소개
비트코인 개발은 오늘날 두 가지 주요 문제에 집중하고 있습니다: (1) 확장성 및 (2) 프라이버시. 비트코인에 대한 일반적인 제안은 새로운 opcode와 스크립팅 도구를 추가하는 것입니다. 하지만 거래를 더 비공식적이고 개인적으로 만들 수 있는 오래된 아이디어가 돌아오고 있습니다. 현재 모든 비트코인 거래는 검증을 위해 전체 네트워크에 방송됩니다. 이는 이중 지출을 방지하는 효과적인 방법이지만, 필요 이상으로 많은 정보가 노출된다는 것을 의미합니다. 이는 더 높은 계산 요구, 더 높은 비용, 그리고 확장에 어려움을 겪는 시스템으로 이어집니다. 하지만 거래 과정의 일부를 클라이언트 측으로 이동하면 효율성을 개선할 뿐만 아니라 비트코인에서 새로운 프라이버시 시대를 열 수 있을까요?
최근 발표된 논문에서 Blockstream은 Alpen Labs 및 ZeroSync와 협력하여 진정으로 비공식적인 거래를 제공하는 클라이언트 측 검증(CSV)의 개선인 Shielded CSV 프로토콜을 소개합니다. 이 새로운 프로토콜은 비트코인 거래의 프라이버시를 향상시키는 중요한 단계이며, 이 블로그 게시물에서 다룰 몇 가지 추가 조치를 통해 초당 11건에서 100건 이상의 거래 용량을 증가시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
이 게시물은 비트코인과 완전히 호환되면서 레이어 1 블록체인 성능을 향상시키는 것을 목표로 하는 Shielded CSV 프로토콜에 대한 높은 수준의 개요를 제공합니다. Jonas Nick, Liam Eagen, Robin Linus의 협력으로 개발되었습니다. Shielded CSV의 배경과 그것이 모든 것을 변화시킬 잠재력을 가진 이유를 살펴보겠습니다.
비트코인의 과거와 현재
이중 지출 문제: 비트코인이 해결한 방법
비트코인 이전에는 신뢰할 수 있는 중개인 없이 신뢰할 수 있는 디지털 통화를 만드는 것이 불가능하다고 널리 믿어졌습니다. 이중 지출 문제는 “디지털 동전”이 한 번 이상 사용되지 않도록 보장할 방법이 없다는 것을 의미했습니다. 이는 디지털 통화가 현실이 되는 것을 막는 근본적인 결함이었습니다.
그러던 중 2009년, 사토시는 블록체인이라는 공유 공공 원장을 도입하여 이 문제를 해결했습니다. 단일 신뢰할 수 있는 권위에 의존하는 대신, 비트코인은 모든 거래가 기록되고 검증되는 공유 공공 원장에 있는 노드 네트워크를 사용합니다. 이 시스템은 각 동전이 고유하다는 것을 보장하여 동일한 동전을 두 번 사용하는 것을 불가능하게 만듭니다.
비트코인 거래가 체인에 추가될 때, 다음과 같은 과정을 따릅니다:
- 사용자의 지갑이 거래에 서명하고 비트코인 네트워크에 방송합니다.
- 네트워크의 전체 노드가 거래를 검증하여 모든 것이 올바른지 확인합니다.
- 그런 다음 거래는 블록에 포함되어 확인되고 공유 공공 원장에 영구적으로 기록됩니다.
검증 중에 노드는 동전이 존재하는지 확인하고 서명의 유효성을 검사하며, 각 동전이 한 번만 사용되도록 하는 중요한 이중 지출 규칙을 시행합니다. 이 원장의 전체 목적은 질서를 유지하여 누가 어떤 동전을 소유하고 언제 이동했는지를 명확히 보여주는 것입니다.
원장의 목적은 거래를 정리하여 누가 어떤 동전을 소유하고 언제 보냈는지를 명확히 하는 것입니다.
비트코인이 시작된 이후로 개발자들은 계속해서 같은 질문을 던집니다: 이것이 정말로 거래를 처리하는 가장 좋은 방법이며 가장 비공식적인 방법인가? 이 시스템을 더 간결하고 효율적이며 비공식적으로 만들려면 어떻게 해야 할까요?
프라이버시 문제: 공개 거래
비트코인의 가장 큰 프라이버시 도전 과제는 비트코인 거래가 블록체인에 공개되어 있다는 것입니다. 사토시는 처음부터 이 취약성을 보았습니다. 원래 백서에서 그는 사용자가 각 거래에 대해 새로운 키를 생성하고 주소를 재사용하지 말 것을 제안했습니다.
