Ethereum의 개인 정보 보호 기술을 이해하기 위한 기사

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이더리움 애호가(ID: ethfans)

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, 저자: Dean Pierce(ConsenSys 실사 부서), Robert Drost(ConsenSys R&D 부서) 및 Mason Nystrom(ConsenSys), 번역 및 교정: Zeng Mi & A Jian, Odaily의 승인을 받아 재인쇄됨.

우리의 정보가 기록, 복사, 배포 및 판매되는 속도가 점점 더 빨라지는 점점 더 연결되는 세상에서 우리가 기대하는 개인 정보 보호 수준을 유지하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

대부분의 것은 흑백이 아니며 개인 정보 보호도 예외는 아니며 완전한 공개에서 완전히 비공개로 영역을 실행합니다. 따라서 개인 정보 보호에 대해 이야기할 때 먼저 다음 세 가지 문제를 명확히 해야 합니다.

사람들은 개인 정보 보호를 위해 기꺼이 돈을 지불합니까?

퍼블릭 체인에서 프라이빗 트랜잭션에 도달할 때 장단점은 무엇입니까?

이 백서는 퍼블릭 블록체인에 대한 실제 프라이버시 요구 사항을 간단히 검토하고 추상적인 수준에서 프라이버시 솔루션 구현의 장단점을 탐구하는 것을 목표로 합니다.

첫 번째 레벨 제목

질문 1: 프라이버시는 얼마나 중요합니까?

익명성(또는 신원 프라이버시)은 프라이버시의 한 형태입니다. 퍼블릭 블록체인의 맥락에서 익명성은 참가자가 신원 정보(자기 자신 또는 과거 거래와 관련됨)를 공개하지 않고 거래(교환 통화, 토큰 또는 데이터 등)를 수행할 수 있음을 의미합니다. 이것은 프라이버시의 한 측면일 뿐이지만 블록체인이 발전함에 따라 점점 더 중요해지고 있습니다.

기업과 사용자는 프라이버시에 대한 요구가 완전히 다릅니다. 기업은 종종 제품 이름, 수량, 가격, 주소, 개인 식별이 가능한 재무 정보와 같은 거래 데이터의 개인 정보를 보호하기를 원합니다.

네트워크 참여자의 신원이 공개되는 경우가 많지만 상대방의 신원을 기준으로 어느 정도의 정보를 공개할지 결정하는 것도 필요하다. 예를 들어 화물 운송업자는 컨테이너에 무엇이 들어 있는지 알 필요가 없고 단지 언제 도착할지 알 필요가 없습니다. 은행 제도는 또한 거래 데이터에 대한 액세스를 제한합니다. Ethereum에서 프라이버시 솔루션을 개발하려는 기업을 위해 Ernst and Young(Ernst and Young)은 zk-snarks 기술을 사용하여 Ethereum에서 개인 거래의 저녁(Nightfall) 프로토콜을 구현하고 JP Morgan Chase(JP Morgan)는 익명의 Ethereum을 사용합니다. Quorum에서 개발된 (Anonymous-Zether)(번역자 주: Quorum은 Ethereum에 구축된 오픈 소스 블록체인 플랫폼입니다)는 좋은 학습 샘플입니다.

기업은 종종 개인 정보 보호에 대한 강력한 비즈니스 요구 사항이나 규정 준수 요구 사항이 있는 반면, 사용자는 항상 개인 정보 보호에 대한 우려와 보호 인식이 부족했습니다. 여전히 사용자는 신원 도용이나 사기로부터 신원, 신용 카드 정보 및 기타 민감한 데이터를 보호하기를 원합니다. 때때로 사용자는 익명으로 거래하기를 원하므로 거래 당사자 모두 개인 정보 보호가 필요합니다. 우리의 일상생활에서 사생활은 자연스럽게 존재하지 않고, 대부분의 사람들은 편의나 자유권(예: 쿠키 수락, 무료 와이파이 사용, 인터넷 기록 추적 등)을 위해 기꺼이 사생활을 희생하는 것이 안타깝습니다.

