왜 영지식증명이 웹3에 특이점이 될거라 주장하는가
학습 차원에서 틈틈이 해외 전문가들이 블로그나 미디어 그리고 책에서 쓴 글을 번역 또는 요약 정리하고 있습니다. 이번 포스팅도 그중 하나고요. 거칠고 오역된 부분이 있을 수 있습니다. 제대로 번역되지 않은 부분은 확인 주시면 반영토록 하겠습니다. 의미 전달이 애매한 일부 문장은 삭제했습니다. 크립토 뉴스레터 wublockchain에 올라온 글을 정리했습니다.
먼저 Web3가 무엇인지에 대해 알아보자. 간단히 말해, Web3는 탈중앙화된 인터넷이다. 탈중앙화 없이 Web3를 논하는 것은 무의미하다.
불가능한 트라이앵글의 전제
탈중앙화를 이야기할 때 블록체인은 빼놓을 수 없다. 그리고 블록체인은 탈중앙화, 확장성, 보안을 동시에 달성할 수 없다는 블록체인 트릴레마에서 벗어날 수 없다. 여기엔 한 두 가지 측면을 개선하면 필연적으로 다른 측면이 희생될 수밖에 없다는 기술적인 전제가 있다. 예를 들어, 현재 많은 프로젝트가 수천 또는 수만, 최대 수십만에 이르는 초당 트랜잭션 수(TPS)를 달성한다고 주장한다. 이는 보안과 탈중앙화를 희생함으로써 달성할 수 있다. 따라서 이러한 프로젝트에는 강력한 보안 기반이 없다. 더 극단적인 경우 웹3로 위장한 인터넷 프로젝트가 양을 가장해 개고기를 파는 것과 다를 바 없다.
기술적인 진보가 있다면?
그러나 세 가지를 모두 달성하는 것이 불가능한 것은 아니며 기술 발전이 필요하다. 기술의 획기적인 발전이 이뤄지면 전반적인 개선이 가능해진다. 예를 들어 컴퓨팅 성능과 네트워크 속도가 향상되면 보안과 탈중앙화를 희생하지 않고도 TPS를 개선할 수 있다.
기술 발전은 포괄적인 혁신으로 이어질 수 있다. 예를 들어, 스토리지 증명(storage proofs) 발전으로 PoC(Proof of Capacity) 컨센서스가 PoW(작업 증명) 컨센서스와 유사한 보안을 달성할 수 있게 됐다. 따라서 블록체인은 탈중앙화된 기본 신뢰를 제공하기 위해 에너지 집약적인 방식에 의존할 필요가 없어졌다. 비잔틴 컨센서스 개발과 광범위한 적용으로 지분 증명(PoS)은 보안 요구 사항이 낮은 시나리오에 대해 다운그레이드된 보안 기반을 제공할 수 있게 됐다. 암호화 발전은 트랜잭션 보안을 강화해 보안과 사용성 간 균형을 유지한다. 영지식 증명 개발은 탈중앙화, 보안, 확장성을 한 번에 지원할 수 있는 포괄적인 돌파구를 제공할 수 있다.
영지식 증명이란 무엇인가?
간단히 말해 영지식 증명은 한 당사자(증명자)가 추가 정보를 제공하지 않고도 다른 당사자(검증자)에게 특정 정보가 사실임을 증명할 수 있는 암호화 방식이다. 이 설명이 너무 추상적으로 보일 수 있으므로 크게 두 가지 측면으로 나눠서 설명해 본다.
1) 증명(Proof:): 이는 증명 문자열(fixed-length pseudo-random number, 고정 길이 쉐도우 난수)을 사용해 무언가를 증명하는 것을 의미한다. 이는 저장된 데이터, 완료된 계산 등이 될 수 있다.
2) 영지식(Zero Knowledge): 관련 정보를 증명하는 동안 실제 정보가 유출되지 않음을 의미한다. 계산 세부 사항이나 입력 데이터를 공개하지 않고 계산이 수행되었음을 증명한다.
