이더리움 마스터하기, 2nd Edition

17장. 영지식 증명

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이번 장에서는 영지식 암호학의 매혹적인 세계를 살펴보고, 영지식 암호학이 어떻게 이더리움 로드맵에 완벽하게 적용되어 블록 공간에 대한 대량 채택 수요를 실제로 확장하고 수용할 수 있는지 알아보겠습니다. 영지식 기술은 매우 복잡한 주제이며, 자세히 설명할 수 없을 만큼 많은 수학적 규칙에 의존합니다. 이 장의 목표는 영지식 암호화가 이더리움에 특별한 기회를 제공하고 확장 로드맵에 잘 부합하는 이유를 이해하는 것입니다. 이 장이 끝나면 영지식 암호화가 높은 수준에서 어떻게 작동하는지, 유용한 속성은 무엇인지, 이더리움이 프로토콜을 개선하기 위해 영지식 암호화를 어떻게 사용할지 알게 될 것입니다.

역사

영지식 증명은 1985년 샤피 골드바서, 실비오 미칼리, 찰스 랙오프( )의 논문 "대화형 증명 시스템의 지식 복잡성" 에서 소개되었으며, 여기서 영지식 증명 은 자신의 진술이 실제로 참이라는 사실 외에 다른 정보를 공개하지 않고 상대방에게 어떤 것이 참임을 증명하는 방법이라고 설명합니다.

영지식 증명이 1980년대에 발견되었지만 실제 사용 사례는 매우 제한적이었습니다. 2011년 임의의 계산을 위한 영지식 증명을 생성하기 위한 이론적 프레임워크로 SNARK(간결한 비대화형 지식 인수)를 소개한 BIT+11 논문이 발표되면서 모든 것이 바뀌었습니다. 2년 후인 2013년, 피노키오 PGHR13 논문은 범용 SNARK의 첫 번째 실용적인 구현을 제공함으로써 SNARK를 실제 애플리케이션에 적용할 수 있게 했습니다. 처음으로 일반 프로그램을 다시 실행하지 않고도, 실제 계산 세부 사항을 공개하지 않고도 올바르게 실행되었음을 증명할 수 있게 된 것이죠.

혁명이 시작된 것이죠. 그 순간부터 영지식 증명 분야는 놀라울 정도로 빠른 속도로 발전했습니다. 2016년, Groth16 알고리즘은 증명 크기와 검증 시간을 줄여 zk-SNARK의 효율성을 크게 향상시켰습니다. 뛰어난 간결성 덕분에 Groth16은 최신 시스템이 등장했음에도 불구하고 오늘날에도 여전히 널리 사용되고 있습니다. 예를 들어, 탈중앙화 믹서 애플리케이션인 토네이도 캐시는 체인에서 영지식 증명을 구현하는 데 이를 사용합니다.

2017년, 방탄은 신뢰 설정이 필요 없는 획기적인 발전을 도입했지만(이후 섹션에서 신뢰 설정이 실제로 무엇인지 자세히 살펴보겠습니다), 대신 증명 크기가 커지는 대가를 치렀습니다. 그 후 2018년에는 신뢰할 수 있는 설정이 필요하지 않을 뿐만 아니라 양자 컴퓨터의 공격에 저항하는 포스트퀀텀 보안, 즉 암호화 기반도 제공하는 zk-STARK가 등장했습니다. 전자는 현재 암호화폐 프로젝트 모네로에서 거래 금액을 난독화하기 위해 사용되고 있으며, 후자는 이더리움 L2인 스타크넷의 암호화 기반을 형성합니다.

2019년에 플렁크와 소닉은 범용적이고 업데이트 가능한 신뢰할 수 있는 설정을 도입하여 SNARK를 범용 애플리케이션에 ...