Hack VC: 블록체인 개인 정보 보호 기술의 미래 전망을 논의합니다.
원작자: 던컨 네바다
원본 편집: Deep Chao TechFlow
암호학적으로 투명한 원장은 신뢰할 수 있는 시스템에 대한 우리의 이해를 근본적으로 변화시킵니다. 오래된 격언처럼 “신뢰하지 말고 검증하라”는 말처럼 투명성이 바로 우리가 이를 달성할 수 있게 해주는 것입니다. 모든 정보가 공개되면 위조 여부를 즉시 식별할 수 있습니다. 그러나 이러한 투명성은 사용성 측면에서도 한계를 보여줍니다. 예, 정착지, 준비금, 평판(심지어 신원까지도 포함)과 같은 일부 정보는 공개되어야 하지만, 우리는 모든 사람의 재정 및 건강 기록이 개인 정보와 함께 공개되는 것을 결코 원하지 않습니다.
블록체인의 개인정보 보호 필요성
개인정보 보호는 기본적인 인권입니다. 사생활이 없으면 자유도 민주주의도 없습니다.
초기 인터넷에서 안전한 전자 상거래를 활성화하고 사용자 데이터를 보호하기 위해 SSL과 같은 암호화 기술이 필요했던 것처럼 블록체인도 잠재력을 최대한 발휘하려면 강력한 개인 정보 보호 기술이 필요합니다. SSL을 사용하면 웹사이트에서 전송 중에 데이터를 암호화하여 악의적인 공격자가 신용카드 번호와 같은 민감한 정보를 가로챌 수 없도록 보장합니다. 마찬가지로, 블록체인은 기본 시스템의 무결성과 검증 가능성을 유지하면서 거래 세부 정보와 상호 작용을 보호하기 위해 개인 정보 보호가 필요합니다.
블록체인의 개인 정보 보호는 개인 사용자 보호에 관한 것뿐만 아니라 기업 채택, 데이터 보호 규정 준수 및 새로운 설계 공간 개방에도 중요합니다. 어떤 회사도 모든 직원이 다른 모든 직원의 급여를 볼 수 있거나 경쟁업체가 가장 가치 있는 고객의 순위를 매기고 그들을 훔칠 수 있기를 원하지 않습니다. 또한 의료 및 금융과 같은 산업은 데이터 개인 정보 보호에 대한 엄격한 규제 요구 사항을 갖고 있으며 블록체인 솔루션이 실행 가능한 도구가 되려면 이러한 요구 사항을 충족해야 합니다.
개인정보 보호 강화 기술(PET)을 위한 프레임워크
블록체인 생태계가 발전함에 따라 몇 가지 주요 개인 정보 보호 강화 기술(PET)이 등장했으며, 각 기술에는 고유한 장점과 장단점이 있습니다. 이러한 기술에는 ZK(영지식 증명), MPC(다자간 컴퓨팅), FHE(완전 동형 암호화) 및 TEE(신뢰할 수 있는 실행 환경)가 포함되며 6가지 핵심 원칙을 다룹니다.
다양성 : 광범위한 사용 사례 및 계산에 걸쳐 솔루션을 적용할 수 있는 가능성입니다.
조합 가능성 : 이 기술을 다른 기술과 결합하여 단점을 완화하거나 새로운 설계 공간을 열 수 있는 용이성입니다.
계산 효율성 : 시스템이 계산을 얼마나 효율적으로 수행하는지입니다.
네트워크 효율성 : 참가자 또는 데이터의 규모가 증가함에 따라 확장할 수 있는 시스템의 능력입니다.
분산화 : 보안 모델이 얼마나 분산되어 있는지입니다.
비용 : 개인 정보 보호의 실제 비용입니다.
블록체인이 직면한 확장성, 보안 및 분산화 트릴레마와 마찬가지로 이 6가지 속성을 동시에 달성하는 것은 어려운 일입니다. 그러나 최근의 발전과 하이브리드 접근 방식은 가능성의 경계를 넓혀 포괄적이고 비용 효율적이며 효율적인 개인 정보 보호 솔루션에 더 가까워지고 있습니다.
이제 프레임워크가 완성되었으므로 해당 분야를 간략하게 조사하고 이러한 개인 정보 보호 기술의 미래 전망을 살펴보겠습니다.
