확장성과 프라이버시 외에, ZKP는 메타버스 분야에서 어떤 응용 잠재력이 있을까요?

원문 제목：《제로 지식 증명과 메타버스》

원문 저자：Elan Neiger

편집：첸원, ChainCatcher

2022년 12월 첫째 주, "메타버스"라는 단어가 《옥스포드 영어 사전》의 올해의 단어로 선정되었으며, 2위를 차지했습니다. 이 단어 경쟁에서 30만 명 이상의 사람들이 투표하여 오랜 문화적 의미가 담긴 단어를 선정하여 지난 한 해의 사회적 기질과 대중의 감정을 반영했습니다.

"고블린 모드"(편집자 주: 직역하면 요정 모드로, "마음 편히 자기 방종, 게으름, 단정치 못함 또는 탐욕스러운 행동"을 의미함)가 1위를 차지했으며, 이는 팬데믹 이후의 사회적 분위기와 조사 대상자의 상태를 더 잘 설명하지만, 전 세계의 기술 트렌드를 통찰하기는 어렵습니다. 현재 마이크로소프트에서 디즈니, 가수 엘튼 존에서 래퍼 스눕 독에 이르기까지, 주류 기업과 유명인들은 메타버스가 인터넷 혁명의 다음 단계임을 인정하고 이에 대한 계획을 세우고 있습니다.

매튜 볼은 《메타버스》라는 책에서 메타버스를 "대규모, 상호 운용 가능, 실시간 렌더링되는 3D 가상 세계 네트워크로, 실제로 무한한 수의 사용자가 동기화되고 지속적으로 경험할 수 있으며, 개인의 존재 경험을 제공하고, 신원, 역사, 권리, 물품, 통신 및 지불 등의 데이터에서 연속성을 유지할 수 있는" 것으로 정확히 설명했습니다.

아마도 2020년 팬데믹 동안의 활동 중단, 강제 봉쇄 및 사회적 거리두기의 영향으로 인해, 사람들은 집단 가상 공유 공간에 대한 관심이 폭발적으로 증가했으며, 현재 500개 이상의 회사가 메타버스를 개발하고 있다고 주장하고 있습니다.

이러한 메타버스에 대한 광범위한 관심이 막 시작되었지만, 이 개념은 이전에 이미 발명되었습니다. 《눈사태》와 《1번 플레이어》와 같은 허구의 작품들은 메타버스를 묘사했습니다. 세계 최대의 기술 회사 중 하나인 페이스북은 2021년에 이름을 메타로 변경하고 메타버스에 전력을 다할 계획을 세우면서 현실의 메타버스 개념이 시대의 흐름으로 공식화되었습니다.

분명히, 네트워크, 컴퓨팅 능력 및 상호 운용성 표준과 같은 일련의 실제적인 이유로 인해 볼이 설명한 메타버스는 아직 현실이 되지 않았습니다. 완전히 실현된 메타버스는 궁극적으로 데이터 프라이버시를 보호하고 필요한 확장성을 허용하여 참가자들이 3D 아바타, 디지털 자산 및 다양한 권리를 가지고 디지털 세계를 탐험할 수 있게 할 것입니다.

현재 여러 가지 제약이 있지만, 많은 권위자들은 이러한 가상 공간의 개념과 수요가 계속 증가할 것이라고 생각하고 있습니다. 맥킨지는 2022년 중반에 3400명 이상의 소비자와 경영진을 대상으로 한 조사에서, 2030년까지 메타버스의 시장 가치가 5조 달러에 이를 수 있다고 추정했습니다. 많은 미래학자들에게 메타버스는 인류의 여가, 노동 및 생존을 위한 평행 세계로 구상되고 있습니다.

제로 지식 증명

제로 지식 증명(ZKP)은 또 다른 널리 인정받는 용어입니다. 제로 지식 산업이 향후 12개월 동안 번창함에 따라, 이 용어는 내년 《옥스포드 영어 사전》의 "올해의 표현"을 차지할 가능성이 있습니다.

제로 지식의 개념은 매사추세츠 공과대학교의 세 명의 연구자에 의해 1980년대에 발명되었으며, 그들의 학술 논문 《상호작용 증명 시스템의 지식 복잡성》에서 처음으로 설명되었습니다.

