기술은 수년에 걸쳐 발전하여 모든 요구 사항을 충족하는 완벽한 모델이 있음을 보장합니다. 많은 기술 발전과 함께 세계가 성장함에 따라 개인 정보 보호 및 데이터 안전에 대한 요구도 증가하고 있습니다. 데이터는 당신이 누구인지 증명하는 데 사용될 수 있지만, 이것은 많은 정보를 드러낼 수 있습니다.

"하지만 많은 정보를 공개하지 않고 어떻게 무언가를 증명할 수 있습니까?" 이 질문은 평생 동안 적어도 한 번은 마음을 통과했을 것입니다! ZKP(Zero-Knowledge Proofs)는 주로 많은 정보를 공개하지 않고 증명을 검증하는 데 중점을 둡니다.

이 가이드는 영지식 증명에 대한 더 깊은 이해와 그것이 당신에게 어떤 이점을 줄 수 있는지 알려줄 것입니다. ZKP의 흥미로운 세계를 탐험해 봅시다.

ZKP의 수수께끼 풀기

그렇다면 영지식 증명이란 무엇일까요? 알고 있다는 사실 이외의 정보를 공개하지 않고 정보를 알고 있음을 증명하는 방법입니다. ZKP에는 증명자와 검증자라는 두 당사자가 관련되어 있습니다. 증명자는 정보에 대한 지식이 있다고 주장하고 검증자는 주장을 검증합니다.

매우 간단한 예를 들어 보겠습니다. 귀하가 검증자에게 귀하 계정의 암호를 알고 있다고 주장하는 증명자라고 가정해 보겠습니다. 계정에 액세스하여 이 주장을 증명할 수 있습니다. 따라서 검증자는 귀하가 귀하의 계정에 액세스할 수 있고 따라서 암호를 알고 있는지 확인합니다. 액세스 권한이 있다는 사실은 실제 암호를 공개할 필요 없이 암호 자격 증명을 알고 있음을 증명합니다.

실제 영지식 증명 프로토콜은 동일한 아이디어를 실행하지만 훨씬 더 복잡한 방식으로 실행됩니다. 실제 시나리오에서 검증자는 증명자가 완료할 "챌린지"를 생성할 수 있습니다. 문제는 암호를 아는 사람만 제공할 수 있는 특수 문자가 필요한 수학 문제 또는 방정식일 수 있습니다. 그런 다음 검증자는 이 챌린지를 여러 번 실행하여 증명자의 주장의 일관성을 검증합니다.

ZKP는 세 가지 기준을 충족해야 합니다.

• 완전성: 입력이 유효하면 영지식 프로토콜은 항상 "true"로 반환한다고 명시되어 있습니다.
• 건강: 유효하지 않은 입력은 영지식 프로토콜을 속일 수 없으므로 출력을 "거짓"으로 표시합니다.
• 영 지식: ZKP의 최종 기준에 따르면 검증자는 진술에 대해 타당성 또는 허위성을 넘어서는 아무것도 배우지 않으므로 정보에 대한 "영 지식"이 없습니다. 

많은 고급 기술과 마찬가지로 ZKP는 아이디어에서 시작했습니다. Zero Knowledge Proofs의 개념은 1985년 Shafi Goldwasser, Silvio Micali 및 Charles Rackoff의 MIT 연구 논문에서 소개되었습니다.Interactive Proof System의 지식 복잡성.그러나 전설의 연구 논문은 여러 번 거절당했지만, 1993년 이론 컴퓨터 과학 분야에서 가장 뛰어난 논문을 발표한 연구자에게 매년 수여하는 상인 괴델상을 수상했다.

영지식 증명 개념은 오래 전에 도입되었지만 응용 프로그램은 수년 후에 시작되었습니다.

영지식의 이중성

ZKP는 수년에 걸쳐 계속 변화했으며 각각은 서로 다른 시나리오에 최적화되었습니다. 이 고도로 발전된 기술을 진화시키면서 연구자들은 영지식 증명이라는 별도의 정체성을 제시했습니다.

영지식 증명 프로토콜에는 대화형 ZKP와 비대화형 ZKP의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 두 유형의 주요 차이점은 증명자와 검증자 사이에 필요한 상호 작용의 양입니다.

대화형 ZKP는 양 당사자 간에 더 많은 상호작용이 필요합니다. 증명자와 검증자는 증명자의 주장을 검증하기 위해 앞뒤로 통신합니다. 이러한 ZKP는 더 유연하며 비대화형 ZKP보다 더 복잡한 명령문을 증명하는 데 사용할 수 있습니다.