개인정보 보호 강화 기술 개요
여기서는 몇 가지 정의를 제시하고 싶습니다. 참고: 나는 당신이 Dune을 적극적으로 읽고 Melosian의 눈을 통해 모든 것을 보고 있다고 가정합니다!
영지식(ZK)은 어떤 입력이 있었는지 공개하지 않고도 특정 계산이 발생하고 그 결과가 결과인지 검증할 수 있는 기술입니다.
다양성 : 보통. 회로는 애플리케이션별로 매우 다르지만 하드웨어 추상화 계층(예: Ulvatana 및 Irreducible)과 범용 인터프리터(Nil의 zkLLVM)를 통해 개선되고 있습니다.
조합 가능성 : 보통. 이는 신뢰할 수 있는 증명자와 별도로 작동하지만 네트워크 설정에서는 증명자가 모든 원본 데이터를 확인해야 합니다.
계산 효율성 : 중간. Leo Wallet과 같은 실제 ZK 애플리케이션이 온라인에 등장함에 따라 새로운 구현을 통해 증명이 기하급수적으로 향상되고 있습니다. 고객 채택이 증가함에 따라 더욱 발전할 것으로 기대합니다.
네트워크 효율성 : 높음. 최근 접는 기술의 발전으로 병렬화에 엄청난 잠재력이 생겼습니다. 접는 것은 본질적으로 반복적인 증명을 구축하여 이전 작업을 기반으로 구축하는 보다 효율적인 방법입니다. Nexus는 주목할만한 프로젝트입니다.
탈중앙화 : 보통. 이론적으로는 모든 하드웨어에서 증명을 생성할 수 있지만 실제로는 GPU가 우선적으로 사용됩니다. 하드웨어는 더욱 통합되지만, Aligned Layer와 같은 AVS를 통해 경제성은 더욱 분산될 수 있습니다. 입력은 다른 기술과 결합된 경우에만 비공개입니다(아래 참조).
비용 : 보통.
회로 설계 및 최적화를 위한 초기 구현 비용이 높습니다.
운영 비용은 적당하고, 증명 생성 비용은 비싸지만 검증은 효율적입니다. 중요한 비용 요소는 Ethereum의 증명 스토리지이지만 데이터 가용성 계층(예: EigenDA) 또는 AVS를 사용하여 완화할 수 있습니다.
모래 언덕 비유를 사용하려면 Stilgar가 Duke Leto에게 실제 위치를 공개하지 않고 향신료 밭의 위치를 알고 있음을 증명해야 한다고 상상해 보십시오. Stilgar는 눈을 가린 레토를 새벌레 비행기에 태워 객실이 달콤한 계피 향기로 가득 찰 때까지 향신료 밭 위를 맴돌다가 그를 다시 아라켄으로 데려갔습니다. Leto는 이제 Stilgar가 향신료를 찾을 수 있다는 것을 알고 있지만 어떻게 그것을 찾을지는 모릅니다.
MPC(다자간 계산)는 여러 참가자가 서로 입력 내용을 공개하지 않고 공동으로 결과를 계산할 수 있도록 하는 기술입니다.
다양성 : 높음. MPC의 여러 특수 변형(예: 비밀 공유 등)을 고려하십시오.
조합 가능성 : 보통. MPC는 안전하지만 계산 복잡성이 증가하면 복잡성으로 인해 더 많은 네트워크 오버헤드가 발생하므로 구성성이 감소합니다. 그러나 MPC는 비교적 일반적인 사용 사례인 여러 사용자의 개인 입력을 처리할 수 있습니다.
계산 효율성 : 중간.
네트워크 효율성 : 낮음. 참가자 수가 증가하면 필요한 네트워크 트래픽 양이 2차적으로 증가합니다. Nillion과 같은 회사는 이 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 기존 MPC 기술은 아니지만 삭제 코딩 또는 리드 솔로몬 코드(즉, 데이터를 조각으로 분할하고 조각 저장)를 사용하여 오류를 줄일 수 있습니다.
탈중앙화 : 높음. 참가자 간 공모 가능성이 있지만 이로 인해 보안이 손상될 수 있습니다.
비용 : 높음.
구현 비용은 보통 수준에서 높음 수준입니다.