첫 번째 레벨 제목

커뮤니케이션 맥락에서 프라이버시에 대해 자주 이야기할 때 참여자 간에 전송되는 내용을 보호하는 것을 의미합니다. 실제로 이 외에도 프라이버시는 통신 채널 및 기본 네트워크 계층의 보다 광범위한 구성에도 사용됩니다. 엔드투엔드 보안 네트워크/전송 계층 프로토콜(IPSec v2, SSL)을 생성하는 데 사용되는 다른 키 교환 메커니즘에 대한 공개 키 암호화의 진화에서 이 구조를 볼 수 있습니다. 또한 이러한 구조의 존재로 인해 DNS 조회 및 Tor 기반 릴레이를 안전하게 사용할 수 있습니다. 공통 표준 영역에서 꽤 많은 학술 연구가 있었고 그 결과는 데이터 전송에서 개인 정보 보호 및 기밀성을 유지하기 위해 기업에서 사용되었습니다. 이러한 기술 중 많은 부분이 이미 소매 사용자 기술 스택에서 발견되었지만 정의합니다. 자체 적용 가능한 시나리오 - 따라서 최종 사용자에게 도움이 됩니다.

블록체인 분야에 집중합시다. Zcash가 탄생한 지 거의 3년이 되었지만 기존 ZEC의 5%만이 SNARK 기술을 사용하여 저장됩니다(거의 절반이 이전 버전의 SNARK 기술을 사용함). ZEC의 약 95%는 프라이버시가 전혀 없는 투명한 주소에 저장됩니다. 이러한 현상을 통해 우리는 아마도 대부분의 사용자가 개인 정보 보호에 대한 비용 지불의 필요성을 인식하지 못하고 있음을 유추할 수 있습니다.

첫 번째 레벨 제목

질문 3: 프라이버시 장단점

세 번째 질문은 좀 더 기술적인 문제이며 이더리움에서 개인 정보를 보호하는 방법과 관련된 다양한 메커니즘의 장단점에 대해 보다 심도 있는 연구를 수행해야 합니다. 블록체인 네트워크가 확장성과 탈중앙화 사이에서 절충해야 하는 것처럼 프라이버시 메커니즘과 기술 자체도 마찬가지입니다. 먼저 다른 개인 정보 보호에 중점을 둔 블록체인이 구현한 개인 정보 보호 솔루션을 연구한 다음 Ethereum의 일부 개인 정보 보호 솔루션에 대해 논의해 보겠습니다.

보조 제목

프라이버시에 중점을 둔 다른 블록체인(Monero 및 Zcash)의 교훈

2017년 RingCT의 도입으로 트랜잭션 데이터를 숨기는 링 서명의 기능이 크게 향상되었습니다.RingCT는 영지식 범위 증명을 사용하여 동시에 일괄 처리할 수 있는 서명 유형을 풍부하게 합니다. 동시에 RingCT의 도입은 최소 혼합 요구 사항을 적용하여 이전 버전의 Monero를 괴롭힌 연결성 공격을 완화합니다. 그러나 금이 없고 링 서명이 완벽한 솔루션은 아니며 주요 문제 중 하나는 모네로 블록체인을 저장하기 위해 많은 디스크 공간을 차지한다는 것입니다. 또한 링 서명은 대규모 그룹으로 확장되지 않으며 현재 그룹당 10-15명의 참가자로 제한됩니다.

2018년 말, 우리는 Monero 블록체인에 "Bulletproofs"가 도입되는 것을 보았습니다. 링의 서명 수를 대수적으로 확장하여 스토리지에 필요한 교환 수를 줄이는 흥미진진한 새로운 영지식 구조입니다. 이러한 개선으로 Monero는 다른 블록체인 프로젝트를 따라잡을 수 있었습니다.

영지식 증명이라고 하면 Zcash는 게를 먹는 최초의 프로젝트이자 zkSNARK 기술을 최초로 채택한 프로젝트입니다. 이 기술을 사용하여 사용자는 수신자만 볼 수 있는 순수한 개인 거래를 보낼 수 있습니다. 외부 관찰자에게 개인 주소로 전송된 ZEC는 거대한 암호화 블랙박스 속으로 사라지는 것처럼 보입니다. 수신자가 자신의 ZEC를 비공개 주소가 아닌 다른 주소(표준 비트코인 ​​주소와 거의 동일)로 다시 전송하려고 할 때 정확히 동일) 원래 사라진 ZEC는 허공에서 나타나는 것처럼 보이며 관찰자는 발신자와 수신자 사이의 연결을 결코 볼 수 없습니다. 그러나 영지식 증명에는 더 많은 컴퓨팅 리소스가 필요하므로 거래 비용이 더 많이 듭니다.

