초보자를 위한 Zero-Knowledge Proof 가이드

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기술

초보자를 위한 Zero-Knowledge Proof 가이드

크립토닷컴(Crypto.com)

2025.11.18 15:30:16

핵심 내용

- 영지식증명(Zero-Knowledge Proof, ZKP)은 기초 데이터를 공개하지 않고도 어떤 주장이 사실임을
입증할 수 있게 하는 방식입니다.

- ZK 증명은 블록체인 네트워크에서 프라이버시를 보호하면서 신뢰와 투명성을 유지합니다.

- ZK 증명의 유형은 일반적으로 상호작용형과 비상호작용형으로 구분됩니다.

- ZKP는 탈중앙화 프라이버시, 신원 정보, 그리고 확장 가능한 Web3 인프라에서 핵심적인 역할을 합니다.

들어가며

블록체인은 투명하고 신뢰가 불필요한 구조를 통해 중앙화된 기관과 구별됩니다. 이러한 투명성은 신뢰를 형성하지만 동시에 모든 거래 금액 등 거래 세부 정보가 공개된다는 점에서 프라이버시 측면의 큰 한계를 가집니다.

영지식(ZK) 증명은 이러한 프라이버시 문제를 완화하기 위해 등장했으며, 사용자가 민감한 정보를 공개하지 않고도 어떤 사실이 참임을 증명할 수 있게 합니다. 이제 영지식증명이 무엇이고 이것이 블록체인에서 왜 중요한지, 그리고 디지털 프라이버시를 어떻게 강화하는지 자세히 살펴보겠습니다.

영지식증명이란?

ZK 증명(ZKP)을 이용하면 '나는 충분한 자금을 가지고 있다'와 같은 주장을 실제 데이터(예: 정확한 계좌 잔액)를 공개하지 않고도 사실임을 증명할 수 있습니다. 이것이 영지식증명의 핵심 개념입니다. ZK 증명은 다음 세 가지 요소로 구성됩니다.

- 증명자

- 검증자

- 비밀 정보(비공개로 유지하려고 하는 비밀번호나 데이터)

증명자는 실제 비밀을 노출하지 않고 자신이 그 정보를 알고 있음을 검증자에게 설득시킵니다. 기술적으로 ZK 증명은 지식을 공개하지 않고 지식의 존재를 입증할 수 있는 암호학적 방식입니다.

ZK 증명은 다음 세 가지 핵심 속성을 충족해야 합니다.

완전성: 주장이 사실이라면 정직한 검증자는 정직한 증명자가 제시한 증거를 통해 그 주장이 참임을 확신할 수 있어야 합니다.

건전성: 주장이 거짓이라면 부정직한 증명자는 극히 낮은 확률을 제외하고 정직한 검증자를 속여 그 주장이 참이라고 믿게 만들 수 없습니다.

영지식: 주장이 참일 경우 검증자는 그 주장이 참이라는 사실 외에 다른 어떠한 정보도 알 수 없어야 합니다. 즉, 검증자는 실제 비밀을 보지 않아도 증명자가 그 비밀을 알고 있음을 논리적으로 확인할 수 있는 것입니다.

블록체인에 영지식증명이 필요한 이유

영지식증명은 탈중앙화된 시스템에서 프라이버시, 확장성, 그리고 컴플라이언스를 지원하는 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 다음은 블록체인에서 영지식증명이 중요한 주요 이유입니다.

1. 정보 노출 없는 프라이버시 보호

ZK 증명을 통해 사용자는 어떠한 개인 정보도 공개하지 않고 신원, 나이, 거래의 유효성 등 특정 사실을 증명할 수 있습니다. 이는 프라이버시 중심의 가상자산이나 이더리움 기반 프라이버시 레이어에서 특히 중요합니다.

2. 중앙화 없이 신뢰 확보

탈중앙화금융(DeFi)에서는 ZK 증명을 통해 대출 자격이나 자산 보유량과 같은 복잡한 조건을 중앙 기관 없이도 검증할 수 있습니다. 이는 프라이버시를 유지하면서도 검열 저항성을 유지할 수 있도록 합니다.

3. 더 효율적인 확장성

ZK 증명은 매우 간결한 형태의 증명을 가능하게 해 온체인에 저장하거나 전송해야 하는 데이터 용량을 줄여줍니다. 이는 수천 건의 거래를 단 하나의 증명으로 검증할 수 있는 레이어2 솔루션(예: ZK 롤업)의 확장성 향상에 크게 기여합니다.

실제 활용 사례

- 프라이버시 보호형 DeFi 프로토콜

- 개인 정보를 공개하지 않는 투표 시스템

- 데이터 노출 없는 신원 인증(예: Web3 로그인 및 KYC 절차)

현재 한계점:

- 연산 부담: ZK 증명을 생성하고 검증하는 과정은 높은 컴퓨팅 자원을 요구합니다.