여전히 너무 추상적이라고 생각될수 있겠다. 좀 더 구체적으로 설명해 보자: 예를 들어 어떤 데이터를 바이두 클라우드에 저장한다고 가정해 보자. 바이두 클라우드가 데이터를 분실하거나 변조하지 않았는지 어떻게 알 수 있을까? 데이터를 다운로드해 비교하지 않는 한 알 수 없는데, 이는 번거로운 일이다. 따라서 그냥 신뢰하기로 선택하고 문제가 발생하면 나중에 해결하면 된다.
또 다른 예로, 프로그램을 실행하기 위해 알리바바 클라우드(Alibaba Cloud)에서 가상 머신을 빌린다고 가정해 보자. 이 프로그램 실행 결과가 올바른지 어떻게 알 수 있을까? 정확하다고 가정하면 된다. 왜 알리바바 클라우드가 여러분을 속이려고 하겠냐? 생각하고 알리바바 클라우드를 신뢰한다. 하지만 보장도 없고 증거도 없다.
하지만 바이두 클라우드나 알리바바 클라우드 컴퓨팅 플랫폼이 저장이나 계산 후에 수학적으로 엄격한 증명, 즉 쉽게 검증할 수 있는 증명을 제공할 수 있는 기술 발전이 있었다면 단순히 신뢰하지 않아도 되고 검증을 선택할 수 있을 것이다. 이는 탈중앙화 네트워크에서 특히 중요하다. 기억하라: 신뢰하지 말고 검증하라! 이러한 증명이 공개적으로 검증할 수 있다면, 즉 나를 포함한 누구나 개인 정보를 노출하지 않고도 증명을 검증할 수 있다면 완벽할 것이다. 이것이 바로 영지식 증명이다.
영지식 증명이 대중화되지 않는 까닭은?
먼저 바이두 클라우드나 알리바바 클라우드가 영지식 증명을 제공하지 않는 이유를 살펴보자. 그 이유는 간단하다. 영지식 증명은 빠른 발전에도 불구하고 아직 미성숙한 새로운 기술이기 때문이다. 현재 영지식 증명을 사용하는 데 드는 비용이 매우 높다. 간단히 말해, 영지식 증명을 생성하는 것은 계산 자체를 다시 수행하는 것보다 훨씬 더 많은 비용이 들기 때문에 실용적이지 않다.
그러나 탈중앙화 네트워크에서는 상황이 다소 다르다. 첫째, 탈중앙화 네트워크는 본질적으로 비용이 많이 든다. 예를 들어, 이더리움 가스 수수료를 생각해보라. 이러한 높은 비용은 모든 노드가 동일한 계산을 반복해야 하기 때문에 중앙화된 계산에 비해 수천 배나 높은 비용을 지불해야 하기 때문이다. 만약 오프체인에서 계산하고 온체인에서 직접 증명을 제출할 수 있다면, 보안을 유지하면서 계산을 한 번만 수행하면 된다. 이것이 zkRollup의 이론적 토대다. 대부분 zkRollup 계산은 중앙화되어 있지만, 계산은 레이어 1 보안을 활용해 검증을 위해 탈중앙화 네트워크에 제출된다. 이같은 계층화를 통해 네트워크는 확장된다. 즉, 보안이 약화되지 않고 네트워크가 확장되며 탈중앙화 기반은 그대로 유지된다.
zkRollup은 영지식 증명을 사용하여 이더리움 레이어 1 보안 기반을 활용할 수 있을 뿐만 아니라 레이어 1 자체를 직접 혁신할 수도 있다. 영지식 증명을 사용하면 레이어 1에서 반복적인 계산을 수행할 필요가 없으며, 탈중앙화된 검증만 필요하게 된다. 이로 인해 영지식 증명을 사용해 오프체인 연산과 온체인 검증을 수행하는 새로운 블록체인 네트워크인 알레오(Aleo,)와 같은 zkVM이 등장했다.
