출처=unsplash
출처=unsplash

영지식증명(ZK증명, Zero-Knowledge)은 증명자와 검증자 사이에서 발생하는 문제를 특정 정보가 없더라도 검증할 수 있는 방식입니다.

참고로 어떤 정보가 사실이라는 것을 증명하려는 쪽을 증명자, 증명 과정에 참여해 증명자와 정보를 주고받는 쪽을 검증자라고 합니다.

일반적으로 증명자는 검증자에게 정보를 제공해 이에 대한 검증 절차를 진행합니다.

하지만 영지식증명은 증명자와 검증자 사이에 정보 자체가 전달되지 않은 상태에서도 검증이 가능하도록 합니다. 이를 위해 완전성, 건전성, 영지식성이라는 3가지 요구 사항을 충족해야 합니다.

완전성은 신뢰할 수 있는 증명자가 높은 수준의 정확도로 관련 정보를 알고 있다는 사실을 신뢰할 수 있는 검증자에게 입증하는 것을 말합니다.

건전성은 어떤 정보가 거짓이면, 신뢰할 수 없는 증명자가 어떤 거짓말을 해도 검증자에게 그 정보가 사실이라고 절대 납득시킬 수 없는 특성입니다.

영지식성은 어떤 정보가 사실이면 검증자는 사실이 맞다는 정보 이외에는 아무 것도 알 수 없는 특징을 의미합니다.

 

알리바바의 동굴 비유

암호학자 장 자크 키스케다는 영지식증명을 알리바바의 동굴에 비유해 쉽게 소개했습니다.

영지식증명 설명을 위한 알리바바 동굴 비유. 출처=바이낸스 아카데미
영지식증명 설명을 위한 알리바바 동굴 비유. 출처=바이낸스 아카데미

한 개의 입구에 두 개의 갈림길이 있고 그 중간에 비밀의 문이 있는 동굴이 있습니다. 이 문을 통과하려면 정확한 암호를 말해야 합니다.

앨리스(노란색)는 암호를 알고 있다는 것을 밥(파란색)에게 증명하고 싶어 합니다.

이 경우 밥은 앨리스가 동굴에 들어갔다가 다시 나올때 까지 밖에서 기다리면서 나올 방향을 알려줍니다.

만약 앨리스가 그 암호를 안다면, 밥이 말한 방향을 통과해서 정확히 나타날 것입니다.

앨리스는 운이 아닌 암호를 알아서 밥이 말한 방향으로 나왔다는 것을 증명하기 위해 이 과정을 여러 번 반복합니다.

성공 확률은 시행 횟수에 따라 줄어들게 되는 구조로, 암호를 알고 있다고 확률적으로만 확신할 수 있습니다.

매번 엘리스가 밥이 말한 방향으로 나온다면 밥은 앨리스가 암호를 알고 있다고 믿을 수 있습니다.

영지식 증명의 수학적 정의. 출처= hyun-jeong 미디엄
영지식 증명의 수학적 정의. 출처= hyun-jeong 미디엄

참고로 영지식증명의 수학적 정의는 위 이미지와 같습니다.

영지식 증명은 알리바바의 동굴에 비유해 설명하면 쉽게 느껴질 수 있지만, 사실 엄격한 수학적 증명을 요구하기 때문에 어렵고 까다로운 기술입니다. 

 

영지식 증명 활용

(1) 영지식 스나크

지캐시는 영지식증명을 기반으로 한 영지식 스나크(ZK-SNARKs)라는 알고리즘을 개발해 철저한 익명성을 보장한 거래를 구현했습니다.

영지식 스나크란 영지식증명을 더 간단하게 구현한 기술로 증명 과정이 짧고 확인하기 쉽습니다.

지캐시는 영지식 스나크로 송금자가 특정 정보의 소유권을 증명 할 수 있게 합니다. 이 과정에서 정보의 공개 여부는 송금자가 결정할 수 있습니다.

(2)이더리움 영지식 롤업

영지식 롤업(ZK-Rollup)은 이더리움 플라즈마의 결함을 보완하는 레이어2 솔루션입니다.

영지식 롤업은 영지식증명으로 블록체인 내의 다른 네트워크 참여자에게 데이터를 공개하지 않고, 블록의 유효성을 공개적으로 이더리움 네트워크에 기록합니다.

이 과정에서 블록의 유효성 검증을 위한 트랜잭션을 줄일 수 있어 블록체인의 확장성이 향상됩니다.

 

다음 내용은 '코인데스크 프리미엄'에서 읽을 수 있습니다.​

 

제보, 보도자료는 contact@coindeskkorea.com
저작권자 © 코인데스크코리아 무단전재 및 재배포 금지