제로 지식(ZK) 롤업이 비트코인에 도입되고 있습니다. 최근 두 개의 프로젝트가 이 개발을 원래 암호화폐의 현실로 만들기 위한 단계를 밟았으며, 이는 비트코인이 더욱 확장되고 이를 사용하는 사용자에게 추가적인 프라이버시 보장을 제공할 수 있는 발전입니다.
체인웨이는 지난주 데이터 가용성(DA) 어댑터의 오픈 소스를 발표했습니다. 이 기술은 개발자들이 비트코인의 보안성과 최종성을 활용하여 주권 소프트웨어 개발 키트(SDK)로 롤업을 개발할 수 있게 해줍니다. 주권은 개발자들이 다양한 종류의 롤업을 구축할 수 있도록 번들 서비스를 제공하며, 체인웨이의 출시는 비트코인의 첫 번째 ZK 롤업을 가능하게 하려는 목표를 가지고 있습니다.
카사르 랩스는 타프루트 위자드와 협력하여 동시에 비트코인용 DA 어댑터를 출시했습니다. 이 어댑터는 개발자들이 마다라 스택을 비트코인에 연결하여 스타크넷 기반 롤업을 실행할 수 있게 해주며, 이는 스타크웨어가 만든 카이로 프로그래밍 언어를 활용합니다.
ZK 롤업이란 무엇인가?
롤업은 표준 비트코인 거래가 아닌 거래, 예를 들어 일부 사이드체인 거래를 모아서 기본 블록체인인 비트코인의 블록에 게시합니다. 이는 이러한 거래를 검증하는 데 드는 계산 비용을 극적으로 줄이며, 어느 정도는 레이어-1 블록체인의 보안으로부터 이익을 얻습니다. 그런 의미에서 롤업 거래는 비트코인에 존재합니다. 사용자는 비트코인에 게시된 데이터를 해석하고 계좌 잔액을 쌓아올릴 수 있는 사이드체인의 노드를 실행해야 합니다. 그러나 이는 모든 사용자가 해당 프로토콜의 전체 노드를 실행해야 함을 의미하며, 이는 확장성이 없습니다. 여기서 ZK 부분이 등장합니다.
ZK 롤업은 제로 지식 증명을 활용합니다. 이는 개인 정보를 공개하지 않고도 계산의 무결성을 보장하는 암호학적 증명입니다. 이는 증명자가 특정 계산이 올바르게 수행되었음을 검증자에게 수학적으로 확실하게 증명할 수 있게 해주며, 그 과정에서 사용된 특정 정보의 세부 사항을 공개하지 않습니다. 이는 롤업의 맥락에서 중요합니다. 왜냐하면 이를 통해 관찰자는 최종 증명만 알면 이러한 진술이나 거래를 검증할 수 있기 때문입니다. ZK 증명의 사용은 롤업을 사용하는 사람들이 비트코인으로부터 수학적으로 확실한 최신 상태의 증명을 받을 수 있게 하면서도 완전한 프라이버시를 유지할 수 있게 해줍니다.
ZK 롤업의 이점에는 사용자가 결제를 받기 위해 온라인일 필요가 없고, 가능한 경우 체인에서 결제 데이터를 가져오기만 하면 되며, 유동성을 관리할 필요가 없고 비트코인 기본 레이어의 낮은 수수료에 의존하지 않는다는 점이 포함됩니다. 또한 ZK 롤업을 통해 개발자는 비트코인 위에 원하는 프로그래밍 환경, 예를 들어 튜링 완전 스마트 계약을 추가할 수 있습니다.
ZK 증명에 사용되는 두 가지 주요 수학적 기법은 SNARK와 STARK입니다. 전자는 지식의 간결한 비대화형 주장을 의미하며, 후자는 그보다 나중에 개발되어 보안성과 확장성을 제공하는 것을 목표로 합니다. SNARK는 신뢰할 수 있는 설정에 의존하여 증명을 생성하는 반면, STARK는 완전히 신뢰할 수 없는 것을 목표로 합니다. 마지막으로, SNARK는 양자 컴퓨팅에 취약하지만 STARK는 포스트 양자 보안입니다.
비트코인의 거의 완벽한 가동 시간과 깊은 재조직 저항력을 고려할 때, 롤업 거래에 가장 적합한 암호화폐입니다. 롤업은 사용자가 지출해야 하는 중요한 데이터에 접근하기 위해 메인체인에 의존하기 때문입니다. 메인체인은 또한 롤업이 살아 있고 사용 가능하도록 보장합니다.
ZK 롤업이 비트코인에서 제대로 구현되고 사용자가 롤업으로 BTC를 신뢰할 수 없이 브리지할 수 있도록 하려면 비트코인에 소프트 포크가 필요합니다. 이 소프트 포크는 비트코인에 새로운 opcode를 추가하여 비트코인이 ZK 증명을 본래적으로 인식하고 검증할 수 있게 만듭니다. 만약 이것이 발생한다면, 사용자는 특정 롤업이 게시한 증명을 신뢰할 수 있게 검증하고, 자신의 계좌와 잔액을 알고, 롤업에서 인출할 수 있도록 비트코인 노드만 실행하면 됩니다.