대체 가능성에 대한 위협

이더리움 네트워크의 거래는 의사 익명성(즉, 거래 주소는 사용자 이름/암호가 아닌 사용자가 보유한 개인 키에 해당하는 공개 키와 연결됨)을 가지며 동시에 분산되고 투명한 기능을 통해 많은 신기술이 자신의 재능을 보여줄 수 있습니다.

그러나 비트코인과 마찬가지로 이러한 기술을 사용하여 Fungibility("fungibility"라고도 함, ECR-20 토큰 및 ETH는 동종 자산으로 간주될 수 있음)와 같은 디지털 자산을 전송하는 경우 운영 시 사용자가 전혀 모르는 경우 그들이 공유하는 정보의 폭, 그들의 신원은 알지 못하는 사이에 이더리움에 의해 노출될 수 있습니다. 공개 및 개인 키에 해당하는 실제 신원의 노출은 개인 정보 보안을 심각하게 위협합니다. 비트코인과 이더리움과 같은 블록체인의 개방성을 고려할 때, 트랜잭션에 대해 순진하게 고유한 트랜잭션 프레임워크를 사용하면 모든 자산의 전송 추적이 떠나기 쉽고 빵 부스러기처럼 추적됩니다. 심지어 동질적 자산입니다.

개인정보 보호를 위한 주소 생성 방법

프라이버시 기술이 계속해서 발전함에 따라 더욱 복잡한 위협 모델이 고려되고 있습니다. 2012년에 BIP32는 계층적 결정론적 키(Hierarchical Deterministic key)를 도입했습니다. 이를 통해 일련의 니모닉을 사용하여 무한한 수의 "새로운" 비트코인 ​​주소를 생성할 수 있습니다. 이것은 사용자가 돈을 받을 때마다 새로운 주소를 생성할 수 있고, 이 모든 주소는 지갑 간에 쉽게 가져오고 내보낼 수 있다는 것을 의미합니다.

이더리움도 동일한 기능을 가지고 있지만 새로 생성된 주소가 스마트 계약과 상호 작용하려면 주소의 이더리움이 가스 요금을 지불하기에 충분한지 확인해야 합니다. 그러나 이더리움 위에 구축된 많은 시스템이 사용자의 실제 신원을 다양한 방법으로 주소에 연결한다는 사실로 인해 문제가 복잡해집니다. 이더리움 주소와 관련된 추가적인 대량의 메타데이터는 이더리움을 비익명화 공격에 특히 취약하게 만듭니다. 다행스럽게도 일부 스마트 계약 기능이 이더리움을 그러한 위협에 노출시키더라도 스마트 계약은 사용자에게 안전하고 원활한 개인 거래를 제공하기 위해 최첨단 암호화 시스템에서도 사용할 수 있습니다.

영지식 체계 및 신뢰할 수 있는 초기 설정(Trusted Setup)

많은 영지식 시나리오에는 "신뢰할 수 있는 초기 설정"이 필요합니다. 이것은 전체 체계가 특별한 난수 생성에 의존한다는 것을 의미하며, 이러한 난수를 아는 사람은 누구나 내부 연산에 대한 통찰력을 얻을 수 있으며 이는 매우 신뢰할 수 없는 프로토타입처럼 들립니다... 걱정의 문제를 부분적으로 완화하기 위해, 구조의 신뢰성을 보장하기 위해 복잡한 난수 생성 프로세스가 발생했습니다. 이 프로세스는 일반적으로 여러 명의 정직한 커뮤니티 구성원이 독립적으로 비공개 랜덤 데이터를 생성한 다음 이러한 데이터를 특정 방식으로 결합해야 합니다. 구성원이 TA의 랜덤 데이터를 삭제하는 한 최종 계산된 데이터는 안전합니다. 따라서 모든 참가자가 공모하지 않는 한 관련 체계는 위험에 처하지 않습니다.

