비트코인 생태계의 이정표: Zulu, 비트코인 스크립트를 활용해 ZKP 검증 구현

글: 일월소초

최근 비트코인 생태계에서 중요한 이정표가 되는 사건이 발생했다. Zulu가 비트코인 스크립트(Bitcoin Script)를 활용한 최초의 zk-SNARK 검증(ZKP)을 구현했다고 발표한 것이다. 이는 Groth16/FFlonk 주류 알고리즘을 포함하며, 해당 코드는 BitVM 저장소에 제출되었다.

비트코인 스크립트로 ZKP를 실현했다는 것은, 비트코인 네트워크가 Layer2를 검증할 수 있게 되었다는 의미다. 이는 진정한 의미의 레이어2(Layer2)로서, 비트코인 네트워크의 POW 메커니즘으로부터 보안성을 그대로 계승하는 것이다. 이는 블록체인 중에서도 가장 강력한 보안성을 지닌 네트워크라 할 수 있다.

비트코인 네트워크는 프로그래밍 측면에서 제약이 많기 때문에 ZKP를 구현하는 것은 특히 어렵다. 현재 대부분의 비트코인 L2 솔루션은 사실상 진정한 의미의 L2라고 볼 수 없는데, 왜냐하면 그들의 체인상 상태를 비트코인 네트워크에서 직접 검증할 수 없기 때문이다. 기존 방식은 ZK 증명(zk proof)을 생성한 후 이를 BTC 네트워크에 게시하는 것이지만, 이 증명은 비트코인 네트워크가 검증하는 것이 아니라 해당 L2 자체 네트워크 내 역할에 의해 검증된다. 결과적으로 L2의 체인상 상태와 비트코인 네트워크는 분리된 상태가 된다.

이는 이더리움의 레이어2와 명백한 차이를 보인다. zk-rollup이든 op-rollup이든, 데이터를 패키징하여 이더리움 메인넷에서 검증하도록 전달한다. 이더리움 레이어2가 다른 퍼블릭 체인보다 가지는 가장 큰 장점은 바로 이더리움 메인넷이 레이어2의 보안을 보장해 준다는 점이다.

비트코인 네트워크가 직접 검증하는 레이어2가 되는 것은, 가장 큰 이점으로 비트코인 네트워크의 보안성을 그대로 계승할 수 있다는 것이다. 비트코인 네트워크의 보안성은 명백히 이더리움을 능가한다. 현재 이 보안성을 실제로 계승할 수 있는 방법은 두 가지가 있다. 하나는 Babylon을 대표로 하는 방식으로, 원생 BTC를 스테이킹하여 자체 POS 네트워크를 구성하고 악의적 행위자에게 처벌을 가하는 것이다. 스테이킹된 BTC의 가치가 충분히 크다면 악의적 행위의 비용이 매우 높아지므로 보안성이 유지된다. 하지만 이 방식은 우선 다수의 BTC가 스테이킹되어야 한다는 전제 조건이 필요하다.

두 번째 방법은 비트코인 자체의 POW 네트워크를 활용하는 것이다. 비트코인은 첫 번째이자 시가총액 1위 네트워크로서 이미 14년간 안정적으로 운영되어 왔으며, 전 세계에서 가장 높은 해시파워를 보유하고 있어 그 보안성은 말할 필요가 없다. 따라서 비트코인 네트워크의 보안성을 계승하기 위한 핵심 요소는 바로 BTC가 검증 기능을 수행할 수 있어야 한다는 점이다. 이것이 바로 이번 Zulu의 ZKP 구현이 가지는 중대한 의미이다. 이전에 Zulu Network에 주목했던 것은 그것이 비트코인 상에서 최초로 도입한 이중 레이어 아키텍처 때문이었고, 이번 zk-SNARK 검증(ZKP)을 통해 Zulu가 보유한 기술력이 매우 강력함을 다시 한번 인식하게 되었다.

zk-SNARK의 중요성

SNARK(Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)는 간결한 비상호작용형 지식 증명으로, 수학적 알고리즘을 통해 검증자가 원본 데이터를 알지 못하더라도 데이터 자체의 정확성을 검증할 수 있도록 하는 증명 시스템이다. 현재 이더리움 레이어2에는 zk-rollup과 op-rollup이 존재하는데, op-rollup은 일종의 과도기적 단계로 여겨지고 있으며, zk-rollup이 궁극적인 형태로 평가받고 있다. zk-rollup은 거래를 묶어 처리한 후 ZK 알고리즘을 사용해 SNARK 증명을 생성하고 이를 메인넷에 제출하면, 메인넷이 해당 거래 묶음 전체를 검증하게 된다. zk-SNARK는 효과적인 개인정보 보호 기능과 뛰어난 확장성을 제공하며, V신(Vitalik Buterin)은 이를 향후 10년의 핵심 기술로 꼽고 있다.