통신 오버헤드와 컴퓨팅 요구 사항으로 인해 운영 비용이 더 높습니다.
모래 언덕 비유를 사용하려면 Landsraad의 위대한 가족이 필요할 때 서로를 도울 수 있는 충분한 향신료를 확보하지만 얼마나 많은지 공개하고 싶지는 않다고 상상해 보십시오. 첫 번째 가족은 두 번째 가족에게 실제 보유량에 큰 난수를 추가하는 메시지를 보낼 수 있습니다. 그런 다음 두 번째 가족은 실제 예비 금액을 추가합니다. 첫 번째 가족이 최종 합계를 받으면 실제 총 향신료 보유량에 도달하기 위해 큰 난수를 뺍니다.
FHE(완전 동형 암호화)를 사용하면 암호화된 데이터를 먼저 해독하지 않고도 암호화된 데이터에 대해 계산을 수행할 수 있습니다.
다양성 : 높음.
구성성 : 단일 사용자 입력의 경우 높음. 여러 사용자가 비공개로 입력하려면 다른 기술과 함께 사용해야 합니다.
계산 효율성 : 낮음. 수학적 계층과 하드웨어 계층의 발전이 동시에 최적화되고 있지만 이는 엄청난 혁신이 될 것입니다. Zama와 Fhenix는 이 분야에서 훌륭한 작업을 많이 해왔습니다.
네트워크 효율성 : 높음.
탈중앙화 : 낮음. 그 중 일부는 계산 요구 사항과 복잡성 때문이지만 기술이 발전함에 따라 FHE의 분산화는 ZK의 분산화에 접근할 수 있습니다.
비용 : 매우 높습니다.
복잡한 암호화와 엄격한 하드웨어 요구 사항으로 인해 구현 비용이 높습니다.
집중적인 계산으로 인해 운영 비용이 높습니다.
모래 언덕 비유를 사용하려면 Holtzmann Shield와 유사하지만 숫자에 대한 장치를 상상해 보십시오. 이 쉴드에 디지털 데이터를 넣어 활성화한 후 멘타트에게 넘겨줄 수 있습니다. Mentat는 이러한 숫자를 보지 않고도 계산할 수 있습니다. 작업이 끝나면 방패를 당신에게 돌려줄 것입니다. 오직 당신만이 쉴드를 끄고 계산 결과를 볼 수 있습니다.
TEE(신뢰할 수 있는 실행 환경)는 중요한 작업을 시스템의 나머지 부분과 격리하여 수행할 수 있도록 하는 컴퓨터 프로세서 내의 보안 영역입니다. TEE는 다항식과 곡선이 아닌 실리콘과 금속을 사용한다는 점에서 독특합니다. 따라서 오늘날 강력한 기술일 수 있지만 이론적으로는 값비싼 하드웨어의 제한으로 인해 개선 속도가 느려질 수 있습니다.
다양성 : 보통.
조합성 : 높음. 부채널 공격이 가능하기 때문에 보안 수준은 낮습니다.
계산 효율성 : 높음. 서버 측 효율성에 접근하여 NVIDIA의 새로운 H 100 칩셋 시리즈에 TEE가 장착되었습니다.
네트워크 효율성 : 높음.
탈중앙화 : 낮음. 특정 칩셋(예: Intel의 SGX)으로 제한되지만 이는 잠재적으로 부채널 공격에 취약하다는 것을 의미합니다.
비용 : 저렴합니다.
기존 TEE 하드웨어를 사용하는 경우 구현 비용이 저렴합니다.
현지 성능에 가깝기 때문에 운영 비용이 저렴합니다.
"Dune"에 비유하자면 우주 길드 Heighliner의 항해실을 상상해 보세요. 길드 소속 내비게이터도 사용 중에는 내부에서 일어나는 일을 보거나 간섭할 수 없습니다. 내비게이터는 이 객실에 들어가서 공간을 접는 데 필요한 복잡한 계산을 수행하는 반면, 객실 자체는 모든 작업이 비공개이고 안전하게 유지되도록 보장합니다. 길드는 객실을 제공하고 유지하여 안전하게 유지하지만 내부에서 항해사의 작업을 보거나 방해할 수 없습니다.
