Aztec을 통해 본 ZKP의 저비용은 허구인가?
글: Kyle Liu, Bing Ventures 투자 매니저
서론: ZKP(제로노울리지 프루프, 영지식 증명) 기술의 지속적인 발전과 함께, 사람들은 그 기술이 비용과 성능 사이에서 어떤 관계를 가지는지에 큰 관심을 갖고 있다. 제로노울리지 증명 시스템을 구현하고 유지하기 위해서는 방대한 계산 자원과 알고리즘 최적화가 필요하다. 이러한 계산은 특히 대규모 데이터와 복잡한 연산 처리 시 높은 비용으로 이어질 수 있다. 따라서 ZKP의 비용 장점은 절대적인 것이 아니라 특정 사용 사례에 따라 달라진다.
Aztec Connect의 운영 중단 소식을 계기로 우리는 ZKP 기술이 주장하는 비용 우위를 재평가할 필요가 있다고 본다. ZKP는 높은 수준의 개인정보 보호 기술로 홍보되지만, Aztec Connect의 일시적 실패는 적어도 현재 단계에서 이 기술이 비용 측면에서 심각한 도전에 직면해 있음을 보여준다.
만약 ZKP 기술이 실제로 비용상의 이점을 가진다면, 왜 Aztec Connect는 운영 지속성을 확보하지 못했는가? 더욱 주목할 점은, Aztec이 커뮤니티 차원에서 프로젝트를 포크하고 새로운 버전의 Aztec Connect를 배포·운영하도록 장려하고 있다는 사실이다. 이는 Aztec Connect를 독립적으로 운영하기 위해 필요한 막대한 자원을 암시한다. 이는 우리가 ZKP의 비용 효율성에 대해 갖는 의문을 더욱 키운다. 만약 ZKP의 비용 이점이 진정 실재한다면, 왜 커뮤니티가 그렇게 큰 투자를 해야만 이 프로젝트를 계속 운영할 수 있는가?
따라서 우리는 ZKP 기술이 주장하는 비용 우위를 진지하게 검토해야 한다. 어쩌면 ZKP의 비용 장점은 과장된 환상일 뿐이며, 실제 상황은 훨씬 더 복잡할 수 있다. 비용 이점을 추구할 때는 개별 요소의 최적화만 고려할 것이 아니라 전체 시스템의 성능과 비용 간 균형을 종합적으로 고려해야 한다. 예를 들어, 계산 비용을 줄이면 통신 비용이 증가할 수 있고, 보다 효율적인 알고리즘을 사용하려면 더 복잡한 하드웨어 지원이 필요할 수 있다. 따라서 특정 프로젝트를 평가할 때는 전반적인 비용-효익 분석을 수행하여 다양한 최적화 전략을 조율하고 최적의 균형점을 찾아야 한다.
무너진 비용 신화
우선, 여기서 ZKP의 비용 구조를 정의할 필요가 있다. 현재 다양한 정의 방식이 혼재되어 있으며 표준이 없다. 하드웨어 비용, 계산 비용, 검증 비용, 저장 비용 등 여러 항목을 포함하고 있지만,笔者의 관점에서는 ZKP의 본래 원칙에 따라 본 글에서 비용 구조는 통신 비용과 계산 비용이라는 두 핵심 요소에 집중한다. 통신 비용이란 증명자(prover)와 검증자(verifier) 간 정보를 교환하는 데 드는 비용이며, 계산 비용은 증명자와 검증자가 계산을 수행하는 데 드는 비용을 말한다. 이 두 가지 비용은 ZKP의 경쟁력에서 핵심적인 역할을 하는데, 이는 증명 및 검증의 효율성과 보안성에 직접적인 영향을 미치기 때문이다. 통신 및 계산 비용이 과도하게 높으면 증명 및 검증의 효율성이 저하되어 전체 시스템 성능에도 부정적인 영향을 준다.
