영지식 증명(ZK) 롤업 이란?

 

영지식 증명(ZK) 롤업

 

ZK 롤업은 영지식 증명(Zero-Knowledge Proof) 기술을 이용하여 블록체인에서 처리되는 트랜잭션의 처리량을 대폭 높이기 위해 고안된 기술입니다.

 

블록체인에서는 모든 노드가 모든 트랜잭션을 검증하고 처리해야 하므로 처리량이 한정됩니다. 하지만 ZK 롤업은 블록체인 상에 일부 데이터만을 기록하고, 나머지 데이터는 롤업 상태로 관리하면서 효율적으로 처리량을 늘릴 수 있습니다.

 

ZK 롤업에서는 롤업 상태로 관리되는 데이터에 대한 변화가 있을 때마다 영지식 증명을 통해 블록체인 상에 이를 반영하는 방식으로 동작합니다. 이를 통해 블록체인에서 처리해야 하는 데이터 양을 줄이면서도 모든 데이터의 무결성을 보장할 수 있습니다.

 

영지식 증명은 특정한 정보를 제공하지 않으면서도 해당 정보가 올바르다는 것을 증명하는 기술로, ZK 롤업에서는 트랜잭션의 유효성을 검증하기 위해 사용됩니다. 이를 통해 트랜잭션 처리를 효율적으로 수행하면서도 블록체인의 보안성을 유지할 수 있습니다.

 

 

롤업 상태란?

ZK 롤업에서 "롤업 상태"란, 블록체인에 직접 쓰이지 않는 데이터를 말합니다. 롤업 상태는 블록체인의 노드들이 직접 처리할 필요가 없는 데이터이며, 블록체인 상에 기록되는 것이 아니라 롤업 컨트랙트라는 스마트 계약 내부에 저장됩니다.

 

ZK 롤업에서는 트랜잭션을 처리할 때, 롤업 컨트랙트 내부에 데이터를 저장하고, 해당 데이터가 올바른지 검증하기 위해 영지식 증명을 사용합니다. 이때, 영지식 증명을 통해 블록체인에 반영될 필요가 있는 정보만을 블록체인에 기록하고, 나머지 정보는 롤업 상태로 유지합니다. 이를 통해 블록체인 상에 저장되는 데이터 양을 줄이면서도 트랜잭션 처리량을 대폭 높일 수 있습니다.

 

롤업 상태는 블록체인 상에 직접 저장되지 않으므로 블록체인 상의 저장 공간을 절약할 수 있습니다. 또한, 롤업 상태는 영지식 증명 기술을 이용하여 검증되므로, 무결성과 안전성이 보장됩니다.

 

 

영지식 증명 이란?

영지식 증명(Zero-Knowledge Proof)은 어떤 정보가 올바르다는 것을 증명하는 기술 중 하나로, 해당 정보를 직접 공개하지 않으면서도 그 정보가 올바르다는 것을 증명하는 방식입니다.

 

ZK 롤업에서도 영지식 증명 기술을 사용하여, 롤업 상태에서 처리된 데이터가 올바른지 검증합니다. 예를 들어, ZK 롤업에서는 트랜잭션이 유효한지 검증하기 위해, 해당 트랜잭션과 관련된 정보를 롤업 상태에 저장한 뒤, 영지식 증명을 이용하여 해당 정보가 올바른지 검증합니다. 이를 통해 블록체인 상에 저장되는 데이터 양을 줄이면서도 트랜잭션 처리량을 대폭 높일 수 있습니다.

 

영지식 증명 기술은 정보를 직접 공개하지 않기 때문에, 보안성이 높고 개인 정보 보호에 용이합니다. 또한, 검증 과정에서 정보를 노출하지 않으므로, 누구나 검증 결과를 확인할 수 있지만, 검증된 정보 자체는 노출되지 않습니다. 이러한 특징 때문에 영지식 증명 기술은 블록체인을 비롯한 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

 

 

영지식 증명 기술이 블록체인 외 사용되고 있는 분야는?

1. 인증
   영지식 증명 기술은 인증 분야에서 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 사용자가 자신이 특정 서비스의 회원임을 증명하려면, 해당 서비스가 제시한 조건을 만족하는 정보를 제출해야 합니다. 이때, 영지식 증명 기술을 사용하면, 사용자는 자신이 회원임을 증명하면서도 개인 정보를 노출하지 않을 수 있습니다.
   
   
2. 보안
   영지식 증명 기술은 보안 분야에서 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 시스템의 관리자가 특정 데이터를 조작하지 않았음을 증명해야 하는 경우, 영지식 증명 기술을 사용하면 해당 데이터가 조작되지 않았음을 증명할 수 있습니다.
   
   
3. 프라이버시
   영지식 증명 기술은 프라이버시 보호 분야에서도 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 의료 기관은 환자의 개인 정보를 보호해야 하지만, 동시에 환자의 건강 상태를 파악해야 합니다. 이때, 영지식 증명 기술을 사용하면, 의료 기관은 환자의 건강 상태를 확인할 수 있으면서도 환자의 개인 정보를 보호할 수 있습니다.
   
