블록체인의 영지식증명

블록체인 영지식 증명에 대한 공부 내용을 작성한다.

영지식 증명은 1985년 The Knowledge Complexity of Interactive Proof-Systems에서 처음 소개된 개념

• 비대면 통신 프로토콜에서 정보보호 기능을 제공하기 위해 암호기술을 적용하는 암호 프로토콜 중 고급 프로토콜로 취급

• 제로코인(ZeroCoin)에서 처음 적용되어, 제로캐시(ZeroCash), 지캐시(Zcash)로 변경

• 증명자가 제공한 정보의 증명을 통해 악의적인 검증자가 검증을 수행할 수 있지만, 증명자의 정보 자체에 대해서는 유추할 수 없는 증명 시스템이 필요, 영지식 증명이 등장

• 증명자가 자신이 알고 있는 지식과 정보를 공개하지 않고, 그 지식을 알고 있다는 사실을 검증자에게 증명하는 시스템.

• 증명자(prover)는 자신이 해당 지식을 알고 있음을 증명하는 주체

• 검증자(verifier)는 증명자가 해당 지식을 알고 있다는 사실을 검증해주는 주체

• 영지식 증명의 이론적 기반은 대화형 증명 시스템(interactive proof system)

영지식 증명은 3가지 조건을 만족

1. 완전성(completeness): 어떤 조건이 참인 경우, 신뢰할 수 있는 검증자(honest verifier)는 신뢰할 수 있는 증명자(honest prover)에 의해 사실을 납득할 수 있어야함
2. 건전성(soundness): 어떤 조건이 거짓인 경우, 신뢰할 수 없는 증명자(dishonest prover)는 거짓말을 통해 검증자에게 조건이 참임을 절대 납득시킬 수 없음
3. 영지식성(zero-knowledge): 어떤 조건이 참일 때, 검증자는 이 조건이 참이라는 사실 이외의 아무 정보를 알 수 없음

영지식 증명의 주 예시로 나오는 알리바바의 동굴

• 찰리 - 증명자, 스미스 - 검증자 라고 가정

• 찰리와 스미스는 비밀문이 있는 동굴에 도착함. 고리 형태의 동굴에는 A, B 길이 있으며 그 중간에는 도어락이 설치된 문이 있음

• 찰리는 스미스에게 비밀문의 암호를 알고 있다 말했지만, 암호를 밝히고 싶지 않음

• 스미스는 이에 대해 찰리에게 암호를 알고 있음을 증명하라고 함

• 찰리가 동굴에 들어간 다음, 도어락 근처로 이동 후 스미스를 부름

• 스미스는 A, B길 중 하나를 선택 후 찰리에게 자신이 있는 쪽으로 나오라고 함

• 스미스가 말한 쪽으로 찰리가 나오면 찰리가 비밀번호를 알고 있는 것이 증명 (여러번 반복 한 경우)

• 영지식 증명의 경우 증명 과정에 참여한 증명자와 검증자만 사실 확인이 가능하며, 이 증명을 관찰하는 제 3자는 증명자가 정말 해당 내용을 알고 있는지 확신할 수 없게 만든다는 특징 존재

• 개인정보보호를 중요시하는 프라이버시 코인(privacy coin)에 주로 활용

• 암호화폐 거래에서 거래 제공자가 공개하는 것 외의 정보는 제공 받는 사람이 알 수 없도록 분산화 기술로 설계 됨

• 거래 내역은 블록체인에 게시되지만, 거래 상대자의 신원 및 금액은 암호화되어 보안 유지 가능