2010년 중반까지 제로 지식 증명은 암호학의 한 분류에 불과했으며, 이론적 성격이 너무 강하고 비용이 너무 높아 실제 응용으로 여겨지지 않았습니다. 그러나 이 상황은 크게 변화하였으며, 이는 암호화폐와 블록체인 분야의 회사와 프로토콜, 즉 Web3 덕분입니다.

제로 지식 증명은 한 쪽 "증명자"(즉, 네트워크에 연결된 개인 또는 애플리케이션)가 다른 쪽 "검증자"에게 특정 정보를 알고 있다는 것을 증명할 수 있도록 하는 프로토콜입니다. 이때 중요한 부분은 "제로 지식" 개념으로, 해당 정보를 알고 있다는 것을 증명하는 것 외에는 검증자에게 다른 정보를 공개하지 않는 것을 의미합니다.

계산 하드웨어, 알고리즘 및 소프트웨어의 발전으로 ZKP는 초기의 순수 이론 시대보다 훨씬 더 사용하기 쉬워졌습니다.

여러 종류의 제로 지식 증명이 있지만, 이들의 모든 계산은 다수의 수학적 원시를 조합하여 처리하는 데 의존합니다. 여기에는 다중 스케일 곱셈(MSM), 숫자 이론 변환(NTT) 및 해시 함수가 포함됩니다.

수학을 제외하고, ZKP는 당신이 무엇을 알고 있는지, 무엇을 소유하고 있는지 또는 무엇을 했는지를 증명하는 방법이며, 해당 항목에 대한 어떤 정보도 공개할 필요가 없습니다. ZKP는 일부 산업, 특히 네트워크에서 개인 정보를 공유해야 하는 산업을 근본적으로 변화시킬 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 또한 개인 데이터와 관련된 복잡한 문제에 대해 "예/아니오"로 대답할 수 있게 해줍니다.

현재 제로 지식 증명 산업은 Web3 분야의 회사들이 주도하고 있으며, ZKP는 개발 중이며 몇 가지 사용 사례에 적용되고 있습니다. 블록체인과 메타버스에 대해 ZKP는 두 가지 기본 응용 프로그램을 가지고 있습니다: 확장성과 프라이버시입니다.

Web3, 메타버스 와 ZKP

우리는 인터넷 발전의 역사를 대략적으로 다음과 같이 요약할 수 있습니다:

• Web1: "읽기 전용" 인터넷
• Web2: "읽고 쓸 수 있는" 인터넷
• Web3: "탈중앙화, 사용자 소유" 인터넷

Web2는 현재 가장 널리 사용되는 인터넷의 반복 버전입니다. Web2는 중앙화된 여러 당사자에게 권한과 콘텐츠를 부여하므로 사용자는 자신의 데이터를 소유하지 않으며, 거의 모든 온라인 상호작용은 다른 당사자가 그들의 콘텐츠를 호스팅하고 서비스를 제공하거나 사용자 정보, 자산 및 가치를 저장하는 데 의존합니다.

Web3는 블록체인 기반의 인터넷으로, 디지털 자산과 데이터의 자가 보관을 강조합니다. 사용자는 자신의 콘텐츠를 소유하고 인터넷 사용에 대한 통제권을 가집니다. Web3의 단점은 거의 모든 블록체인이 투명하다는 점이며, 그 장부는 공공 데이터입니다. 사용자에게 투명성을 제공하는 메커니즘은 프라이버시를 거의 존재하지 않게 만듭니다.

메타버스와 Web3는 모두 Web2의 후계자로 간주될 수 있습니다. 메타버스의 핵심은 블록체인을 필요로 하지 않지만, 디지털 자산의 소유권을 포함한 많은 상호 연결된 기술이 메타버스에서 사용될 것이며, 메타버스 경제는 거의 확실히 디지털 통화와 NFT에 의해 실현될 것입니다.

제로 지식 증명은 메타버스와 블록체인에서 개인 거래를 실현하는 데 사용될 수 있으며, Web3 특유의 장부 개방성과 투명성 문제를 해결하고 메타버스의 데이터 프라이버시를 보장합니다. 예를 들어, 사용자는 ZKP를 제공하여 다른 실체와의 거래를 완료할 수 있는 충분한 자금이 있음을 증명할 수 있으며, 자신의 계좌 잔액이나 거래 내역을 공개하지 않을 수 있습니다.

