비트코인 L1에 프라이버시를 도입하려는 ‘쉴디드 비트코인(Shielded Bitcoin)’ 제안

비트코인의 거래 내역은 잘 알려진 대로 공개되어 있습니다. 비트코인(BTC)을 보내면 해당 거래는 누구나, 잠재적으로는 영원히 확인할 수 있는 원장에 기록됩니다. 뉴욕의 연구소 [[alloc] init]은 직관과는 다른 해결책을 제안하고 있습니다. 비트코인의 규칙은 그대로 두고, 그 위에 프라이버시 기능을 구축하는 것입니다. ‘쉴디드 비트코인(Shielded Bitcoin)’은 암호화된 노트와 제로 지식(ZK) 증명을 사용하여 금액과 거래 상대방을 숨기는 반면, 비트코인 자체는 거의 공개 게시판처럼 작동합니다.

네트워크는 메시지의 의미를 알지 못한 채 암호화된 메시지를 올바른 순서대로 기록합니다. 소프트 포크가 필요하지 않으며, 어떤 비공개 전송을 인정할지 결정하는 운영자도 없습니다. 결국 비트코인은 비트코인 자체로는 읽을 수 없는 비공개 결제를 처리하게 될 수도 있습니다.

비트코인이 게시판이 되다

“Shielded Bitcoin: Private Transfers on the Bitcoin L1”이라는 제목의 백서는 클라라 시켈만(Clara Shikhelman), 미하일 코마로프(Mikhail Komarov), 알렉세이 모스크빈(Aleksei Moskvin)이 작성했습니다. 연구진은 비트코인이 현재 존재하는 그대로의 네트워크를 사용하여 비공개로 자금을 이동할 수 있는지 묻습니다. 그들의 해답은 비트코인 합의가 아닌 독립적인 소프트웨어가 규칙을 해석하는 메타프로토콜입니다. ‘인덱서’라고 불리는 프로그램들이 비트코인을 스캔하여 쉴디드 비트코인 데이터를 찾아내고, 암호화 증명을 검증하며, 비공개 시스템의 이력을 재구성합니다. 비트코인은 메타프로토콜을 이해하지 못하기 때문에 유효하지 않은 데이터가 여전히 온체인에 기록될 수 있습니다. 인덱서는 이를 단순히 무시합니다. 누구나 비트코인의 공개된 이력을 사용하여 이러한 검증을 다시 수행할 수 있으므로, 특정 인덱서가 무엇이 유효한지 결정할 수 없습니다. 이것이 바로 흥미로운 부분입니다. 비트코인은 여전히 기존대로 작동하며, 그 위에 실린 선별된 데이터를 해석하는 또 다른 규칙 세트가 작동하는 것입니다.

앨리스가 금액을 공개하지 않고 밥에게 지불하기

쉴디드 비트코인 내의 가치는 ‘노트(note)’라고 불리는 암호화된 기록에 담겨 있습니다. 앨리스가 밥에게 지불할 때, 그녀는 금액과 밥의 수신 정보를 포함한 노트를 생성한 다음, 밥이 이를 식별할 수 있도록 암호화합니다. 그녀의 비트코인 거래는 암호화된 노트와 함께 ‘널리파이어(nullifier)’라고 불리는 일련번호 및 제로 지식 증명을 공개합니다.

이 증명은 앨리스의 노트가 존재하며, 그녀가 이를 사용할 수 있고, 들어오는 가치와 나가는 가치가 일치한다는 사실을 입증하지만, 어떤 노트가 사용되었는지 또는 그 금액은 공개하지 않습니다. 인덱서는 이 증명을 검증하고 각 넬리파이어가 이전에 사용된 적이 없는지 확인합니다. 한 번 사용된 넬리파이어는 다시 사용할 수 없으므로, 동일한 노트가 두 번 사용되는 것을 방지합니다. 밥의 지갑은 자신의 열람 키로 암호화된 지폐 중 하나를 열 수 있을 때까지 새로운 지폐들을 스캔합니다. 온체인 상에서는 대중이 여전히 차폐된 전송이 발생했다는 사실, 그 시점, 관련된 지폐 수, 수수료, 그리고 이를 전달하는 비트코인 거래 내역을 볼 수 있습니다. 사라지는 정보는 금액, 차폐된 발신자와 수신자, 그리고 이전에 사용된 지폐와의 연결 관계입니다. 반복적으로 거래 수수료를 지불하는 식별 가능한 비트코인 주소는 여전히 단서를 누설할 수 있으며, 사용자 수가 적을수록 전체를 분석하기가 더 쉬워집니다.

