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by 고려대학교 IT경영학회 ITS Mar 31. 2023

Web 3.0의 초석, ‘영 지식 증명'

기술스크랩

웹 3.0과 영지식 증명

개요

웹 3.0이란?

웹 1.0은 1994년 ~ 2004년까지의 기간 동안에 있던 대부분의 웹사이트를 의미한다. 정적인 페이지를 기반으로 하는 방명록 따위의 기초 기능들이 주를 이뤘으며 무선 인터넷이나 모바일의 보편화 이전의 시기를 의미한다.

웹 2.0은 모바일, 동적인 웹사이트를 기반으로 하는 쌍방향 소통의 보편화를 의미한다. 개방, 공유의 정신으로 사용자가 직접 정보를 생산하며, 이에 대한 자유로운 소통과 연결들을 창출해 내는 것이 가장 큰 가치라 할 수 있다. 대표적인 케이스가 바로 SNS라고 할 수 있을 것 같은데, 여러 시공간에 흩어져있는 독립적인 개인들이 공동으로 참여할 수 있으며 사용자가 소비자이며 동시에 생산자가 되는 통합 환경 자체의 발전에 의의를 둔다. 웹 2.0은 혁신을 이끌어 새로운 비즈니스 모델과 완전히 새로운 유형의 데이터를 만들고, 상시 연결 상태를 유지하는 고객이 등장하며 현재 우리가 떠올릴 수 있는 통신 환경의 상태를 이끌어냈다. 하지만 각 플랫폼이나 웹을 소유하는 기업이 중앙집권적으로 이용자의 데이터와 소유권을 독점하고 있다는 한계를 지니고 있다.

웹 3.0은 이와 같은 소유권 문제에서 벗어나고자 하는 움직임으로 정의할 수 있다. 블록체인과 같은 탈중앙화된 시대를 의미하며, 웹 2.0의 정의라고 할 수 있는 “읽고, 쓰기"에서 벗어나 “소유"까지 확장된 형태라고 이해하는 게 편할 것 같다.

웹 3.0은 또한 “시멘틱 웹(의미론적인 웹)”으로 불리기도 한다. 컴퓨터가 인간이 사용하는 자연어를 이해하고 상황과 맥락에 맞는 개인 맞춤형 정보를 제공한다는 의미이다. 웹 3.0의 모습은 블록체인을 기반으로 새롭게 부상하는 DX의 동력 즉, 암호화폐와 탈중앙화 금융, NFT, 메타버스 등의 중추적인 기능을 수렴하며 이들의 모습과 닮아갈 것으로 예측된다.

영 지식 증명이란?

영지식 증명 (또는 제로 널리지 프로토콜)은 암호학에서 누군가가 상대방에게 어떤 사항이 참이라는 것을 증명할 때, 그 문장의 참 거짓 여부를 제외한 어떤 것도 노출되지 않는 절차를 뜻한다.

만약 편의점에 가서 술을 사려고 하면 성인인지를 확인하려고 주민등록증을 달라고 한다. 이럴 때 주민등록증을 주지 않고 내가 성인임을 증명하면 되는 거 아닌가, 내 주민등록번호와 사진, 이름, 주소 정보를 편의점 직원에게 주지 않아도 술을 살 수 있는 권한이 있음을 증명하는 것, 이걸 영 지식 증명의 기본이라고 이해하면 된다.

이를 블록체인 상으로 옮긴다면 A라는 사람이 B라는 사람에게 월렛으로 C가상자산을 보낸다고 했을 때, 중요한 사실은 A라는 사람과 B라는 사람에 대한 세부 데이터가 아니다. 이를 영 지식 증명을 활용하면 A와 B에 대한 개인정보는 보호하면서도 트랜젝션이 일어났다는 데이터는 증명할 수 있다는 것이다.

Web 3.0에서의 영 지식 증명의 필요성은?

웹 3.0의 핵심은 디지털 상의 자산을 소유화 후, 유통까지 할 수 있어야 한다는 것인데, 내 정보를 모두 알려줘 가면서 디지털 자산을 팔거나 사는 메커니즘은 비즈니스로서 확장의 한계가 존재한다. 기존에는 플랫폼이 이를 대신해 줬지만, 이를 탈피하고자 하는 웹 3.0에서는 디지털 자산에 대한 확실한 사생활 보호와 보안성은 필수적으로 구현되어야 하는 부분인 것이다.

영지식증명의 원리

영지식증명은 정보를 공개하지 않고 충분한 반복을 통해 확률로써 증명한다. 이러한 특징을 가진 기술이 블록체인 산업에서는 어떻게 활용될 수 있는지 살펴보자.. 영지식증명은 현재 개인정보보호를 중요시하는 프라이버시 코인(privacy coin)에 주로 활용되고 있다. 최소한의 정보만 알릴 수 있는 영지식증명의 특징 때문에 거래자의 프라이버시를 보호할 수 있게 된다. 거래내역 자체는 누구에게나 공개된 블록체인에 게시되지만, 거래 상대자의 신원과 거래 금액은 암호화되기 때문에 기밀성이 유지될 수 있는 것이다.

즉, 영지식증명 기술을 활용하여 거래 금액을 드러내지 않는 프라이버시 보호 기능과 당사자들이 서로의 신원을 확인하지 않고도 디지털 자산을 교환할 수 있게 해주는 기능인 거래의 익명화가 가능하게 되었다.

그런데 여기서 채굴자는 어떻게 거래의 유효성을 검증할 수 있을까? 일반적으로 블록체인에서 채굴자는 거래 내역과 전자 서명의 내용을 보고 거래 유효성을 검증하는데 영지식증명은 이러한 정보를 모두 암호화하고, 채굴자(혹은 검증자)는 기존 방식으로는 거래 유효성을 검증할 수 없게 된다.