블록체인과 상호작용하거나 메타버스에서 가상 신원을 사용할 때, 제로 지식 증명은 익명 계정 생성을 가능하게 합니다. 제로 지식 증명을 통해 사용자는 자신의 신원이나 기타 개인 정보를 공개하지 않고도 계정 소유자임을 증명할 수 있습니다.

또한 제로 지식 증명은 개인 통신을 실현할 수 있습니다. 양측은 제로 지식 증명을 사용하여 서로에게 자신이 정보의 예상 수신자임을 증명할 수 있으며, 정보 자체의 내용을 공개하지 않을 수 있습니다.

블록체인과 메타버스는 모두 확장성의 발전에 의존합니다. 블록체인의 공간은 제한적이며, 데이터 저장을 탈중앙화되고 분산된 방식으로 설계되었기 때문에, 각 네트워크 참여자는 전체 블록체인의 복사본을 저장하고 있습니다. 따라서 블록체인에 저장할 수 있는 데이터의 양은 네트워크 참여자의 컴퓨터에서 사용할 수 있는 저장 공간에 의해 제한됩니다. 마찬가지로, 메타버스도 전체 메타버스를 구성하는 수많은 세계와 메타 시스템을 연결하기 위한 확장성 솔루션이 필요합니다.

제로 지식 증명은 블록체인의 확장성 문제를 해결합니다. 이는 신뢰할 수 없는 환경에서 계산을 수행할 수 있게 하며, 그들의 솔루션이 체인에 놓여 있고 ZKP로 계산이 블록체인의 규칙에 따라 완료되었음을 증명할 수 있습니다. ZKP는 메타버스에서도 동일한 효과를 실현할 수 있으며, 메타버스 처리 시스템이 계산을 위임 환경에 호스팅할 수 있도록 하여 결과의 정확성을 증명할 수 있습니다.

Web3의 일부는 이미 메타버스와 유사합니다. 스마트 계약에 의해 촉진되는 탈중앙화 자치 조직(DAO)과 같은 개념과 구조는 합작 조직에 참여하고자 하는 동료들에게 투명한 투표권, 점수 소유권 및 디지털 주권을 제공합니다.

NFT는 독특한 디지털 프로젝트가 블록체인에 기록되고 거래되도록 보장하며, NFT가 있는 계정의 사용자는 여전히 완전한 소유권과 통제권을 가집니다. NFT는 곧 메타버스에서 신원이나 물품을 거래하는 데 사용될 수 있으며, 신원 스킨, 무기 및 의상과 같은 항목뿐만 아니라 특별한 이벤트나 지역에 들어가는 데 사용될 수 있습니다.

블록체인 게임은 암호화폐와 NFT와 같은 Web3 기술을 사용하여 플레이어가 게임 내 자산을 구매, 판매 또는 거래할 수 있도록 하며, 게임 자산을 안전하고 투명하게 소유할 수 있게 합니다.

최근 보고서에 따르면, 블록체인 게임 시장은 2027년까지 657억 달러에 이를 것으로 예상되며, 이는 2022년의 46억 달러에서 증가한 수치입니다. 2021년과 2022년의 블록체인 게임에 대한 신규 투자와 자금은 이 시장의 예상 성장의 핵심 동력으로 여겨집니다.

Web3, Web3를 구축하는 회사 및 Web3를 실현하는 도구는 아마도 많은 프로토콜의 기초가 되어, 개방적이고 상호 연결된 메타버스를 실현할 수 있게 할 것입니다. 마찬가지로 Web2와 Web3의 인터넷 통신 프로토콜은 확장성을 실현하여 글로벌 표준과 프로토콜 네트워크를 구축하고, 3D 세계 간의 장기적인 상호 운용 연결을 관리할 수 있게 할 것입니다.

제로 지식 혁명

접근 가능한 제로 지식은 일부 산업을 근본적으로 변화시킬 수 있으며, 이들 중 일부는 자유롭고 개방된 메타버스의 실현과 관련이 있습니다.