비대화형 ZKP는 훨씬 적은 상호작용이 필요합니다. 증명자는 더 이상의 상호 작용 없이 검증자가 검증할 수 있는 증명을 구성할 뿐입니다. 이러한 ZKP는 대화형 ZKP보다 더 효율적이며 증명자와 검증자 간의 통신이 덜 필요합니다.

대화형 및 비대화형 영지식 증명 모두에 대해 연구자와 암호해독자는 다양한 예를 통해 설명을 단순화하려고 노력했습니다.

인터랙티브 ZKP

Mysten Labs의 공동 창립자이자 수석 암호학자인 Kostas Kryptos는 다양한 색상의 볼 시나리오를 사용하여 대화형 ZKP의 가장 간단한 예 중 하나를 제공했습니다. 그의 예에서 증명자는 어떤 공이 어떤 공인지 밝히지 않고 빨간 공과 녹색 공이 다른 색이라는 것을 검증자에게 증명해야 합니다.

이 시나리오에서 증명자는 볼이 전환되었는지 여부를 확인자에게 묻는 대화식 접근 방식을 사용합니다. 증명자는 공을 숨기고 공이 바뀌었는지 여부에 따라 "예" 또는 "아니오"로 응답하는 검증자에게 무작위로 하나를 공개합니다.

상호 작용은 여러 라운드 동안 진행되며, 증명자가 공을 공개할 때마다 검증자는 어떤 공이 빨간색이고 어떤 공이 녹색인지 밝히지 않고 공이 다른 색상임을 점점 더 확신하게 됩니다.

이는 증명자와 검증자가 앞뒤로 대화/상호 작용하여 주장을 증명하는 데 필요한 것 이상의 정보를 공개하지 않고 점진적으로 검증자에게 주장의 진실을 확신시키는 대화형 ZKP의 단순화된 예입니다.

비대화형 영지식 증명

최초의 비대화형 영지식 증명에 대한 첫 번째 아이디어는 연구원 Manuel Blum, Paul Feldman 및 Silivio M Micali가 "비대화형 영지식 및 응용" 논문에서 제안했습니다. 대화형 영지식 증명과 유사하게 증명자는 정보를 공개하지 않고 증거를 가지고 있음을 검증자에게 확신시켜야 합니다.

그러나 대화형 증명과 달리 비대화형 증명은 증명자와 검증자 간의 한 라운드의 통신 내에서 프로토콜을 수행합니다. 비대화형 영지식 증명을 통해 지속적인 상호 작용의 필요성을 줄여 이 혁신적인 기술을 더욱 효율적으로 만듭니다. 비대화형 ZKP는 또한 생성된 증명을 대중이 사용할 수 있도록 보장합니다.

ZKP가 혁신적이라는 것은 의심의 여지가 없지만 대화형 영지식 증명에는 한계가 있습니다. 예를 들어 대화형 ZKP에는 두 당사자가 있어야 합니다. 또한 검증자가 출력이 "참"이라고 명시하더라도 검증을 위해 증명을 사용할 수 없습니다. 해결책으로 비대화형 영지식 증명이 제안되었습니다.

비대화형 증명이 혁신적인 기술의 새로운 세계로의 문을 열었다고 널리 알려져 있습니다.

영지식 증명의 인기 있는 발산 프로토콜

수년에 걸쳐 많은 연구자와 암호 해독가가 이 현대 기술에 대한 다양한 프로토콜을 제안하려고 시도하면서 영지식 증명이 발전했습니다. 일부 ZK 프로토콜은 확장성 및 개인 정보 보호에 대한 다양한 요구 사항을 충족하는 솔루션 역할을 하기 때문에 특정 차이점을 제외하고 서로 관련되어 있습니다.

현재 ZKP 솔루션에는 zk-SNARK, zk-STARK, zk-Rollup, Validium 및 Volition이 포함됩니다. 기술이 발전함에 따라 새로운 혁신이 나타날 것으로 예상됩니다.

각 솔루션에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

영지식 롤업

영지식 롤업은 다양한 트랜잭션 배치를 결합하여 blockchain, 각 트랜잭션 데이터를 개별적으로 보내는 대신. 트랜잭션은 해당 계산의 유효성을 확인할 수 있는 증거와 함께 게시됩니다. 데이터를 온체인에 게시한 유효성 증명은 SNARK 또는 STARK일 수 있습니다.   

발리디움 

Validium의 경우 유효성 증명과 오프체인 데이터 저장소를 결합하여 확장성을 향상시킵니다. Validium은 유효성 증명이 기본 체인에 게시되고 데이터가 오프체인에 저장되도록 합니다.