   
4. 디지털 마케팅
   영지식 증명 기술은 디지털 마케팅 분야에서도 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 광고주는 광고 효과를 입증해야 하지만, 동시에 광고 클릭을 한 사용자의 개인 정보를 노출하지 않아야 합니다. 이때, 영지식 증명 기술을 사용하면, 광고 클릭이 발생했음을 입증할 수 있으면서도 사용자의 개인 정보를 보호할 수 있습니다.

 

 

영지식 증명 기술 동작 방식

1. 증명 생성
   영지식 증명 기술을 사용하여 증명을 생성하기 위해서는 먼저 증명을 생성하고자 하는 내용을 정의해야 합니다. 이를 위해 증명 생성자는 일련의 수학적 계산을 수행하여 증명 문서를 작성합니다. 이때, 증명 생성자는 증명 문서를 생성할 때 영지식을 사용하여 증명 내용에 대한 지식을 숨길 수 있습니다.
   
   
2. 증명 검증
   증명 검증자는 증명 생성자가 제시한 증명 문서가 올바른지 검증합니다. 이때, 검증자는 증명 내용에 대한 지식이 없더라도 증명 문서가 올바르게 작성되었는지를 확인할 수 있습니다. 이는 증명 내용에 대한 지식을 숨기는 영지식 증명 기술의 핵심적인 특징입니다.
   
   
3. 증명 인증
   검증이 완료된 증명은 인증됩니다. 이때, 증명 인증서를 사용하여 인증된 증명을 안전하게 보관하고, 필요한 경우 증명을 재확인할 수 있습니다.

이처럼 영지식 증명 기술은 증명 생성자와 검증자 간의 상호작용을 통해 증명 내용을 검증하고, 인증하는 방식으로 동작합니다. 이때, 영지식 증명 기술의 핵심인 영지식을 활용하여 증명 내용에 대한 지식을 숨기면서도 검증 가능한 증명을 생성할 수 있습니다.

 

 

영지식 증명 방법은?

1. 제로 지식 증명
   제로 지식 증명은 영지식 증명의 일종으로, 증명 생성자가 증명 내용에 대한 지식을 전혀 노출하지 않으면서도 증명을 생성할 수 있는 방법입니다. 이를 가능하게 하는 방법은, 증명 생성자와 검증자가 미리 공유한 "커밋먼트"라는 임의의 값에 대해 일련의 계산을 수행하고 결과값만을 전달하는 것입니다. 검증자는 이 결과값을 이용해 증명 문서가 올바른지를 검증할 수 있습니다.
   
   
2. 스낙 알고리즘
   스낙 알고리즘은 블록체인 분야에서 널리 사용되는 영지식 증명 기술 중 하나입니다. 이 방법은 증명 생성자와 검증자가 각각 임의의 수를 선택한 후, 서로에게 암호화된 값을 전달하는 과정을 거치며, 마지막에 검증자는 전달받은 값을 이용하여 증명 문서가 올바른지를 검증합니다. 이때, 증명 생성자와 검증자는 서로의 값을 파악하지 못하도록 암호화된 값을 전달하므로, 영지식을 활용한 증명이 가능합니다.

 

 

스낙 알고리즘 (Schnorr algorithm)

스낙 알고리즘은 "숨겨진 벡터"를 찾는 문제를 해결하는 알고리즘입니다. 이 알고리즘은 블록체인 분야에서 널리 사용되는 영지식 증명 기술 중 하나입니다.

 

스낙 알고리즘은 두 개의 파티(증명 생성자와 검증자)가 상호작용하여 증명을 생성하고 검증하는 과정을 거칩니다. 이때, 증명 생성자는 "숨겨진 벡터"를 가지고 있으며, 검증자는 이 벡터를 찾는 것이 목표입니다. 그러나, 증명 생성자는 벡터의 실제 값을 공개하지 않습니다. 대신, 증명 생성자는 벡터의 각 요소를 암호화하여 검증자에게 전달합니다. 이때, 검증자는 전달받은 암호화된 벡터를 이용하여 원하는 결과를 도출해내야 합니다.

 

스낙 알고리즘은 다음과 같은 단계로 진행됩니다.

 

1. 증명 생성자가 숨겨진 벡터를 선택합니다.
2. 증명 생성자는 벡터의 각 요소를 암호화하여 검증자에게 전달합니다.
3. 검증자는 원하는 값을 선택하고, 증명 생성자의 암호화된 벡터와 결합하여 결과값을 도출해냅니다.
4. 증명 생성자는 검증자의 결과값을 검증하고, 증명을 생성합니다.
5. 검증자는 증명을 검증하여 증명 문서가 올바른지를 확인합니다.

 

스낙 알고리즘을 이용한 영지식 증명은, 증명 생성자가 검증자에게 암호화된 벡터를 전달하므로, 검증자는 벡터의 실제 값을 파악하지 못하더라도 원하는 결과를 도출할 수 있습니다. 이를 통해 증명 생성자는 증명 내용에 대한 지식을 숨기면서도 검증 가능한 증명을 생성할 수 있습니다.