• 신원: 사람들은 서비스 제공자와 정부를 포함한 제3자에게 온라인에서 신원을 검증할 수 있으며, 위험을 감수할 필요가 없습니다.
• 금융: 금융 거래소는 기밀 및 독점 정보를 공개하지 않고도 사용자의 상환 능력을 검증할 수 있습니다.
• 투표: 전자 선거에서 투표를 검증할 수 있으며, 유권자의 프라이버시를 보호하고 선거 결과가 변조되지 않도록 보장합니다.
• 사이버 보안: 사용자는 중앙화된 검증자에게 비밀번호를 공개하지 않고 플랫폼에 로그인할 수 있습니다.
• 익명 소유권: 디지털 자산, 통화 및 기타 재산은 소유자의 신원을 공개하지 않고도 소유될 수 있습니다.
• 기계 학습: 기계 학습 알고리즘의 소유자가 모델의 결과를 믿도록 다른 사람을 설득할 수 있으며, 기계 학습 모델 자체에 대한 정보를 공개하지 않을 수 있습니다.
• 데이터 무결성: ZKP는 이미지, 비디오 및 데이터 세트의 진위를 증명하여 허위 정보를 퇴치하는 데 사용될 수 있습니다.

ZKP의 역할 메타버스에서

현재 종합 가상 세계 플랫폼(IVWP), 예를 들어 《포트나이트》, 《로봇 장미》 및 《마인크래프트》에서의 다중 사용자 게임은 메타버스에 가장 가까운 경험을 제공할 수 있습니다. 이러한 IVWP는 현재 가장 큰 세 개의 가상 세계 플랫폼으로, 각 세계에는 수천만 명의 일일 활성 사용자가 있습니다. 그러나 그 생태계의 폐쇄성으로 인해 이러한 게임은 메타버스가 아닌 "메타 시스템"으로 간주될 수 있습니다.

다중 사용자 게임은 두 가지 방식으로 운영됩니다:

• 클라이언트-서버(현재 대부분의 게임이 이 방식으로 운영되며, 《포트나이트》, 《로봇 장미》 및 《마인크래프트》 포함).
• 피어 투 피어

일반적인 클라이언트-서버 아키텍처는 서버가 중앙 집중화된 권위 있는 서비스 제공자로 작용하도록 요구합니다. 각 플레이어는 서버에 정보를 전송하며, 서버는 이 정보를 게임의 모든 다른 플레이어와 공유합니다.

클라이언트-서버 모델의 게임 디자인에는 메타버스에서의 적용에 불리한 몇 가지 단점이 있습니다:

• 소유권: 서버는 게임 내 모든 자산을 소유하고 유지합니다.
• 지출: 복잡한 다중 사용자 게임 엔진을 운영하기 위해 많은 강력한 서버가 필요합니다.
• 확장성: 서버와 플레이어 간에 단일 중계 지점이 있어, 더 많은 플레이어가 게임에 참여할 때 확장성 병목 현상이 발생합니다.
• 프라이버시: 서버는 신뢰할 수 없는 제3자로서 각 플레이어의 행동을 알고 있습니다.

피어 투 피어 게임 아키텍처는 이러한 문제 중 일부를 해결하지만, 또 다른 문제인 부정행위를 초래합니다. 플레이어는 게임 규칙을 우회하기 위해 게임 내 상태에 대한 허위 정보를 제공할 수 있습니다.

제로 지식 증명의 역할:

• ZKP는 그들의 모든 행동에 대해 공개적으로 검증 가능한 증명을 제공할 수 있으며, 모든 당사자에게 해당 행동이 게임 규칙에 부합함을 알리는 신호를 보냅니다.
• ZKP는 게임 내 디지털 자산의 소유권을 증명하는 데 사용될 수 있으며, 서버가 더 이상 필요하지 않게 됩니다.
• 마지막으로, ZKP는 게임의 확장성 문제를 해결할 수 있습니다. 일부 행동이나 조치를 증명에 집중시켜 검증함으로써 계산 비용을 줄이고 더 많은 플레이어가 게임에 참여할 수 있도록 합니다.

제로 지식 증명을 피어 투 피어 게임에 도입하면 메타버스의 핵심 개념이 될 수 있으며, 이러한 개선은 비싼 중앙 집중화된 서버에 대한 필요성을 제거하여 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 이러한 개선은 공유된 가상 공간에서 더 많은 참여자를 가능하게 하며, 모든 사람이 서버 역할을 하여 공개적으로 검증된 ZKP로 다른 플레이어의 행동을 검증합니다.