개인정보 보호에는 블록 공간 비용도 발생합니다. 코마로프는 기자 로라 신과의 인터뷰에서, 일반적인 비트코인 결제 시 약 100~200 vbyte인 반면, 차폐된 페이로드는 약 700 vbyte로 약 4배 더 크다고 밝혔습니다. 코마로프는 이러한 추가 비용을 “재앙적인 수준은 아니다”라고 말했습니다. 한편, 사용자가 늘어나면 개별 결제가 숨어 들어갈 수 있는 집단이 더 커지므로 익명성 집합이 강화될 것이다.

가장 큰 문제는 진입 장벽

여기서 한 가지 문제가 있습니다. 9월 24일 백서는 비트코인이 이미 차폐 시스템 내부에 들어간 후의 전송 과정만을 설명하고 있습니다. 비트코인을 시스템 안으로 넣고 다시 꺼내는 과정은 [[alloc]init]의 ‘비트코인 PIPEs v2’ 연구와 위트니스 암호화를 기반으로 한 별도의 백서에서 다루기로 되어 있습니다.

계획된 시스템은 누군가가 필요한 증명을 제시할 때까지 BTC 개인 키를 암호학적으로 잠그게 되며, 비트코인 네트워크는 궁극적으로 일반적인 슈노르(Schnorr) 지출 거래만 인식하게 된다. [[alloc] init]은 경계 지점에서조차 사용자 자금을 절대 보관하지 않을 것이라고 밝혔습니다. 하지만 위트니스 암호화는 아직 초기 단계의 기술입니다. 코마로프는 이 기술의 암호문이 1년 만에 약 300테라바이트에서 8테라바이트로 줄어들었다고 말했습니다. 이는 엄청난 진전이지만, 8테라바이트는 여전히 8테라바이트입니다. “아직 상당히 실험적인 단계입니다,”라고 코마로프는 설명했다.

입력 및 출력 과정에서도 금액과 시점이 노출될 수 있어, 관찰자들이 외부 비트코인 활동과 차폐된 거래를 연결 짓는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구소는 5월부터 공개 해킹 챌린지를 진행해 왔지만, 출시 일정은 정해지지 않았습니다. 이 기능이 제대로 작동하기 전까지는 ‘쉴디드 비트코인(Shielded Bitcoin)’은 실용적인 프라이버시 시스템이라기보다는 연구 단계에 머물러 있습니다.

비트코인과 Zcash 커뮤니티의 반응

Zcash의 영향력은 명백합니다. Zcash는 이미 암호화된 노트, 널리파이어, 제로 지식 증명을 사용하고 있는 반면, ‘쉴디드 비트코인(Shielded Bitcoin)’은 별도의 블록체인을 생성하지 않고 해당 아키텍처를 차용했습니다. 상장 기업인 사이퍼펑크(Cypherpunk)는 ‘쉴디드 비트코인’을 “큰 진전”이라고 평가하며, 비트코인의 프라이버시가 강화되면 모두에게 이익이 된다고 덧붙였습니다.

