ZK-SNARK는 단순한 개인 암호화폐 거래 그 이상의 의미를 지니며, 이상적인 활용 사례이기도 합니다. 사용자들은 이 기술에서 인터넷상의 개인 정보 보호를 포함하여 훨씬 더 많은 것을 기대할 수 있습니다. 앞으로의 행보를 지켜보며 기다려 봅시다.

ZK-SNARK는 어떻게 사용되나요?

ZK-SNARK를 적용하려면 검증 또는 확인이 필요한 데이터를 수학 공식으로 변환해야 합니다. 예를 들어, 발신자는 다음 정보를 사용하여 거래 증명을 생성합니다.

거래의 입력 값과 출력 값이 일치합니다.
입력에 대한 개인 키는 보낸 사람의 소유입니다.
거래에 대한 디지털 서명은 암호화되어 개인 키에 연결됩니다.

앞서 언급한 모든 증거는 개인 키를 가진 발신자만 거래를 변경할 수 있음을 보장합니다. 그러나 이러한 증거는 각 암호화폐마다 다릅니다. 예를 들어, Zcash는 미사용 거래 출력을 추적하기 위해 커밋(commitment)을 사용하며, 이러한 약속(promise)을 사용하려면 무효화(nullifier)를 공개해야 합니다. Zcash는 이러한 약속과 무효화(nullifier)를 해시로 저장함으로써 개인정보를 보호합니다.

암호화폐가 프라이버시를 강화하기 위해 사용할 수 있는 기술 중 하나는 ZK-SNARK입니다. 하지만 이러한 프라이버시 코인도 다른 암호화폐처럼 불안정하기 때문에 사용자는 주의해야 합니다. 따라서 프라이버시 코인을 구매하기 전에 충분한 조사를 하고 현명한 선택을 하시기 바랍니다.

ZK-SNARK 비고

ZK-SNARK는 몇 가지 비판을 받고 있습니다. 간단히 살펴보겠습니다.

위조를 통해 개인 키를 가진 사람은 누구나 허위 증명을 만들어내고 새로운 Zcash 토큰을 생성할 수 있습니다. Zcash는 증명 프로토콜을 개발하고 이를 여러 당사자에게 분산함으로써 이러한 문제를 방지합니다.
초창기 Zcash는 20%의 설립자 세금을 부과하는 방식으로 설립되었습니다. 암호화폐 개발자는 이 세금으로 수익을 얻습니다. 비평가들은 설립자들이 이 메커니즘을 활용하여 무한한 양의 Zcash 토큰을 생산할 수 있다고 주장합니다.
2019년부터 개발자들은 신뢰할 수 있는 설정을 제거하여 ZK-SNARK를 개선하기 위해 노력해 왔습니다.
Halo 2는 사용자 간에 신뢰 설정을 요구하지 않으므로, Zcash 개발자들은 개인 정보 문제를 방지하기 위해 Halo 2의 제로 지식 방식을 만들었습니다.