BitVM

여기서 반드시 설명해야 할 개념이 BitVM이다. BitVM 등장 이전까지 비트코인의 스크립트 언어는 튜링 완전성이 없다고 여겨졌다. 많은 사람들이 노력했지만 해결하지 못했던 문제였으나, 작년 10월 로빈 리너스(Robin Linus)가 충격적인 BitVM을 발표하면서 전환점이 되었다. 로빈의 접근법은 비트코인 스크립트 상에서 NAND 게이트(논리 연산 'AND-NOT')라는 특수한 유형의 논리 게이트를 검증하는 것으로, 이는 물리적/전자적 수준의 기본적인 연산 원시(primitive)이며 모든 가능한 계산은 NAND 게이트로 구성될 수 있다.

최근 로빈은 BitVM 2 설계안을 추가로 제안했다. 이제 스크립트 상의 NAND 게이트를 직접 사용하는 대신, 범용 SNARK 제로지식 증명 검증기를 구현하는 데 활용하는 것이다.

BitVM의 의미는 비트코인 네트워크를 활용한 검증이 가능해졌으며, 이를 위해 업그레이드나 포크가 필요 없고 BTC에 어떠한 부담도 주지 않는다는 점이다. 복잡한 계산은 레이어2에서 수행되며, 메인넷의 보안성을 그대로 계승하게 된다. BitVM이 가지는 중대한 의미 덕분에 많은 레이어2 프로젝트들이 BitVM을 기반으로 구축되고 있다. 예를 들어 Bitlayer는 BitVM을 핵심 구성요소로 삼고, 계층화된 가상 머신 기술(Layered Virtual Machine)을 적용한 레이어2 솔루션이다.

Zulu Network에서도 BitVM은 매우 중요한 위치를 차지하고 있으며, 동시에 Zulu는 BitVM 개발에 있어 중요한 기여자이기도 하다. 비트코인 스크립트를 이용해 zk-SNARK 검증을 구현하는 것은 BitVM 입장에서 가장 핵심적인 한 걸음이라 할 수 있다. Zulu는 BitVM 2 공식 GitHub 저장소에 많은 코드를 기여했으며, 이로 인해 BitVM 발명자 로빈 루이스(Robin Louis)로부터 높은 평가를 받고 있다.

지난주 Zulu는 Groth16 스크립트의 분할 작업을 완료했다. 2개의 public 입력값을 기반으로 총 1701개의 서브스크립트로 분할되었으며, 크기는 4M 미만이고 스택 깊이(Stack Depth)는 1000 미만이다. 이번 ZKP 스크립트 분할 완료는 BitVM이 상용화로 나아가는 또 하나의 이정표가 되었다. Zulu의 뛰어난 작업 덕분에 BitVM2는 곧바로 비트코인 상에서 최초의 SNARK 증명을 실현할 수 있게 될 것이다. 이는 또한 Zulu의 기술력이 선도적인 위치에 있음을 입증한다.

이미지 설명: Zulu의 기술 진전은 BitVM 발명자 로빈 루이스로부터 높은 평가를 받았다

마지막으로 Zulu Network 간단 소개

Zulu Network는 비트코인 생태계 최초의 이중 레이어 네트워크로, 레이어2(Layer2)는 EVM 호환형 ZuluPrime이다. EVM 기반 프로젝트들은 저렴하고 신속하게 배포할 수 있어 생태계 활성화에 기여한다. 다른 하나는 레이어3(Layer3)인 ZuluNexus인데, UTXO 모델과 계정 기반 자산 유형을 혁신적으로 통합하였으며, UTXO 모델 기반의 스마트 계약 혁신도 실현하였다. 이는 UTXO의 장점을 극대화하면서 동시에 향후 UTXO 기반의 혁신도 지원할 수 있음을 의미한다. Zulu는 현재 두 가지 제품을 개발 중이다:

• ZKP를 통해 오프체인 상태를 검증할 수 있는 Zulu 브릿지로, 자산 발행을 지원한다

• 사용자에게 임의 금액의 크로스체인 거래를 제공하는 최초의 탈중앙화 ZK 브릿지

Zulu는 아직 토큰을 발행하지 않았으며, 초기 참여를 원하는 사용자는 현재 진행 중인 Zulu 테스트넷 인센티브 프로그램에 참여할 수 있다. 자세한 내용은 공식 문서 참조: https://www.yuque.com/zulunetworkzhongwenshequn/zvggg8/kr9epkg0v27rh860?singleDoc#