하지만 사이퍼펑크는 이 설계가 아직 Zcash 체인과 경쟁할 수준은 아니라고 주장하기도 했다. 이 회사는 쉴디드 비트코인의 신뢰 기반 설정, 합의 강제 메커니즘 부재, 비신뢰형 라이트 클라이언트, 미완성된 브리지, 비트코인 L1 수수료 등을 지적하는 한편, Zcash는 이미 10년 가까이 운영되어 왔으며 70억 달러 이상의 가치를 지닌 쉴디드 풀을 보유하고 있다고 언급했다. “금융 프라이버시는 제로섬 게임이 아니다”라고 사이퍼펑크는 결론지었다. X(구 트위터)의 반응은 금세 덜 외교적인 양상으로 바뀌었다. 조 버넷(Joe Burnett)은 “Zcash는 0이 될 것”이라고 썼고, 프루프(Proof)의 제품 및 디지털 자산 총괄 책임자인 다니엘 뷰크너(Daniel Buchner)는 다음과 같은 의견을 밝혔다:

“비트코인 커뮤니티가 비공개 거래의 길을 나아가고 있다는 생각만으로도, 심지어 타노스가 일회성 프라이버시 체인의 서사를 한순간에 무너뜨릴지도 모른다는 생각만으로도 발작을 일으키는 프라이버시코인 열성 팬들의 소음 수준이 이제 청력 손상이 우려될 정도로 높아지고 있다.”

오란제비티씨(OranjeBTC)의 전략 및 연구 이사인 샘 캘러헌은 더 폭넓은 주장을 펼쳤다. “사람들은 여전히 비트코인의 경쟁 우위를 오해하고 있습니다. 비트코인은 모든 기능 경쟁에서 이길 필요가 없습니다. 프라이버시, 속도, 기능성은 시간이 지남에 따라 구축될 수 있습니다. 진정한 경쟁 우위는 탈중앙화, 보안, 그리고 신뢰할 수 있는 통화 정책에 있습니다. 그리고 이러한 측면에서 비트코인에 필적할 만한 것은 아무것도 없습니다.”

X 계정 ‘Rune’은 비트겟(Bitget) 해킹 사건과 모네로(XMR)를 언급하며 프라이버시 코인 간의 경쟁을 현실로 되돌려 놓았다. 그는 X에 “ZEC 보유자들은 비트겟 해커가 흔적을 숨기기 위해 Zcash를 사용하기를 기도하고 있지만… 왠지 모르게 해커는 XMR을 사용하고 있다”고 썼다. 이러한 도발적인 발언 뒤에는 비트코인 블록체인이 기본 규칙을 변경하지 않고도 더 강력한 프라이버시를 확보할 수 있는지에 대한 실질적인 기술적 논쟁이 숨어 있다.

비트코인은 읽을 수 없는 비밀을 품고 있다

사토시의 백서와 달리, ‘쉴디드 비트코인(Shielded Bitcoin)’은 제품이 아닌 사양에 불과하다. 페그(peg)는 아직 완성되지 않았고, 증인 암호화는 실험 단계이며, 수수료로 인해 정보가 유출될 수 있고, 지갑은 실용화되어야 하며, 충분한 사용자가 참여해야만 프라이버시가 향상된다. 현재의 Groth16 증명 설계 역시 일회성 신뢰 설정(trusted setup)을 필요로 한다.

시켈만은 9월 24일 BitDevs NYC에서 이 연구를 발표할 예정이었으며, [[alloc] init]이 입출구에 관한 관련 백서 발표를 앞두고 피드백을 구하고자 했기 때문이다. 다음 단계의 해결 방안은 논문에서 설명된 프라이버시 시스템이 실제 비트코인 네트워크에 안전하게 연결될 수 있는지 여부를 결정할 것이다. 현재로서는 이 아이디어가 놀라울 정도로 직관과 반대된다. [[alloc] init]은 비트코인을 변경하거나 네트워크에 기록 내용을 이해하도록 요구하지 않으면서도, 사적인 금융 활동을 비트코인에 기록하기를 원합니다. 미완성된 부분들이 제대로 작동한다면, 비트코인은 거래를 영원히 보존하면서도, 애초에 그 거래를 숨길 가치가 있게 만든 금액이나 거래 상대방에 대해서는 전혀 알지 못하는 상태를 유지할 수 있을 것입니다.