첫 번째 섹션에서 언급된 두 프로젝트는 비트코인에 합의 변경이 있을 것이라고 가정하지 않습니다. 대신, 그들은 새로운 opcode의 필요성을 피하기 위해 오디널 프로토콜을 활용합니다. 더 구체적으로, 그들은 오디널이 도입한 데이터 캡슐화 개념을 활용하여 개발자와 사용자가 특정 플래그와 몇 가지 opcode를 사용하여 모든 유형의 데이터를 캡슐화할 수 있게 합니다. 오디널 각인 경우, 이 플래그는 “ord”입니다.
봉투 시작 부분의 플래그와 opcode는 이중 목적을 수행합니다. 첫째, 비트코인 노드에게 해당 정보 봉투를 건너뛸 수 있음을 알리며, 이는 비트코인 네트워크와 관련이 없기 때문입니다. 둘째, 그 봉투를 인식하는 사용자와 앱에게 그들의 관심사가 거기에 있다는 것을 알립니다. ZK 롤업의 경우, 사용자는 비트코인 블록을 스캔하여 이러한 봉투를 찾아 롤업의 최신 상태를 알고, ZK 증명으로 수학적으로 검증할 수 있습니다.
ZK 증명에 대한 이해가 끝났으니, 이제 이전 섹션에서 언급된 두 프로젝트로 돌아가 그들의 디자인의 독특한 측면을 탐구해 보겠습니다.
주권
주권 SDK 자체는 세 가지 주요 목표를 가지고 있습니다. 첫째, 롤업이 DA 레이어와 통신할 수 있는 표준 인터페이스를 제공하여 롤업이 새로운 DA 레이어에 배포하기 쉽게 하고, 새로운 체인이 기존 롤업을 지원할 수 있도록 합니다. 둘째, 암호화 컴파일러와 통합되어 코드의 비즈니스 로직을 암호학적으로 검증 가능한 형태로 변환합니다. 마지막으로, 토큰, NFT 및 브리지와 같은 일반 블록체인 기본 요소의 기본 구현을 제공합니다.
앞서 언급했듯이, 체인웨이의 DA 어댑터는 주권 SDK로 구축된 애플리케이션을 비트코인에 연결하기 쉽게 하려는 목표를 가지고 있습니다. 즉, 이 어댑터는 주권 롤업이 비트코인을 DA 레이어로 활용할 수 있게 해주며, 이는 이전에는 불가능했습니다. 데이터 가용성은 롤업에 매우 중요합니다. 이는 메인 체인 외부에서 발생하는 계산의 신뢰할 수 있는 검증을 가능하게 하며, 사용자가 자신의 잔액을 검증하거나 수정하고 롤업에서 인출할 수 있는 요구 사항입니다.
주권 롤업 거래가 비트코인 블록에 포함되기 위해 사용자는 자신의 거래를 시퀀서라고 알려진 곳으로 중계합니다. 체인웨이의 DA 어댑터 설계에서 시퀀서는 재단 자체가 운영하며, 사용자가 중계한 모든 거래가 ZK 증명과 함께 비트코인에 게시되도록 이 연결을 담당합니다.
이것은 다소 중앙집중화된 것처럼 들리며, 실제로 그렇습니다. 그러나 유효성 증명 기술인 ZK-STARK의 존재로 인해 시퀀서가 악의적으로 행동할 수 있는 것은 거의 없습니다. 이는 증명이 거래의 정당성을 비공식적으로 확인하고 누구나 검증할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 시퀀서는 사용자 자금을 부당하게 사용하거나 무단 거래를 수행할 수 없습니다. 그러나 이론적으로는 사용자의 거래를 비트코인 블록에 포함하지 않고 해당 데이터를 보류함으로써 사용자의 거래를 검열할 수 있습니다. 만약 이런 일이 발생한다면, 사용자는 자신의 거래 데이터를 비트코인에 직접 게시할 수 있는 옵션이 있습니다.
미래에 체인웨이는 소규모 시퀀서 네트워크를 통해 분산형 시퀀싱을 가능하게 할 계획이라고 밝혔습니다. 참여는 허가 없이 가능하며 스테이킹에 기반합니다.
스타크넷
주권과 유사하게, 스타크넷도 롤업 구축을 허용하려고 합니다. 그러나 스타크넷은 훨씬 더 명확한 구성 요소를 가진 생태계로, 개발자들이 카이로, 카이로VM 및 마다라를 포함하여 그 위에 구축할 수 있습니다.
스타크넷은 현재 이더리움 위에서 운영되는 ZK 롤업으로, 이는 롤업이 비탈릭 부테린이 만든 블록체인을 DA 레이어로 활용한다는 것을 의미합니다. 이는 STARK 증명을 활용하여 사용자에게 필요한 프라이버시와 보안 가정을 제공하며, 증명을 게시하기 전에 거래를 배치하여 확장성과 낮은 거래 비용을 증가시킵니다.
