V신이 추천한 zk-SNARK 기술은 현재 블록체인 분야의 어떤 난제들을 해결할 수 있을까?
글: Haotian
블랙마운틴에서 열린 EDCON 컨퍼런스에서 V신(Vitalik Buterin)은 이더리움 네트워크가 직면한 확장성, 프라이버시, 보안 등의 기술적 과제들을 체계적으로 설명하며, 향후 10년간 zk-SNARK 기술이 블록체인만큼이나 중요한 역할을 할 것이라고 결론지었다. 그렇다면 V신이 적극적으로 밀고 있는 zk-SNARK란 도대체 무엇이며, 어떤 블록체인의 난제들을 해결할 수 있을까?
여기서 한 발 내딛아 함께 논의를 시작해보자.
SNARK는 'Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge'의 약자로, 간결하고 비상호적인 지식 증명을 의미한다. 핵심은 수학적 알고리즘을 통해 검증자가 원본 데이터를 알지 못하더라도 그 데이터 자체의 정확성을 검증할 수 있는 시스템을 구축하는 것이다. 이를 구현하기 위해선 검증 가능한 회로, 타원곡선 암호학, 해시 함수, 암호화 알고리즘 등 복잡한 기술들이 동원되며, 여기서는 세부 사항을 생략하겠다.
SNARK는 원본 데이터를 매우 작은 크기의 증명으로 압축하여 입력 데이터의 유효성을 검증할 수 있으며, 여기에 zk(영지식) 기술이 더해지면, zk-SNARK는 블록체인의 확장성, 프라이버시, 보안 분야에서 강력한 잠재력을 발휘할 수 있다. 특히 2018년 이더리움이 MAST(Merkelized Abstract Syntax Trees)를 도입한 이후로 zk-SNARK는 이더리움 시스템에 직접 통합되어 현재의 병목 문제를 해결할 수 있게 되었다.
그래서일 것이다. 스타크넷(Starknet)에서 개발된 zk-STARK 기술은 더 복잡한 연산 문제를 처리할 수 있고 양자컴퓨팅 공격도 방어할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 업계의 기대를 더 많이 받는 것은 여전히 zk-SNARK이다. 특히 블록체인에서 오랫동안 난제로 여겨진 여러 역설들도 zk-SNARK 기반으로 전환하면 효과적으로 해결할 수 있는데, 예를 들어 프라이버시 보호와 관련된 해커 자금세탁 문제나 소셜 리커버리(social recovery)에서 피할 수 없는 중앙기관의 개입 문제 등이 있다.
먼저 확장성부터 살펴보자
zk-rollup 기술은 op-rollup보다 훨씬 앞서 있으며, 이더리움 레이어2의 궁극적 해결책으로 평가받고 있다. op-rollup은 모든 트랜잭션을 우선 "낙관적(optimistic)"으로 간주하고 체인에 제출한 후 7일간의 부정행위(fraud) 증명 도전 기간을 거치는 반면, zk-rollup은 수학적 알고리즘을 기반으로 하여 체인에 올라가는 각 트랜잭션이 합법적인지를 신속하고 안전하게 보장할 수 있다. (관련 링크)
여기서 zk-SNARK는 이더리움 확장성의 한 가지 모순을 해결한다. 바로 확장성과 중앙집중화의 갈등이다. op-rollup이 실용적인 적용 사례는 더 성숙하지만, sequencer(정렬자)와 낙관적 도전 검증 과정에서 여전히 중앙집중화의 위험이 존재한다. 우리는 물론 "낙관"할 수 있지만, 진정한 의미의 탈중앙화된 롤업을 실현하려면 결국 SNARK 기술이 필수적이다.
다음은 프라이버시 측면
기존 블록체인 기술 환경에서 프라이버시 기술을 발전시키다 보면 논리적 역설에 빠지게 된다. 과연 프라이버시 보호가 결국 해커에게만 유리한 결과를 주는 것은 아닐까? 그러나 zk-SNARK를 기반으로 한다면 '무죄 증명(Proof of Innocence, POI)'이라는 솔루션을 만들 수 있다. 사용자의 입출금 프라이버시를 보장하면서도 불법 행위를 차단할 수 있는 것이다. 구체적으로는 Tornado Cash와 같은 프로토콜에 POI 기술을 적용할 수 있다. POI는 블록체인 상태 기록과 개인키를 기반으로 각 사용자에게 디지털 지문을 생성한다. 해커가 Tornado의 믹싱 풀을 통해 자금세탁을 시도할 때, 출금 요청 주소와 입금 주소의 개인키가 일치하지 않으면(즉, 서로 다른 개인키), 해당 거래는 차단되고 원래의 믹싱 주소로 되돌려진다. 즉, 해커의 불법 자산은 더 이상 믹싱 시스템을 통해 추적을 회피할 수 없게 되는 것이다. 물론 V신이 발표했듯이 exclusion list(제외 목록) 형태의 메르클 트리를 구성해 Tornado 프로토콜에 블랙리스트 기능을 추가하는 것도 가능하다. 정상 사용자의 입금 주소가 리스트에 포함되지 않으면 무죄 증명을 생성하고 Tornado를 정상적으로 이용할 수 있으며, 포함된다면 반대의 경우다. 다만 블랙리스트는 효율적이지만 중앙화 리스크를 내포하므로, 개인적으로는 입출금 개인키가 일치하지 않는 거래를 차단하는 것이 더 의미 있다고 본다.
마지막으로 제3자(party) 항검열 역설(보안성) 문제
소셜 리커버리(Social Recovery) 기능은 블록체인의 대중적 채택(Mass Adoption)을 위한 필수 요소라고 할 수 있다. 하지만 최근 Ledger가 이 기능을 도입하자 커뮤니티로부터 강한 반발을 겪은 것을 보면, 리커버리 시스템이 제3자가 중앙화된 기관에 의존해서는 안 된다는 점을 알 수 있다. 그런데 바로 zk-SNARK 기술이 이러한 문제를 해결할 수 있는 열쇠가 된다.
간단히 말해, 사용자는 자신의 개인키를 여러 조각(shards)으로 나눈 후, 각 조각을 암호화하고 zk-SNARK 증명 시스템을 통해 증명을 생성한 다음, 이를 신뢰할 수 있는 기관이나 친구들에게 배분할 수 있다. 만약 사용자가 개인키를 분실하면, 제3자에게 조각 데이터의 증명을 요청하고, zk-SNARK를 통해 그 증명의 정확성을 검증함으로써, 개인키 조각을 노출하지 않고도 소셜 리커버리를 완료할 수 있다.
위 내용을 충분히 이해했다면, zk-SNARK 기술이 블록체인 시스템에 얼마나 중요한 역할을 하는지 명확해질 것이다. 이 기술은 확장성과 중앙화, 프라이버시와 악용 가능성, 보안성과 항검열 사이의 다양한 역설을 해결할 수 있다. 그래서 V신이 10년 후 zk-SNARK가 블록체인과 동등한 중요성을 가질 것이라고 말한 것이다. 어쩌면 미래의 이더리움도 zk-SNARK 기반으로 진화할지 모른다. 맞다, ZK-SNARKS Rule Everything Around Me.
TechFlow 공식 커뮤니티에 오신 것을 환영합니다
Telegram 구독 그룹:https://t.me/TechFlowDaily
트위터 공식 계정:https://x.com/TechFlowPost
트위터 영어 계정:https://x.com/BlockFlow_News
Haotian | CryptoInsight