- 개발 복잡성: ZK 증명을 통합하려면 고급 암호화 지식이 필요합니다.

- 기술 성숙도: 표준화와 개발 도구가 개선되고 있지만 많은 활용 사례에서는 아직 초기 단계에 머물러 있습니다.

영지식증명의 유형 설명

영지식증명에는 여러 형태가 있습니다. 주요 유형은 다음과 같이 구분됩니다.

상호작용형 ZK 증명

질문과 답변이 오가는 형태로 작동합니다. 검증자는 증명자에게 여러 질문을 던져 증명자가 실제로 비밀을 알고 있음을 확신합니다.

특징:

- 이 과정은 상호작용이 필요하므로 특정 분야에서는 효율성이 떨어질 수 있습니다.

- 보통 계산적 가정에 의존합니다.

장점: 특정 문제에 맞춰 설계하기에 간단합니다.

단점: 여러 차례의 상호작용이 필요하며 대규모 시스템에는 비효율적입니다.

비상호작용형 ZK 증명

별도의 상호작용 없이 증명자가 단일 증명을 생성하면 검증자는 사전에 설정된 매개변수를 통해 이를 검증할 수 있습니다.

특징:

- 단일 증명 전송만으로 충분해 효율성이 높습니다.

- 더 강력한 암호학적 가정을 기반으로 하는 경우가 많습니다.

- 신뢰할 수 있는 초기 설정 또는 공통 참조 문자열(CRS)에 의존하는 경우가 많습니다.

장점: 블록체인 등 실시간 상호작용이 어려운 환경에 효율적입니다.

단점: 초기 설정 과정(CRS 등)이 복잡하거나 신뢰할 수 있는 제3자가 필요할 수 있습니다.

예시:

ZK-SNARK(Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge):짧은 증명과 빠른 검증 속도를 특징으로 하는 비상호작용형 ZK 증명입니다. CRS에 대한 신뢰할 수 있는 초기 설정이 필요합니다. Zcash는 거래 세부 정보를 공개하지 않고 거래의 유효성을 입증하기 위해 ZK-SNARK를 사용합니다.
ZK-STARK(Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge):기능적으로 ZK-SNARK와 유사하지만 더 높은 확장성과 투명성을 위해 설계되었습니다. 신뢰할 수 있는 초기 설정이 필요하지 않습니다. Starknet은 이더리움 기반 ZK 롤업 솔루션으로, ZK-STARK를 채택하고 있습니다.
Bulletproofs:커밋된 값이 특정 범위 안에 있음을 증명할 수 있도록 하는 기술로, 범위의 비트 길이에 비례하는 로그 수의 필드 및 그룹 요소만 필요합니다. Monero는 거래 금액을 숨기기 위해 Bulletproofs를 사용합니다.

간단 비교: ZK-SNARK vs ZK-STARK

특징	ZK-SNARK	ZK-STARK
신뢰할 수 있는 초기 설정	필요함 (공통 참조 문자열에 의존하며 유출 시 위험 발생 가능)	불필요함 (투명하고 공개적으로 검증 가능한 무작위성 사용)
투명성	초기 설정 의존으로 투명성이 낮음	완전한 투명성 보장 (설정 참여자를 신뢰할 필요 없음)
확장성	증명자와 검증자의 처리 시간이 계산 복잡도에 비례	준선형적 확장성을 가지며 대규모 연산에 더 효율적
증명 크기	작음 (수백 바이트 수준)	큼 (수십~수백 킬로바이트 수준)
검증 속도	소규모 증명에서는 빠름	증명 크기가 커서 상대적으로 느리지만, 대규모 데이터에서는 개선됨
예시	Zcash, Tornado Cash, Aztec	Starknet, dYdX, Immutable X

결론: ZK 증명이 이끄는 Web3 프라이버시의 미래

블록체인이 성숙해짐에 따라 프라이버시 보호 강화, 사용자 통제력 향상, 그리고 원활한 보안 체계에 대한 요구도 함께 커지고 있습니다. 영지식증명은 단순히 '있으면 좋은' 기술이 아닌 이제는 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 앞으로 ZK 증명은 다음과 같은 변화를 이끌 것으로 예상됩니다.

- KYC 데이터 노출 없이 신원 인증 지원

- 이더리움 같은 네트워크에서 레이어2 확장 솔루션 구동

- 개인 정보를 노출하지 않고도 입증 가능한 AML 검증 등 컴플라이언스 지원

- 지갑, DeFi, 탈중앙화자율조직(DAO) 등에 통합되어 개인화된 거버넌스와 투표 기능 구현

개발자에게 ZK 증명은 새로운 설계 패턴을 제시하고, 사용자에게는 더 안전하고 프라이버시를 존중하는 웹 환경을 약속합니다. ZK 증명을 지금 이해하는 것은 프라이버시 중심으로 진화하고 있는 Web3 시대를 선도하는 데 있어 중요한 경쟁력이 될 것입니다.

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