실제 적용 사례
아마도 우리는 향신료 카르텔과 싸우지 않고 핵심 자료와 같은 민감한 데이터를 비공개로 유지하는 것이 더 나을 것입니다. 이를 현실로 연결하기 위해 각 기술의 실제 적용 사례를 소개합니다.
영지식 증명(ZK)은 특정 프로세스가 올바른 결과를 생성하는지 확인하는 데 적합합니다. 다른 기술과 결합하면 뛰어난 개인 정보 보호 기술이지만 단독으로 사용하면 신뢰성이 희생되고 데이터 압축과 유사하게 작동합니다. 우리는 일반적으로 "압축되지 않은" 두 번째 레이어 상태를 첫 번째 레이어에 게시된 블록 헤더와 비교하는 등 두 가지 상태가 동일한지 확인하거나 사용자의 실제 신분을 공개하지 않고 사용자가 18세 이상임을 증명하는 데 이를 사용합니다. 신원을 식별할 수 있는 정보입니다.
MPC(다자간 계산)는 다른 기술과 결합할 수 있는 개인 키 또는 암호 해독 키를 비롯한 키 관리에 자주 사용됩니다. 또한 MPC는 분산 난수 생성, 소규모 기밀 컴퓨팅 작업 및 Oracle 집계에 사용됩니다. 일반적으로 공모해서는 안 되는 여러 행위자의 가벼운 집계 계산이 필요한 시나리오는 MPC에 적합한 후보입니다.
FHE( 완전 동형 암호화 )는 컴퓨터가 신용 점수, 스마트 계약 게임의 마피아 또는 내용을 공개하지 않고 거래를 주문하는 등의 데이터를 볼 수 없는 간단한 범용 계산을 수행하는 데 적합합니다.
마지막으로 TEE( 신뢰할 수 있는 실행 환경 )는 하드웨어를 신뢰할 수 있는 경우 더욱 복잡한 작업에 적합합니다. 예를 들어, 이는 민간 기반 모델(기업이나 금융, 의료, 국가 보안 기관에 존재하는 대규모 언어 모델)에 대해 유일하게 실행 가능한 솔루션입니다. TEE는 유일한 하드웨어 기반 솔루션이므로 단점을 완화하는 것은 이론적으로 다른 기술보다 느리고 비용이 더 많이 듭니다.
~ 사이
분명히 완벽한 솔루션은 없으며, 하나의 기술이 완벽한 솔루션이 될 가능성도 없습니다. 하이브리드 접근 방식은 한 기술의 장점을 활용하여 다른 기술의 단점을 보완할 수 있다는 점에서 흥미롭습니다. 아래 표는 다양한 접근 방식을 결합하여 잠금 해제할 수 있는 일부 설계 공간을 보여줍니다. 실제 방법은 크게 다릅니다. 예를 들어, ZK와 FHE를 결합하려면 적절한 곡선 매개변수를 찾아야 할 수도 있고, MPC와 ZK를 결합하려면 최종 네트워크 왕복 횟수를 줄이기 위해 일종의 설정 매개변수를 찾아야 할 수도 있습니다. 여러분이 구축 중이고 토론하고 싶다면 이것이 여러분에게 영감을 주기를 바랍니다.
간단히 말해서, 고성능 및 확장 가능한 개인 정보 보호 기술은 게임(Baz의 Tonk의 뛰어난 저작에 대한 찬사), 거버넌스, 보다 공정한 거래 수명 주기(Flashbots), ID(Lit), 비금융 서비스(Oasis)를 포함한 수많은 애플리케이션을 잠금 해제할 수 있습니다. , 협력 및 조정. 이것이 우리가 Nillion, Lit Protocol 및 Zama에 대해 기대하는 이유 중 하나입니다.
결론적으로
요약하자면, 우리는 개인 정보 보호 강화 기술(PET)의 큰 잠재력을 보고 있지만 아직 가능성을 탐색하는 초기 단계에 있습니다. 다양한 관련 기술이 점차 성숙해질 수 있지만, 기술의 중첩 적용은 여전히 심층적으로 탐구할 가치가 있는 영역입니다. 이러한 기술의 적용은 특정 영역에 맞게 조정될 것이며 업계로서 우리는 여전히 해야 할 일이 많습니다.
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