이제 Aztec의 개인정보 보호 아키텍처로 돌아가 보자. Aztec의 롤업 방식은 다른 ZK 기반 Layer 2 솔루션들과 현저한 차이를 보인다. 여러 트랜잭션을 한 번에 묶어 증명을 생성하는 일반적인 방식과 달리, Aztec은 각 트랜잭션마다 개별적으로 증명을 생성한 후 이를 패키징한다. 이 방식은 각 트랜잭션이 독립적인 증명을 요구하므로 계산 비용과 가스 비용이 증가하며, 결과적으로 Aztec의 가스 비용이 다른 롤업 방식보다 높아진다.
또한 사용자가 로컬에서 생성하는 개인정보 보호 증명만이 진정한 정보 유출 없는 제로노울리지 증명이며, 그 위에 위치한 내부 롤업과 외부 롤업 증명은 반드시 제로노울리지일 필요가 없다. 이는 ZKP의 개인정보 보호 이점마저 모호하게 만들며, ZKP 비용 우위의 타당성에 대한 의문을 더욱 키운다. Aztec Connect의 게이트웨이 방식 자체가 다소 무거운 구조인데, 트랜잭션을 Layer 1로 집계하고 Aztec Bridge Contract를 통해 자금 집계 및 DeFi 기능 호출을 수행한다. 그러나 이러한 게이트웨이 방식은 비용 분담 측면에서 특정 유형의 트랜잭션에만 적용 가능할 수 있으며, 프로젝트 배포의 유연성에도 제한을 초래한다.
측정하기 어려운 비용 효익
비용과 성능 사이의 관계는 복잡하고 동적인 특성을 가진다. 일반적으로 낮은 비용은 계산 및 통신 오버헤드를 줄여 전체 시스템의 효율성을 높임으로써 성능을 향상시킨다. 그러나 비용 절감에 지나치게 집착하면 계산 및 통신 자원의 일부를 희생함으로써 성능 저하를 초래할 수 있다. 따라서 ZKP 시스템은 다양한 응용 분야의 요구를 충족시키기 위해 비용과 성능 사이에서 적절한 균형점을 찾아야 한다.
제로노울리지 증명은 메시지를 통해 서로 다른 참여자 간 주장의 정확성을 검증하는 것이므로, 통신 비용은 핵심적인 요소다. 통신 비용을 줄이기 위해서는 효율적인 통신 프로토콜과 압축 알고리즘을 활용해 메시지 크기와 전송 시간을 줄이는 방안을 고려할 수 있다. 특히 Aztec과 같은 Layer 2 프로젝트의 경우, 블록체인 네트워크 간 메시지와 데이터를 전달하는 크로스체인 통신이 필요하다. 메시지 전달은 네트워크 통신과 상호작용을 수반하므로 일정한 통신 비용이 발생한다. 특히 대규모 풀체인 DApp 구축 시 메시지 전달량이 급격히 증가해 통신 비용 부담이 커진다.
제로노울리지 증명은 증명 생성과 그 정확성 검증을 위해 방대한 계산이 필요하다. 계산 비용을 낮추기 위해 불필요한 계산 단계와 저장 오버헤드를 줄이는 최적화된 알고리즘과 자료구조를 채택할 수 있다. 또한 병렬 컴퓨팅 및 분산 컴퓨팅 기술을 활용해 계산 작업을 여러 노드에 분산시켜 계산 효율성을 높일 수 있다. ZKP는 타깃 체인에서의 검증 비용은 비교적 낮지만, 소스 체인에서 증명을 생성하는 과정은 상당한 계산 비용을 요구한다. 특히 전통적인 방법으로 검증할 경우 검증 비용이 높아져 사용자가 감당하기 어렵다.
더 효과적인 비용 통제 전략
筆者는 기술 발전에 따라 통신 비용이 더 이상 주요한 제약 요인이 되지 않을 수 있다고 본다. 현대 통신 기술의 지속적인 발전은 통신 비용이 대규모로 감소하는 추세를 의미한다. 따라서 계산 비용 최적화에 더 많은 관심을 기울이는 것이 더욱 의미 있을 수 있다. 그러나 이러한 프로토콜의 적용 범위가 확대됨에 따라 통신 비용은 여전히 중요한 고려사항이 될 수 있으므로, 특정 시나리오에 맞춰 유연하게 접근해야 한다.