Monero에서 사용하는 Bullet Proofs는 신뢰할 수 있는 설정이 필요하지 않지만 Zcash에 구현된 zkSNARK는 필요하다는 점을 지적해야 합니다. 현재 유명한 RadioLab 기사에서 Zcash의 신뢰할 수 있는 설정 프로세스 문서를 확인할 수 있습니다. 대조적으로 STARK는 신뢰할 수 있는 설정이 필요하지 않으며 특별한 숫자가 아닌 해시 함수를 "설정"으로 사용합니다. 영구적인 Tau 다자 계산 프로세스와 같은 다양한 형태의 신뢰할 수 있는 설정 프로세스가 제안되었습니다.

보조 제목

제로 지식 노트(ZK-Notes)

영지식은 티켓 소유자가 "joinSplit" 작업을 수행하기로 결정할 때 마법을 발휘합니다. 티켓 소유자는 자신이 제어하는 ​​수에 관계없이 티켓을 가져와서 반드시 다른 사람 청구서에 속하지 않는 일련의 출력을 생성할 수 있습니다. . 이것은 위에 언급된 스텔스 주소 기술과 결합되어 생성된 각각의 새로운 티켓이 완전히 새로운 이더리움 주소(이더리움 네트워크에서 사용된 적이 없는 주소)에 귀속되도록 허용합니다.

일반적인 사용 시나리오를 살펴보겠습니다. "영지식 자산" 계약은 ERC20 형식과 호환되는 모든 토큰에 연결될 수 있습니다. 사용자는 이 계약에 토큰을 예치하고 예금 증빙으로 영지식 청구서를 얻을 수 있습니다. 사용자가 보증금을 돌려받으려면 ZKT를 "소각"하십시오. 이 메커니즘을 사용하면 Ethereum 네트워크에 존재하는 모든 자산을 은밀하게 거래할 수 있습니다. AZTEC 프로토콜이 채택한 증명은 ZK-Snark보다 사용하기 쉽지만 신뢰할 수 있는 시작 시설은 여전히 ​​우회할 수 없는 장애물입니다.

Aztec은 또한 신뢰할 수 있는 초기 설정을 달성하기 위해 다른 새로운 체계를 사용하고 있습니다. PLONK는 한 번만 신뢰하면 모든 프로그램에서 설정을 재사용할 수 있는 새로운 유형의 고효율 ZK-SNARK 구조입니다. 그리고 PLONK의 가스 수요가 높지 않기 때문에 이더리움에서 실용화하기에 충분히 효율적입니다. 이러한 트랜잭션 기능을 기반으로 AZTEC CEO Tom Pocock은 PLONK가 개인 정보를 완벽하게 보호하는 방식으로 복잡한 논리 프로그램을 작성할 수 있다고 믿습니다.

보조 제목

• 영지식에 안전한 다자간 연산 도입

• 이 체계는 이전에 ZKBoo에서 사용되었으며 최근 Ligero에 적용되었습니다. 안전한 다자간 컴퓨팅 프로토콜을 ZK-PCP 시스템(확률 증명을 사용하는 최초의 ZK 시스템)으로 "컴파일"하고 구현에는 다음이 필요합니다. 증명자("in the head")는 안전한 다자간 계산 프로토콜의 사본을 제출하고 검증자는 참가자의 보기(보기)를 무작위로 평가할 수 있습니다. 직설적으로 말하면 관련 데이터 정보를 가진 엔터티가 여러 당사자 간에 분산된 계산을 시뮬레이션한 다음 평가의 임의 지점에서 계산의 복사본을 표시할 수 있음을 의미합니다. 더 중요한 것은 MPC를 사용하면 개인 스마트 계약을 생성할 수 있다는 점입니다.

• ZK-STARK와 마찬가지로 MPC 기반 교정에는 다음과 같은 이점이 있습니다.

투명 - 난수 생성은 공개 정보입니다.

확장 가능 - MPC 기반 증명에는 (준선형) 증명 시간과 검증 시간이 있어 배치 작업에서 높은 효율성을 허용합니다.

이러한 기술을 사용할 때 중소 규모의 "회로"/문제에 대해 최적인 트레이드 오프 방식도 고려해야 합니다. 이는 검증자에게 잠재적인 확장성 문제를 일으킬 수 있기 때문입니다.

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하드웨어 제한

Zcash가 거래를 보내기 위해 zk-SNARK를 사용하는 것을 처음 제안했을 때 거래를 생성하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있기 때문에 숨겨진 거래를 생성하는 데 필요한 계산 리소스에 대한 우려가 있었습니다. 그러나 그 이후로 우리는 먼 길을 왔으며 이제 브라우저나 모바일 장치에서 몇 초 안에 유사한 작업을 수행할 수 있습니다.