정의상, 메타버스는 대량의 사용자가 동시에 동일한 가상 장소에서 동일한 사건을 경험할 수 있을 때만 "메타버스"가 될 수 있습니다. 이러한 메타버스의 미래 게임 아키텍처에 대한 구상은 매초 많은 ZKP를 처리해야 하지만, 제로 지식 하드웨어의 발전은 이러한 현실이 곧 가능해질 것임을 시사합니다.

출처：https://youtu.be/F-6jtETFkjg

메타버스에 대한 생각

철학적으로 메타버스는 영국 철학자 존 로크가 1689년 《정부에 대한 두 논문》에서 쓴 세 가지 원칙의 궁극적인 표현으로 비유될 수 있으며, 미국 헌법과 다른 서구 정부의 법률 기초도 이 세 가지 원칙에 기반하고 있습니다: 생명, 자유 및 재산.

이러한 개념은 물리적 세계에 존재하지만, 현실 세계의 제약을 받습니다. 오늘날 인류는 물질 세계에 살고 있으며, 자연 법칙의 제약을 받습니다. 이러한 법칙은 대략적으로 물리학으로 설명될 수 있습니다. 메타버스에서는 어떤 물리적 제약도 없습니다.

이것은 우리에게 인간이 자신의 생명을 완전히 소유하고 통제할 수 있는지에 대한 질문을 던지게 합니다. 우리가 사회 규칙을 위반하면 정부는 우리를 체포하고, 심각한 범죄로 인해 우리의 생명을 빼앗을 수도 있습니다. 디지털 공간에서는 현재 어떤 범죄도 범죄자가 현실 세계에서의 자유를 잃게 만들지 않으며, 플레이어가 가상 세계에서 퇴출되지 않는 한 그렇습니다.

자유란 무엇을 하거나 하지 않을 수 있는 자유를 의미합니다. 서구 세계에서 사람들은 일정한 자유를 가지고 있습니다. 그러나 사람들은 법과 물리적 규칙의 제약을 받습니다. 예를 들어, 우리를 지탱하는 외부 물체가 없다면 우리는 자유롭게 살 수 없습니다. 따라서 대부분의 사람들은 생계를 유지하기 위해 일해야 합니다. 심지어 메타버스 게임에 참여하기 위해서도 초기 자본이 필요합니다.

메타버스의 디지털 영역에서는 사회적 또는 물리적 법칙의 제약을 받지 않을 것입니다. 우리는 무한한 공간과 시간을 경험할 수 있으며, 디지털 영역에서의 여행 횟수는 제한이 없기 때문에 메타버스 참여자는 원하는 모든 디지털 영역에 즉시 도달할 수 있습니다.

광의적으로 재산은 물품을 의미합니다. 인간은 물품을 얻고 구매하기 위해 돈을 지출해야 합니다. 우리는 물품을 "소유"할 수 있지만, 실제로 우리는 재산의 특정 측면만을 통제할 수 있습니다. 법은 정부와 경찰에 의해 시행되어 재산을 보호합니다. 세금과 보험을 무시하면 재산이 빼앗길 수 있습니다. 동시에 법정 통화는 정부에 의해 통제되며, 시간이 지남에 따라 이는 추가적인 불안정성을 초래할 수 있습니다.

제로 지식 증명은 디지털 삶의 또 다른 기초 구조인 진리를 강화할 수 있습니다.

제로 지식 증명을 통해 사람들은 자신의 개인 키를 보유함으로써 자신의 진리: 신원, 돈, 재산 및 자유를 보장할 수 있습니다. 진리는 궁극적인 주권자이며, 우주는 그것에 의해 정의됩니다.

만약 유토피아가 실제로 존재한다면, 그것은 물리적 공간에 존재할 가능성이 낮습니다. 우리가 메타버스를 생각할 때, 우리는 그것을 장소로 간주하는 경향이 있습니다. 그러나 그것은 우리가 삶, 자유, 재산 및 진리에 대한 믿음을 완전히 실현할 수 있는 시대가 될 가능성이 더 큽니다.