동시에 계산 비용 최적화 방법은 알고리즘 개선에만 국한되지 않는다는 점도 명심해야 한다. 프로토콜 알고리즘을 개선하는 것 외에도, 전용 하드웨어, 분산 컴퓨팅 또는 딥러닝 등의 기술 혁신을 통해 계산 비용을 줄일 수 있다. 이러한 방법들은 장기적인 연구와 실증이 필요하지만, 분명히 획기적인 성능 향상과 비용 이점을 가져올 것이다. 우리는 미래의 ZKP 경쟁에서 다음 방향들이 특히 주목받을 것으로 본다:
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고성능과 낮은 계산 비용: 고성능과 낮은 계산 비용을 동시에 갖춘 ZKP 프로젝트는 큰 관심을 받을 것이다. 즉, 보안성과 개인정보 보호를 유지하면서 효율적으로 증명을 생성하고 검증할 수 있어야 한다는 의미다. 이러한 프로젝트는 광범위한 응용 가능성을 지니며, 대규모 실제 수요를 충족시킬 수 있다. 현재 다양한 ZKP 증명 시스템이 존재하는데, 각 시스템은 고유한 강점과 한계를 지닌다. 우리는 증명 시스템의 효율성을 높이고 계산 비용을 줄이며 보안성을 강화하기 위해 노력하는 프로젝트들을 더욱 긍정적으로 평가한다. 개발자들은 더 효율적인 제로노울리지 증명 구조와 더 최적화된 검증 알고리즘을 탐색하여, 더 빠르고 신뢰할 수 있는 증명 생성 및 검증 과정을 실현해야 한다.
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성공적인 ZKP 프로젝트는 현실 세계에 배포 가능한 특성을 가져야 한다. 즉, 실제 환경의 제약을 고려하고 실용적인 해결책을 제공해야 한다는 의미다. 기존 인프라 및 시스템과의 호환성, 통합 용이성, 사용 편의성 등은 중요한 요소다. ZKP 계산을 가속화하기 위한 전용 하드웨어 활용은 중요한 연구 방향이다. 향후 연구는 FPGA(현장프로그래머블게이트어레이)나 ASIC(응용특화집적회로)과 같은 맞춤형 하드웨어를 활용한 하드웨어 가속 기술의 혁신에 주목해야 한다. 하드웨어 가속을 통해 ZKP 시스템의 성능과 효율성을 높이고, 대규모 응용 및 실시간 시나리오에 더 나은 지원을 제공할 수 있다.
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보안 문제 해결: ZKP 시스템에서 보안은 무엇보다 중요하다. ZKP 시스템의 보안 문제는 가장 큰 잠재적 비용이다. 공격 및 취약점 방어, 파라미터 설정의 안전성, 난수성 확보 등이 여기에 해당한다. 이러한 프로젝트는 ZKP 시스템의 보안성을 지속적으로 강화함으로써 실제 응용에서의 신뢰성과 신뢰도를 확보하고, 사용자에게 더 높은 수준의 보호와 개인정보 보장을 제공해야 한다. 이는 비용과 성능 설계 전 과정에 걸쳐 일관되게 반영되어야 한다.
결론적으로, 전망 있는 ZKP 프로젝트는 고성능과 낮은 계산 비용, 실제 응용 중심, 보안성과 신뢰성, 현실 세계 배포 가능성, 전 과정에 걸친 보안 확보 등의 특성을 가져야 한다. 우리는 ZKP 기술의 지속적인 발전이 개인정보 보호와 검증 성능에 더욱 광범위한 응용 가능성을 열어줄 것으로 기대한다. ZKP 프로젝트의 비용 효익을 평가할 때는 계산 자원, 보안 요구사항, 성능 요구, 구현 및 유지 관리의 복잡성 등 여러 요소를 종합적으로 고려해야 한다. 어떤 경우에는 ZKP가 개인정보 보호와 보안성에서 상당한 이점을 제공하여 비용 증가를 상쇄할 수 있지만, 다른 경우에는 비용이 제공되는 실질적 가치를 초과할 수도 있다.
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