영지식 증명(ZK-Proof)이란 무엇입니까?

정의 및 핵심 개념

1. 영지식 증명(ZK-Proofs)은 진술의 유효성을 넘어서는 기본 정보를 공개하지 않고 한 당사자가 다른 당사자에게 진술의 진실성을 증명할 수 있게 해주는 암호화 프로토콜입니다.

2. ZK 증명은 완전성, 건전성, 영지식이라는 세 가지 기본 속성을 충족해야 합니다. 즉, 정직한 증명자는 정직한 검증자를 설득할 수 있고, 부정직한 증명자는 무시할 수 있는 확률을 제외하고는 검증자를 오도할 수 없으며, 검증자는 진술이 사실이라는 사실 외에는 아무것도 배우지 못합니다.

3. 이러한 증명은 비밀 데이터에 대한 검증 가능한 주장을 구성하기 위해 숫자 이론, 타원 곡선 쌍 또는 다항식 약속에 의존하는 이산 수학적 영역에서 작동합니다.

4. 전통적인 디지털 서명이나 해시 기반 증명과 달리 ZK 증명은 입력, 중간 계산 또는 개인 키를 노출하지 않으며 주장의 논리적 일관성만 노출합니다.

블록체인 확장성의 역할

1. ZK-롤업은 ZK 증명을 활용하여 수천 건의 오프체인 거래를 일괄 처리하고 단일 간결한 증명을 레이어 1에 제출하여 온체인 데이터 공간과 가스 소비를 대폭 줄입니다.

2. Ethereum의 현재 로드맵은 zk-SNARK와 zk-STARK를 통합하여 모든 거래를 다시 실행하지 않고도 상태 전환에 대한 신뢰를 최소화한 검증을 가능하게 합니다.

3. zkSync Era, Starknet 및 Polygon zkEVM과 같은 프로젝트는 EVM 호환 논리를 통해 효율적인 증명을 생성하는 데 최적화된 맞춤형 가상 머신을 배포합니다.

4. 증명 생성의 계산 오버헤드는 여전히 높지만 하드웨어 가속 및 재귀 증명 구성 기술은 프로덕션 롤업 전반에 걸쳐 적극적으로 배포됩니다.

DeFi의 개인정보 보호 애플리케이션

1. Tornado Cash는 사용자가 주소 간의 온체인 연결성을 차단하면서 자금을 입금하고 인출할 수 있도록 함으로써 ETH 및 ERC-20 토큰에 대한 ZK 기반 익명성을 개척했습니다.

2. Railgun과 같은 개인 정보 보호 중심 DEX는 암호화 약속 체계에 따라 거래 금액, 토큰 유형 및 거래 상대방이 숨겨진 상태로 유지되는 차폐 풀을 구현합니다.

3. Aleo와 같은 대출 프로토콜은 ZK ID를 통합하여 원시 재무 기록이나 온체인 잔액을 노출하지 않고 신용도를 확인합니다.

4. Taiko 및 Succinct와 같은 크로스체인 브리지는 ZK 증명을 사용하여 중계자나 중앙화된 오라클을 신뢰하지 않고 외부 체인의 합의 상태를 검증합니다.

구현 과제 및 장단점

1. 신뢰할 수 있는 설치 행사는 유독성 폐기물 매개변수가 유출되는 경우 잠재적인 취약성을 초래합니다. 하지만 STARK는 더 큰 증거 크기를 희생하여 이 요구 사항을 제거합니다.

2. 증명 생성 시간은 회로 복잡성에 따라 비선형적으로 확장되므로 사전 계산 버퍼가 없는 특정 대화형 응용 프로그램에서는 실시간 ZK 계산이 비실용적입니다.

3. 회로 설계에는 제약 조건 시스템에 대한 심층적인 전문 지식이 필요하므로 개발자는 Circom 또는 Noir와 같은 DSL을 사용하여 스마트 계약 논리를 산술 회로로 변환해야 합니다.

4. 검증 가스 비용은 매우 다양합니다. SNARK는 이더리움에서 ~200,000~300,000 가스가 필요한 반면, STARK는 더 큰 통화 데이터 요구 사항으로 인해 500,000을 초과할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q1. ZK 증명을 사용하여 스마트 계약 코드 논리를 숨길 수 있나요? 아니요. ZK 증명은 입력 및 출력에 대한 설명을 확인합니다. 소스 코드나 실행 의미를 숨기지 않습니다. 계약 바이트코드는 온체인에서 공개적으로 읽을 수 있는 상태로 유지됩니다.

Q2. ZK 방지는 mempool에서 선행 실행을 방지합니까? 아니요. ZK 증명은 포함되기 전에 거래 내용을 모호하게 하지만, mempool 가시성은 증명 자체가 아니라 암호화된 페이로드가 브로드캐스트되는 방법과 시기에 따라 달라집니다.

Q3. ZK 증명은 양자 저항성이 있나요? zk-STARK는 충돌 방지 해시와 정보 이론적 건전성에 의존하기 때문에 양자 안전하다고 간주됩니다. 타원 곡선을 기반으로 하는 zk-SNARK는 Shor의 알고리즘에 취약합니다.

Q4. ZK 증명을 다른 블록체인에서 재사용할 수 있나요? 대상 체인이 동일한 검증 키 형식과 타원 곡선 매개변수를 지원하는 경우에만 가능합니다. 대부분의 구현은 사전 컴파일 및 서명 확인 기본 요소가 다르기 때문에 체인별로 다릅니다.