즉, 위에서 언급한 것과 같이 내가 참이라는 걸 증명하기 위해 다른 어떠한 정보도 주지 않고도 증명이 가능해진 셈이다.

예시(출처 : 위키백과)

증명자 페기는 어떤 동굴 안에 있는 비밀 문의 열쇠를 갖고 있다고 하자. 동굴은 그림과 같이 고리 모양으로 되어 있고, 그 한가운데를 비밀 문이 막고 있다. 비밀 문의 반대편에는 동굴의 입구가 있고, 입구에서는 비밀 문의 모습이 보이지 않는다. 페기는 빅터에게 자기가 정말로 열쇠를 갖고 있다는 것을 알려줘야 하지만, 다른 사람에게 자신에 관한 비밀이 알려지는 것은 싫어한다.

다음과 같은 방법으로, 다른 사람에게 어떤 정보도 주지 않으면서 페기가 비밀 문의 열쇠를 갖고 있다는 것을 증명할 수 있다.

먼저 페기가 A와 B 가운데 아무 통로나 골라 동굴로 들어간다. 이때 빅터는 입구 밖에 서 있어서 페기가 어떤 통로로 들어갔는지 볼 수 없다. 그다음 빅터가 입구로 들어와 A나 B 가운데 아무 통로나 골라 페기에게 외친다. 페기는 그 말을 듣고 빅터가 고른 통로로 나타난다.

만약 페기에게 비밀 문의 열쇠가 있다면, 빅터가 어떤 통로를 골라도 페기는 그 통로로 나올 수 있다. 그러나 페기에게 비밀 문의 열쇠가 없다면 페기는 처음 골랐던 통로로만 나올 수 있으므로, 50% 확률로 빅터의 요구를 만족할 수 없다. 만약 위와 같은 실험을 여러 번 반복한다면 페기가 빅터의 요구를 전부 만족할 수 있을 확률은 매우 낮다. 예를 들어 위와 같이 20번만 반복해도, 페기가 열쇠를 갖고 있지 않으면서 빅터의 답을 모두 맞힐 수 있는 확률은 100만 분의 1 이하가 된다.

그러나 이런 실험을 아무리 반복해도, 페기는 빅터 외의 다른 사람에게 어떤 정보도 주지 않는 셈이 된다. 예를 들어 빅터가 페기와의 실험을 전부 캠코더로 녹화해 다른 사람에게 보여준다고 해도, 빅터가 아닌 다른 이들에게는 어떤 증명도 될 수 없다. 빅터와 페기가 사전에 어떤 통로로 나올지를 약속한 다음 캠코더로 녹화했다면 열쇠가 없더라도 통로를 전부 맞추는 영상을 찍을 수 있기 때문이다. 반면 빅터는 자신이 임의의 통로를 불러줬다는 사실을 알고 있으므로, 이 증명은 빅터에게만 유효한 증명이 된다.

활용 사례

영지식 증명을 사용한 대표적인 암호화폐는 프라이버시 코인의 한 종류인 지캐시가 있다. 지캐시는 영지식증명을 기술을 기반으로 한 영지식 스나크(zk-SNARKs)라는 알고리즘을 개발하여 철저한 익명성을 보장한 거래를 구현하였다. 또한 대표적인 프라이버시 코인의 일종인 대시 역시 영지식증명을 기반으로 하였다. 영지식증명 기술은 2017년 10월 16일 진행되었던 이더리움 로드맵 4단계 중 3단계인 메트로폴리스 단계로 가기 위한 비잔티움 하드포트에도 적용되었다. 영지식증명 기술은 향후 이더리움의 고질적 문제 중 하나인 확장성 해결해 줄 솔루션으로 예상되고 있다.

기술과 사례에 대한 인사이트

결국 web3.0으로 가는 완전한 방향은 보안이슈에 대한 해결인 것 같다. ‘마이 데이터’를 기반으로 어느 기업에 이를 전달하여 유의미한 인사이트들을 얻고 생활에 반영할지 등에 대한 논의 또한 결국 데이터의 소유권을 자신으로 돌려놓음과 동시에 어떻게 이를 안전하게 전달 및 보관해야 할까라는 질문부터 해결되어야 한다.

또한 디지털 전환으로 생활의 범위가 가상환경과 인터넷 등의 무형적인 측면에 초점이 맞춰지고 확대됨에 따라서, 비즈니스적으로 생태계가 안정한 궤도에 들기 위해서는 이용자들의 거래 증진이 필요할 수밖에 없다. 이에 대해 가장 강력한 해결책 중 하나로 대두되고 있는 ‘영 지식 증명'을 활용한 블록체인 기술은 다음 시대를 향한 도약으로서 의의를 지니며 해당 기술을 탑재한 가상화폐들이 web3.0에서 어떻게 영향력을 갖을지 등을 고민해 보는 것은 흥미로운 주제가 될 것 같다.

함께 생각해 볼 만한 논점

Q1. web3.0은 마케팅 용어에 불과하다고 주장하는 대표적 인물로 ‘일론 머스크'가 있다. chat gpt를 보유한 open ai사의 초기 투자자이자 미래 기술에 가장 친화적인 인물이기에 이러한 입장을 비치는 것은 당혹스럽게 느껴진다. 결국 실체가 없으며 이름만 달라진 중앙집중적 인터넷이 생겨난다는 것이 주된 주장이다. 따라서 근본적인 질문은 web3.0으로 가기 위한 기술들에 대한 논의가 아니라 존재할 수 있을지에 대한 논의가 될 것 같은데, 과연 web3.0은 실체가 있으며 현재의 web2.0을 능가할만한 효용성과 파급력을 지닐 수 있을까?