이 아이디어는 거래를 단일 소유자와 연결하기 어렵게 만들기 위한 것이었습니다. 그러나 오늘날 사용 가능한 모든 고급 체인 분석 방법 덕분에 프라이버시를 유지하는 것은 생각보다 훨씬 더 어렵습니다. 새로운 주소를 사용하더라도 거래를 연결하고 패턴을 식별하는 것은 사용자 활동을 추적하려는 사람들에게 더 쉬워졌습니다.
이에 대한 대응으로 Zcash와 같은 프라이버시 중심 프로토콜은 더 발전된 암호화 및 zk-SNARK와 같은 기술을 사용하여 거래 세부 정보를 숨기는 새로운 방법을 도입했습니다. 그러나 이러한 방법은 상당한 대가를 수반합니다: 거래가 더 커져서 노드의 검증 과정이 더 많은 자원을 소모하고 비용이 더 많이 듭니다.
통신 문제: 비효율적인 통신
비트코인의 설계에서 채굴은 두 가지 기본 목적을 수행합니다: (1) 거래에 대한 출판 증명 및 (2) 거래 순서에 대한 합의 제공. 그러나 비트코인의 시스템은 거래 검증 및 동전 발행과 같은 덜 중요한 작업과 이러한 핵심 기능을 얽히게 합니다.
모든 블록체인에서 비트코인, 이더리움, Zcash 또는 도지코인에 관계없이 거래 과정은 항상 동일하게 보입니다: 지갑이 거래에 서명하고 이를 네트워크에 방송하며 전체 노드가 이를 검증합니다. 하지만 모든 거래를 블록체인에서 직접 검증하는 것이 정말로 필요한가요?
우리는 더 나은 방법이 있다고 생각합니다. 이 아이디어는 2013년으로 거슬러 올라가며, Peter Todd가 처음으로 클라이언트 측 검증을 언급했을 때 시작되었습니다. 이 메일링 리스트 게시물에서 그는 ‘출판 증명과 거래 순서에 대한 합의만으로 성공적인 암호화폐 시스템을 만들 수 있을까요? 놀랍게도, 대답은 예입니다!’라고 질문합니다.
모든 전체 노드가 모든 거래를 검증할 필요 없이, CSV는 유효성을 증명하는 동전을 수신자에게 직접 보낼 수 있도록 합니다. 이는 블록에 유효하지 않은 거래가 포함되어 있더라도 전체 노드가 이를 거부하지 않도록 합니다. 결과는? 온체인 통신이 줄어들고 전체적으로 더 효율적인 시스템이 됩니다.
CSV: 피어 투 피어 확장 솔루션
CSV는 거래 검증의 책임을 네트워크의 모든 노드에서 개별 거래 수신자로 전환합니다. 이는 비트코인을 더욱 피어 투 피어로 만듭니다. 블록체인에 전체 거래 세부 정보를 저장할 필요가 없다면 상상해 보세요. 상세하고 신원에 연결된 거래 대신, 공공 기록에서 아무 의미 없는 간단한 64바이트 널리파이어만 보이게 됩니다. 이는 발신자와 수신자에게는 중요한 의미를 가집니다.
모든 노드가 모든 거래를 검증해야 할 때, 네트워크가 혼잡해지고 속도가 느려집니다. 거래 검증을 클라이언트 측으로 전환함으로써 블록체인에 저장되는 데이터 양이 크게 줄어들 수 있습니다—평균 560 무게 단위(WU)에서 약 64 WU에 가까운 수준으로, 약 8.75배 작아져 시스템이 더 간결하고 효율적이 됩니다.
이 규정 프로토콜은 비트코인에 엄청난 확장성을 부여하여 사용자가 거의 10배 더 많은 거래를 처리할 수 있게 합니다—초당 100건에 가까운 거래입니다.
비트코인의 미래
아마도 당신은 “이 모든 것이 훌륭하게 들리지만, 실제로 어떻게 작동하며, 여기서의 대가는 무엇인가요?”라고 생각하고 있을 것입니다.
Shielded CSV는 비트코인을 어떻게 더 비공식적으로 만들까요?
CSV 프로토콜은 일반적으로 투명한 블록체인 거래에 비해 프라이버시를 개선합니다. 일부 정보가 클라이언트 측으로 이동하기 때문입니다. 그러나 RGB 및 Taproot 자산과 같은 전통적인 CSV 프로토콜에서는 동전이 전송될 때 발신자와 수신자 모두 전체 거래 내역을 볼 수 있습니다.
