영지식 증명이란 무엇입니까? (프라이버시 기술)

정의 및 핵심 개념

1. 영지식 증명(ZKP)은 진술 자체의 타당성을 넘어서는 정보를 공개하지 않고 한 당사자가 진술이 사실임을 다른 당사자에게 증명할 수 있는 암호화 프로토콜입니다.

2. 완전성, 건전성, 영지식이라는 세 가지 기본 특성을 충족합니다. 즉, 검증 중에 비밀 데이터가 유출되지 않습니다.

3. 블록체인 맥락에서 ZKP를 사용하면 사용자는 입력, 출력 및 논리를 완전히 기밀로 유지하면서 트랜잭션 또는 상태 전환을 확인할 수 있습니다.

4. 증명자는 개인 키, 지갑 잔액 또는 계약 매개변수를 전송하지 않으며 수학적 약속에서 파생된 간결한 증명만 전송합니다.

5. 기존 서명이나 해시와 달리 ZKP는 증거 생성에 사용되는 기본 데이터 구조나 계산 경로를 노출하지 않습니다.

암호화 인프라의 ZKP 유형

1. 대화형 ZKP에는 증명자와 검증자 간의 앞뒤 통신이 필요합니다. 지연 시간과 조정 오버헤드로 인해 분산형 시스템에서는 거의 사용되지 않습니다.

2. zk-SNARK와 같은 비대화형 ZKP(NIZK)는 공개 매개변수를 사용하여 누구나 검증할 수 있는 독립형 증명을 생성합니다. 이는 Ethereum 레이어 2 롤업에 널리 채택됩니다.

3. zk-STARK는 신뢰할 수 있는 설정 의식의 필요성을 없애고 충돌 방지 해시 기능을 사용하여 투명성과 양자 저항을 제공합니다.

4. 방탄은 로그 크기 증가로 범위 증명을 가능하게 하며 기밀 거래 금액을 위해 Monero와 같은 개인 정보 보호 코인에 통합됩니다.

5. PlonK는 범용적이고 업데이트 가능한 증명 시스템을 나타내며 신뢰할 수 있는 단일 설정으로 여러 회로를 지원할 수 있으며 이는 모듈식 DeFi 애플리케이션에 중요합니다.

블록체인 프로토콜의 실제 배포

1. Zcash는 암호화 암호화로 보낸 사람, 받는 사람 및 금액이 숨겨진 상태로 유지되는 보호된 거래를 가능하게 하기 위해 zk-SNARK를 개척했습니다.

2. StarkNet은 zk-STARK를 사용하여 수천 건의 트랜잭션을 오프체인으로 일괄 처리하고 이더리움 메인넷에 압축 증명을 제출하여 가스 비용을 줄이고 확장성을 향상시킵니다.

3. Mina 프로토콜은 전체 체인 상태를 확인하기 위해 zk-SNARK를 재귀적으로 구성하여 일정한 크기의 블록체인(~22KB)을 유지합니다.

4. Aztec Network는 Noir 언어 및 zk-SNARK를 사용하여 개인 스마트 계약을 구현하여 암호화된 기능 호출 및 숨겨진 자산 전송을 허용합니다.

5. Scroll은 zk-EVM 아키텍처를 활용하여 Ethereum의 실행 환경을 복제하는 동시에 특정 계약 상호 작용에 대한 개인 정보를 보호합니다.

보안 고려 사항 및 신뢰 모델

1. zk-SNARK 구현은 신뢰할 수 있는 설정 단계에 따라 달라집니다. 손상되면 공격자는 다자간 계산 의식이 필요한 임의의 증명을 위조할 수 있습니다.

2. zk-STARK는 신뢰할 수 있는 설정을 피하지만 증명 생성을 위해 더 높은 계산 리소스를 요구하므로 증명자에 대한 하드웨어 요구 사항이 증가합니다.

3. 재귀 합성으로 인해 새로운 공격 표면이 발생합니다. 잘못된 재귀 논리로 인해 중첩된 증명 전체의 건전성이 보장되지 않을 수 있습니다.

4. 회로 설계 결함으로 인해 증명 생성 중 타이밍 변화나 메모리 액세스 패턴과 같은 정보가 측면 채널을 통해 유출될 수 있습니다.

5. 공개 매개변수의 정확성을 검증해야 합니다. 잘못된 매개변수는 암호학적으로 타당하더라도 이에 대해 생성된 모든 증명을 무효화합니다.

자주 묻는 질문

Q1. 영지식 증명을 사용하여 스마트 계약 논리를 숨길 수 있나요? 예. zk-SNARK 및 zk-STARK를 사용하면 개발자가 산술 회로 내에서 계약 논리를 인코딩할 수 있습니다. 실행 추적은 소스 코드나 중간 상태를 노출하지 않고 증명으로 압축됩니다.

Q2. ZKP는 분산형 거래소에서 선행 거래를 방지합니까? 예. 비공개 멤풀 및 암호화된 주문 제출과 결합하면 ZKP는 최종 결제까지 거래 의도가 숨겨지도록 보장합니다.

Q3. ZKP는 온체인 데이터 가용성에 어떤 영향을 미치나요? ZK 롤업은 증명과 최소한의 호출 데이터만 이더리움에 게시하여 계산 및 저장 공간을 오프체인으로 전환합니다. 유효성 가정에 의해 요구되지 않는 한 전체 거래 데이터는 생략될 수 있습니다.

Q4. ZKP 기반 프로토콜은 기존 Ethereum 도구와 호환됩니까? 많은 zkEVM 구현은 EVM 바이트코드 호환성을 유지하므로 Solidity 계약이 개인 정보 보호 기능을 상속하면서 수정 없이 배포될 수 있습니다.