그렇다면 영지식 증명을 사용하여 레이어 1을 확장할 수 있다면 다른 애플리케이션에서도 동일한 작업을 수행할 수 있을까? 물론이다. 이것이 현재 많은 애플리케이션이 보안을 활용하고 탈중앙화된 신뢰를 얻기 위해 메인 체인에 직접 증명을 제출하는 레이어 2를 실행하는 이유다. 이러한 방식으로 수많은 웹2 애플리케이션이 안전한 블록체인 네트워크에 통합되어 BTC, 이더리움 또는 파일코인과 직접 상호 작용할 수 있다.
영지식 증명을 기반으로 웹2 애플리케이션이 웹3 으로 마이그레이션할 수 있는 기회가 있다. 가능한 웹3 아키텍처는 다음과 같다.:
1. 작업 증명 또는 지분 증명과 같은 합의 메커니즘을 사용하는 충분히 탈중앙화된 블록체인 네트워크 또는 잘 구축된 지분 증명 네트워크가 탈중앙화된 네트워크 신뢰를 구축하고 Web3 보안 기반이 될 수 있습니다.
2. 영지식 증명 서비스를 제공하는 영지식 증명 서비스 레이어로 애플리케이션과 안전한 블록체인 네트워크를 연결한다.
3. 영지식 증명 기술을 사용해 개인 정보 보호 및 데이터 보안을 보장하는 DA 계층을 구축하는 탈중앙화 스토리지 네트워크.
4. 중앙화된 계산을 사용하고 영지식 증명 서비스 계층을 통해 증명을 구성하며 검증을 위해 블록체인 네트워크를 사용해 정확성과 완전성을 보장하는 다양한 애플리케이션. 데이터 저장 역시 탈중앙화된 저장 네트워크를 활용하고 영지식 증명을 통해 정확성과 완전성을 보장한다
얼마나 오래 걸릴까?
현재 웹3 애플리케이션은 그렇지 않은 것 같지 않냐고 묻는 이들도 있겠지만 실제로는 그렇지 않다. Web3는 아직 초기 단계다. 현재 웹3는 애플리케이션 레이어 관점에서 볼 때, 보안을 제공하기 위해 반복적인 연산에 의존하는 레이어 1에 컨트랙트를 배치하거나 탈중앙화된 보안 보장 없이 단순히 토큰을 컨트랙트에 넣어 웹3로 위장하고 있다.
유망한 트렌드 중 하나는 많은 웹3 프로젝트들이 보안을 위해 레이어 1을 활용하는 OP 또는 ZK 방식을 사용해 롤업 내에서 실행될 수 있다는 것이다. 그러나 Web3는 여전히 금융(DeFi)에 주로 초점을 맞춘 매우 틈새 시장이라는 것을 알 수 있다. 수년간 논의되어 온 게임파이와 소셜파이도 아직 실험 단계에 머물러 있다.
탈중앙화 스토리지(충분히 탈중앙화된 DA 네트워크)가 없으면 데이터를 탈중앙화할 수 없고, 데이터 상호작용이 많은 애플리케이션은 웹3를 구현할 수 없다. 또 영지식 증명 기술은 이론적으로만 그 실현 가능성이 입증되었을 뿐, 효율성과 비용 효과는 엔지니어링과 방법론 발전을 통해 상당한 개선이 필요하다. 이 두 분야는 향후 웹3 발전을 위해 매우 중요한 분야다. 이 분야에서 상당한 진전이 이뤄지면 탈중앙화 인터넷 시대가 도래하고, 웹3 시대도 도래할 것입니다. 그 시점에서는 바이두 클라우드와 알리바바 클라우드도 탈중앙화된 신뢰 네트워크를 통해 서비스를 증명해야 할 것이다. 그렇지 않으면 이러한 수요를 충족하기 위한 새로운 애플리케이션 패러다임이 자연스럽게 등장할 것이다.
정확히 얼마나 걸릴까? 말하기는 어렵다. 하지만 추세는 분명합니다. 단기적인 기대치를 지나치게 높게 잡지 말고, 장기적이고 점진적 발전의 힘을 과소평가하지 말라. 특이점은 다음 사이클에 있을 수도 있다.