카이로(CPU 대수 중간 표현)는 증명 가능한 프로그램을 작성하기 위한 튜링 완전 프로그래밍 언어로, 한 당사자가 다른 당사자에게 특정 계산이 올바르게 실행되었음을 증명할 수 있게 해줍니다. 이는 일반 계산을 위한 STARK 증명을 생성하기 위한 첫 번째 생산 등급 플랫폼입니다.
카이로 가상 머신(VM)은 컴파일러가 생성한 바이트코드를 받아 컴퓨터에서 실행합니다. 이 실행의 출력은 프로그램의 추적이며, 이는 STARK 증명자에게 전송되어 카이로 코드에 표현된 진술의 유효성을 증명하는 데 사용됩니다.
마다라는 스타크넷 스택의 시퀀서로, 개발자들이 스타크넷 기반 ZK 롤업을 구동할 수 있도록 돕습니다.
최근까지 이 모든 소프트웨어 스택은 이더리움 위에서만 사용할 수 있었습니다. 이제 카사르 랩스와 타프루트 위자드가 비트코인용 DA 어댑터를 출시하여 개발자들이 스타크넷의 오픈 소스 버전으로 구축된 롤업을 원래의 가장 안전한 암호화폐 네트워크에 연결할 수 있도록 하고 있습니다.
비트코인에 ZK 롤업이 필요한가?
본질적으로 비트코인은 그리 많은 것이 필요하지 않습니다. 현재의 방식으로 매우 잘 작동하며, 비트코인이 전자 현금 시스템으로서 이중 지출 문제를 해결하기 위해 극적으로 변화해야 할 이유는 거의 없습니다. 반면, 확장은 실제로 필요한 문제이며, 라이트닝 네트워크와 같은 것들은 비트코인으로 경제 거래에 참여할 수 없는 사용자들의 더 큰 참여를 허용하는 데 매우 유용하다는 것을 증명했습니다.
ZK 롤업은 비트코인을 바라보는 대안적인 관점을 제공합니다. 위에 나열된 두 프로젝트는 비트코인 자체에서 실제로 어떤 변화를 요구하지 않지만, 이 기술의 전체 기능이 실현되려면 새로운 opcode를 도입하기 위한 합의 변경이 필요할 것입니다. 현재로서는 제로 지식 기반 롤업 공간에 대한 연구가 비트코인으로 할 수 있는 것의 경계를 확장하려고 시도하고 있는 것 같습니다. 이는 라이트닝 네트워크와 유사하게 비트코인 사용자 풀을 증가시키려는 목표가 있다면 좋은 일입니다.
라이트닝과의 유사성은 분명합니다. 롤업도 여러 거래를 묶어 단일 정보 출처를 비트코인에 게시하는 방식으로 작동하기 때문입니다. 확실히 ZK 롤업은 라이트닝과 매우 다른 접근 방식을 취하며, 이는 정당합니다. 이 기술은 비트코인 사용자들이 사랑하게 된 검증된 저렴한 결제 레이어-2와 경쟁하려고 하지 않습니다. 오히려 롤업은 다른 문제를 바라보고, 다른 해결책을 고안하려고 합니다.
비트코인에 대한 또 다른 확장 기술은 결국 수학적 증명에 의존하여 개인적이고 복잡한 계산을 가능하게 하며, 이는 비트코인으로 더 많은 일을 하려는 사람들에게 매력적으로 보입니다. 다시 말해, BTC를 롤업으로 완전히 신뢰할 수 없이 브리지할 수 있는 능력은 그 opcode에 달려 있습니다. 그러나 그럼에도 불구하고 아이디어는 존재합니다.
ZK 롤업이 비트코인에서 어떤 반향을 일으킬지는 불확실합니다. 비트코인에는 이미 사이드체인이 존재합니다. 리퀴드는 수년간 비트코인에서 활동해 왔으며, 아직 큰 거래량을 보지 못했습니다. 리퀴드의 경우 연합 모델의 존재가 단점으로 작용할 수 있으며, ZK 롤업이 이 경우에 우위를 점할 수 있습니다. 아마도 롤업은 리퀴드와 같은 운명을 맞이할 수 있으며, 낮은 거래량과 낮은 관심을 가질 수 있습니다. 비트코인 사용자들이 단순히 “사츠를 쌓고 HODL”하기를 계속 선택하기 때문입니다. 아니면 비트코인 개발과 사용의 새로운 경계를 열 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 이러한 발전을 고품질 연구로 탐구하는 것은 성공이든 실패이든 자연스럽고 필요한 노력입니다. 어떤 결과에서든 배울 점이 있습니다. 어떤 경우든 한 가지는 확실합니다. 비트코인은 계속해서 해시를 생성하고 블록을 생산하여 모든 사용자가 하드 머니의 통화 확실성을 누릴 수 있게 하며, 이러한 것에 대해 신경 쓰지 않을 것입니다. 정말 아름다운 일입니다.
