비트코인은 그 고유한 특성으로 인해 혁신적인 결제 시스템으로 자리 잡았습니다. 그 중심에는 탈중앙화와 검증이 가능한 특성이 있습니다. 그러나 이런 장점에도 불구하고 확장성이라는 도전 과제가 있습니다. 세그윗, 탭루트, 유트리엑스오 등의 업데이트를 통해 이 문제를 해결하려는 동안 암호학에서는 ‘영지식 증명’이라는 새로운 솔루션을 제시하게 되었습니다.

영지식 증명이란 무엇인가?

영지식 증명은 정보를 공개하지 않으면서도 어떤 지식이나 정보를 가지고 있다는 것을 다른 이에게 증명하는 암호학적 기법입니다.

• 발단: 1985년, MIT의 샤피 골드바서와 실비오 미칼리가 이 개념을 처음으로 제시하였습니다. 그들은 어떤 숫자를 직접 공개하지 않고도 그 숫자의 특정 속성에 대해 증명할 수 있는 방법을 소개하였습니다.
• 작동 원리: 영지식 증명의 핵심은 정보를 직접 공개하지 않아도 그것이 사실임을 증명하는 데 있습니다.
• 예시: 만약 검증자가 어떤 해시 값을 주면, 증명자는 그 해시 값에 대응되는 데이터를 가지고 있다는 것을 직접 데이터를 보여주지 않고도 증명할 수 있습니다.

영지식 증명의 종류:

1.대화형 영지식 증명:

• 증명자와 검증자 간의 반복된 상호작용이 필요합니다.
• 검증자가 도전을 제시하고, 증명자가 그에 대한 답을 제공합니다.

2. 비대화형 영지식 증명:

• 증명자는 한 번의 증명만으로 검증자에게 사실임을 증명할 수 있습니다.
• 연산이 복잡하지만 사용자에게 더 편리한 경험을 제공합니다.

영지식 증명의 문제점:

• 완벽한 보장이 없습니다: 항상 오류의 가능성이 존재합니다.
• 계산 비용이 높습니다.
• 주로 수학적 문제에 집중되어 있습니다.
• 많은 계산 리소스가 필요합니다.
• 데이터를 잃어버릴 위험이 있습니다.

비트코인에서의 영지식 증명:

블록체인은 검증자로서의 역할을 해야 하는데, 비트코인에서는 레이어 2 솔루션을 통해 이를 구현할 수 있습니다. 기존 비트코인의 레이어 1에 새로운 연산자를 추가하는 대신, 프로토콜 내에서 그 기능을 구현하는 방식을 고려할 수 있습니다.

추가 정보:

영지식 증명은 복잡하고 지속적으로 발전하는 분야입니다. 더 많은 정보와 깊은 이해를 위한 리소스도 제공됩니다. 항상 직접 조사하고, 어떤 정보도 단순히 받아들이지 않는 것이 중요합니다.

여기에 제시된 내용은 영지식 증명과 관련된 기본적인 사항들입니다. 깊게 탐구하려면 전문적인 자료를 찾아보는 것이 좋습니다.

Zero-Knowledge Proofs: The Ultimate Guide for Bitcoin Enthusiasts

The unique properties of the bitcoin network have made it a revolutionary payment system, paving the way for enhanced decentralization and verifiability. However, with these strengths come challenges. One significant challenge is scaling. While upgrades like SegWit, Taproot, and UTreeXOs have aimed to tackle this, another promising solution emerges from the world of cryptography: Zero-Knowledge Proofs.

What Are Zero-Knowledge Proofs?

Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) are cryptographic methods enabling one party (the prover) to prove to another party (the verifier) that they have specific knowledge without revealing any information about that knowledge.

• Origins: The ZKP concept was first introduced in 1985 by Shafi Goldwasser and Silvio Micali from MIT. They showcased how properties of a number could be proven without revealing the number itself.
• Working: At its core, a ZKP allows a prover to convince a verifier of the authenticity of a claim without exposing any underlying data.
• Example: If a verifier presents a hash H to a prover, the prover can convince the verifier they possess data corresponding to that hash, without actually revealing the data.

Types of Zero-Knowledge Proofs:

1.Interactive ZKPs:

• Requires multiple interactions between prover and verifier.
• The verifier sends challenges to the prover, who replies until the verifier is convinced.

2. Non-interactive ZKPs:

• A single proof from the prover can be verified anytime by the verifier.
• Uses more computational power but offers a better user experience.

Challenges of Zero-Knowledge Proofs:

• No Absolute Guarantee: While the chances of false verification can be minimal, it never reaches zero.
• Computationally Intense: Especially for non-interactive ZKPs.
• Limited Scope: Mostly centered around mathematical equations and numerical solutions.
• Resource Intensive: Around 2000 computations required per ZKP transaction.
• Data Loss Risk: If the transaction initiator forgets their information, all related data is irretrievable.

Zero-Knowledge Proofs in the Bitcoin Ecosystem

ZKP-based protocols require the blockchain to serve as the verifier. In the bitcoin realm, this can be visualized as the base chain performing the verification for Layer 2 solutions.

• Integration with Bitcoin: Rather than a new operator in Layer 1, like an OP_STARK, we can think of embedding the function of this operator within the protocol. This approach ensures no new cryptographic assumptions are made at Layer 1. Plus, if a better operator (say OP_STARK2) emerges, it can be easily integrated at Layer 2 without changes to Layer 1.
• Covenants: Bitcoin’s limited scripting language can be bypassed using covenants on Layer 1, which would be crucial for expressing the verification function. Covenants with a set “recursion depth” would help express these functions in contracts.

Note: Covenants are already a part of the Liquid side chain, which means a ZKP environment associated with this side chain is feasible.

Dive Deeper

The world of Zero-Knowledge Proofs is vast and continually evolving. Here are some resources for those keen on deep-diving:

• Bitcoin Rollups Explained
• ELI5: Zero-Knowledge Proof
• In-Depth Security Protocols: Zero-Knowledge Proof
• Crypto and Zero-Knowledge Proofs

Remember: Always do your own research and never take information at face value.

레퍼런스: What Are Zero-Knowledge Proofs? — The Bitcoin Manual

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