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코인 믹서는 최근 많은 관심을 받고 있습니다. 지난 5월 Vitalik은 이더리움 네트워크에서 다음 코인 믹서 설계의 동기와 일반적인 개요를 설명하는 기사를 게시했습니다.

지갑이나 개인이 기본 개인 트랜잭션을 수행하려는 경우 Ethereum 믹서가 유용할 수 있습니다. 이더리움의 추적 가능성은 악당이 특정 거래 뒤에 있는 지갑 및 계정과 같은 정보를 추적하여 얻을 수 있는 기회를 제공합니다. 통화 믹서는 이더 코인을 교환하여 익명 거래를 실현할 수 있습니다.

이미지 설명

-믹서의 GitHub 상태를 통해 이더리움 믹서의 종류와 각각의 계산 및 가스 비용 보기-

애플리케이션 계층의 독립 믹서는 사용자의 100% 프라이버시를 보장할 수 없으며 확률적 보장만 제공할 수 있습니다. 그러나 대부분의 개인 및 비즈니스 요구 사항에는 충분합니다.

보조 제목

누가 가스 비용을 지불합니까? 릴레이 위험

마지막으로 지갑 상호 작용 및 운영의 보안을 고려하는 것을 잊지 마십시오. 지갑의 기본 설정은 사용자의 개인 정보를 보호할 수 있을 만큼 안전해야 하지만 사용자가 시작하기에 너무 번거롭지 않아야 하며 이를 달성하기 위해 우리는 여전히 열심히 노력하고 있습니다. 이러한 모든 혼합 체계는 원하는 개인 정보 보호를 얻기 위해 많은 참가자가 필요하므로 대중이 도구에 액세스할 수 있어야 하지만 모든 지름길은 심각한 개인 정보 침해를 초래할 수 있습니다. 아주 간단한 예를 들어보면 사용자가 이더를 코인믹서로 섞어서 일부를 사생활 보호를 위해 사용하다가 어느 지갑에서 사적인 거래를 보냈는지 잊어버리고 지갑에 남아있는 이더를 이체한다. 개인 트랜잭션을 자신의 신원과 직접적으로 관련된 공개 주소로 되돌려 보낸 것은... 완전한 실패입니다 :(

미래를 바라보다

위에서 언급한 기술들과 이 분야에서 노력하고 있는 다른 많은 기술들에서 이더리움의 개인 정보 보호 기술이 점점 더 주목을 받고 있으며 이러한 개발이 곧 대규모로 추진될 수 있음을 쉽게 알 수 있습니다. 퍼블릭 체인에서 프라이버시를 달성하는 것이 모순적으로 보일 수 있지만 영지식 및 기타 프라이버시 기술은 다양한 첨단의 새로운 플레이 방식을 가능하게 할 것입니다. 동시에 이러한 솔루션을 사용하면 사용자는 더 이상 금융 개인 정보 보호에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

첫 번째 레벨 제목

미래를 바라보다이 기사는 Ethereum의 모든 개인 정보 보호 솔루션에 대한 전체 개요를 제공하지는 않지만 기업 및 사용자 개인 정보 보호를 달성하는 다양한 방법을 검토합니다. 자유를 가져다주는 검열 방지 기술은 암호화폐 생태계의 많은 프로젝트에 영감을 주었습니다. 암호화 네이티브 세계를 만들기 위해서는 익명으로 거래하거나 개인 정보를 보호하는 기능이 중요합니다. 프라이버시를 보호하는 묘책은 없지만 특정 사용 사례에 프라이버시를 제공하는 방법과 메커니즘은 많이 있습니다.

따라서 우리는 이러한 기술의 개발을 교육하고 발전시키는 데 도움이 되도록 이더리움의 개인정보 보호 솔루션을 계속 연구하고 평가합니다. 앞으로는 특정 개인 정보 보호 솔루션에 대한 기사, 다양한 개인 정보 보호 기술을 설명하는 보고서, 현재 개인 정보 보호 솔루션을 구축하는 프로젝트 및 회사에 대한 보다 심층적인 분석을 포함하여 당사의 다양한 콘텐츠를 찾을 수 있습니다.