Shielded CSV에서는 zk-SNARK와 유사한 방식을 사용하여 증명을 “압축”하여 거래 정보가 유출되지 않도록 합니다. 이는 거래 내역이 숨겨져 있어 기존 프로토콜에 비해 더 나은 프라이버시를 제공합니다.
널리파이어란 무엇이며, 이중 지출을 어떻게 방지하나요?
지불을 할 때, 발신자는 거래를 수신자에게 직접 전달합니다. 거래에서 파생된 작은 데이터 조각이 블록체인에 기록되며 이를 널리파이어라고 합니다.
네트워크의 전체 노드는 Shielded CSV 널리파이어당 단일 Schnorr 서명 검증만 수행하면 됩니다. 수신자는 동전의 유효성을 확인하고 널리파이어가 블록체인에 있는지 확인하여 이중 지출을 방지합니다.
다른 CSV 프로토콜에도 널리파이어가 있지만, 많은 경우 이들은 전체 비트코인 거래이며, 우리가 여기서 사용하는 “무작위 블롭”이 아닙니다. Shielded CSV 널리파이어는 체인 분석을 더 어렵게 만듭니다.
Shielded CSV는 소프트 포크 또는 하드 포크를 필요로 하나요?
Shielded CSV는 소프트 포크나 하드 포크를 필요로 하지 않습니다. 현재 비트코인과 함께 작동합니다. CSV는 거래 검증을 합의 규칙과 분리하여 핵심 프로토콜을 변경하지 않고도 유연성을 허용합니다. 비트코인 블록은 모든 유형의 데이터를 저장할 수 있으므로 RGB, Taproot 자산 또는 여러 버전의 Shielded CSV와 같은 다양한 CSV 프로토콜이 충돌 없이 공존할 수 있습니다.
노드는 익숙하지 않은 데이터를 포함하는 블록을 거부할 필요가 없습니다. 대신, 그들은 관련이 있을 경우 “클라이언트 측”의 데이터를 해석하기만 하면 됩니다. 거래 검증을 오프로드함으로써 블록체인의 주요 역할은 합의된 순서로 거래 데이터를 확인하고 이중 지출을 방지하는 것으로 줄어듭니다.
Shielded CSV를 사용하여 비트코인 거래를 할 수 있나요?
Shielded CSV는 별도의 시스템으로 작동하며, 비트코인 블록체인을 사용하여 널리파이어를 기록하고 CSV 프로토콜 내에서 이중 지출을 방지합니다. 그러나 비트코인과 직접 통합하고 원활한 거래를 허용하려면 여전히 브리징 솔루션이 필요합니다. 현재 프로토콜은 BitVM과의 브리징이 어떻게 작동할 수 있는지에 대해 깊이 다루지 않지만, 이 영역은 여전히 활발히 연구되고 있는 개발입니다.
현재 브리징은 신뢰할 수 있는 당사자 또는 연합을 통해 가능하지만, 최종 목표는 중개인이 필요 없는 완전한 신뢰 없는 시스템입니다. 이를 달성하면 비트코인과 Shielded CSV 간의 진정한 원활한 상호작용이 가능해져 사용자가 비트코인의 신뢰 없는 가치에 타협하지 않고도 향상된 프라이버시를 누릴 수 있게 됩니다. 이는 복잡한 도전이지만, 비트코인이 거래를 확장하고 안전하게 유지하는 방식을 재정의할 수 있는 기회가 될 수 있습니다.
전체 논문 읽기
Shielded CSV 프로토콜은 비트코인의 확장성과 프라이버시를 개선하는 접근 방식을 제공하여 더 효율적이고 피어 투 피어 거래의 새로운 시대를 가져올 수 있습니다. 거래 검증을 클라이언트 측으로 오프로드함으로써 온체인 데이터를 크게 줄여 더 높은 거래 처리량과 향상된 프라이버시를 가능하게 합니다—모두 하드 포크나 소프트 포크를 요구하지 않고 말이죠. 이 프로토콜이 어떻게 작동하는지와 관련된 대가에 대해 더 알고 싶다면, “Shielded CSV: Private and Efficient Client-Side Validation”이라는 전체 논문을 읽어보시기를 강력히 권장합니다. 이것이 비트코인의 미래가 될 수 있습니다.