Validium은 효율적이고 zk-rollups에 비해 가스 수수료가 낮지만 악의적인 행위자의 공격에 직면하여 데이터를 사용할 수 없게 만들고 사용자가 자금을 인출할 수 있는 위험을 초래할 수 있습니다.

의지

Volitions는 zk-rollup과 validium을 병합하여 사용자가 단일 상태 루트를 가지므로 이러한 솔루션 중에서 선택할 수 있습니다. 기능이 결합되어 훨씬 더 효율적인 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 예를 들어 악의적인 행위자가 volition의 validium 측을 공격하더라도 zk-rollup 측의 자금은 여전히 ​​안전합니다.

zk-SNARKs

Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Argument on Knowledge(zk-SNARKs)는 작은 크기의 유효성 증명 중 하나이며 쉽게 증명을 수행할 수 있습니다. SNARK는 타원 곡선을 사용하여 암호 증명을 생성합니다. 이러한 컴퓨팅 타원 곡선은 STARK의 컴퓨팅 해싱 기능에 비해 저렴합니다. SNARK 프로토콜을 사용하면 STARK에 비해 가스 요금이 줄어듭니다.

zk-STARK

SNARK가 가스 수수료 경쟁을 주도하고 있지만 zk-STARK도 큰 이점이 있습니다. Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge(zk-STARKs)는 또 다른 유형의 암호화 증명입니다. STARK 프로토콜은 양 당사자 간의 상호 작용이 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다. 이 기능을 통해 STARK는 트랜잭션을 훨씬 빠르게 증명하고 더 많은 컴퓨팅 성능을 제공할 수 있습니다.

영지식증명을 활용한 블록체인 프로젝트

ZKP와 유사하게 블록체인은 이 첨단 기술 세계에서 또 다른 효율적인 기술입니다. 일부 블록체인 프로젝트는 혁신적인 영지식 기술을 생태계에 구현했습니다.

Zcash

프라이버시로 유명한 Zcash는 시스템에서 zk-SNARK를 활용했습니다. 프라이버시 코인 Zcash, 사용자에게 향상된 개인 정보 보호를 제공하여 금융 거래의 기밀성을 보장하는 최초의 암호화 자산 중 하나입니다.

바이낸스

Binance의 CEO인 Changpeng Zhao는 Twitter에서 발표하면서 그의 팀이 다음과 같이 공유했습니다. zk-SNARK로 보유량 증명 시스템을 업그레이드했습니다. Binance는 PoR 시스템 업그레이드가 민감한 정보를 보다 안전하고 비공개로 유지하려는 동기로 수행되었다고 주장했습니다.

스타크엑스

StarkEx는 레이어 2 확장성 솔루션입니다. 이더리움 일종의 영지식 증명을 통합한 것입니다. zk-STARK는 다양한 거래를 검증하는 증거 역할을 합니다. 또한 영지식 증명을 통합하면 그 위에 거래 및 결제 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.

불변 X

Immutable X는 NFT의 발행 및 거래 서비스를 제공하는 플랫폼입니다. 이더리움용 레이어 2 스케일링 솔루션으로 zk-STARK를 구현하여 높은 트랜잭션 처리량과 빠른 확인 시간을 달성했습니다. 빠른 것 외에도 STARKs 기술은 트랜잭션의 보안을 보장합니다.

ZKP의 미래

영지식증명 기술은 시간이 흘러도 여전히 새로운 첨단 기술로 남아 있습니다. 많은 전문가들이 다양한 프로젝트에서 영지식 증명을 구현함에 따라 영지식 증명의 유용성을 보기 시작했습니다. 속도와 보안을 강화하는 힘으로 영지식 기술의 응용과 가능성도 무궁무진합니다. 

또한 커뮤니티는 활동에 관계없이 감시를 받고 있음을 관찰했습니다. 영지식 기술도 이를 위해 만들어졌다. 영지식 증명을 제공하기 위해 ZKP는 부적절한 스누핑으로부터 사용자의 개인 정보를 보호합니다. 이 혁신적인 기술은 또한 신원 보호를 위한 방패 역할을 할 수 있으며 뇌물 수수 및 온체인 투표와 같은 사기 행위를 방지할 수 있습니다.

블록체인은 비교적 새롭지만 많은 기업들이 ZKP를 생태계에 통합했습니다. 이 두 가지 최첨단 기술은 아무도 그림자 속에 살지 않고 중심 인물의 힘에 희생되지 않아도 되는 새로운 세계로 우리를 인도할 수 있습니다.

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