블록체인을 대표하는 3가지 암호학 기술 ZK, TEE, FHE

Web3 뿐만 아니라 일상에서도 이젠 인터넷고 스마트폰 없이 살아간다는 것은 거의 불가능에 가까운데요.

핀테크, 의료 정보, 커뮤니티 등등 우리 스마트폰 밖에서도 정말 많이 로그인하고 글을 올리고, 채팅을 합니다.

이런 정보들이 모두 누군가에게 들키지 않고, 조작되지 않으며, 안전하게 처리되려면 어떻게 해야 할까요?

이 때 필요한 암호학은 단순히 정보를 “숨기는 기술”이 아니라, 정보를 어떻게 신뢰할 수 있게 만들고, 어떻게 안전하게 계산하고, 앞으로도 어떻게 안전하게 보호할 수 있는지를 다루는 학문인데, 불변과 투명성을 강조하는 Web3에서도 심도있게 다뤄지는 분야이기도 합니다.

아래 3가지 외에도 Web3에 적용되는 MPC 등 많은 암호학 기술이 있지만 오늘은 ZK, TEE, FHE 3가지에 대해서만 알아보도록 하죠!


1️⃣ ZK, Zero-Knowledge Proof.

ZK는 "어떤 사실이 진짜라는 걸, 그 내용을 말하지 않고도 증명"할 수 있게 해줍니다.

예를 들어, 제가 30대라는 걸 누군가에게 증명하고 싶다고 해봅시다.
보통은 신분증을 보여줄거에요. 그런데 신분증에 나와있는 사진, 주민등록번호까지 모두 보여줘야하니 거슬리지 않을 수가 없습니다.

ZK는 즉, 보여주기 싫은 내 옛날 사진, 생년월일 같은 ‘원본 정보’를 숨긴 채, 그 정보가 특정 조건을 만족한다는 것만 수학적으로 증명하는 암호학입니다.

Web3에서도 ‘zkSync’, ‘StarkNet’ 같은 zkRollup 기술, 그리고 디지털 신원 인증 시스템 등에 활용되고 있죠!

2️⃣ TEE , Trusted Execution Environment

말 그대로, 믿을 수 있는 장소(칩) 안에서만 연산을 처리하는 기술입니다.

예를 들어, 계산기를 하나 갖고 있는데, 이 계산기는 두꺼운 금고 안에 들어 있습니다. 전 금고 밖에서 계산기 버튼을 누를 수는 있지만, 그 안에서 무슨 일이 일어나는지는 절대 알 수 없고, 결과만 받아볼 수 있는거죠!

빠르면서도 꽤나 실용적이기때문에
갤럭시, 아이폰에서 흔히 쓰고 있는 지문 인식, 안면 인증 등이 바로 TEE 기술을 기반으로 작동한다고 합니다.

하지만 하드웨어 자체를 믿어야 하기 때문에, 완전한 탈중앙과는 조금 거리가 있습니다.

Seismic은 Intel TDX를 지원하는 CPU 내부의 격리된 메모리 공간을 활용한 보안기능을 이용, TEE 암호학 기술을 활용하고 있는 프로젝트입니다.

3️⃣ FHE, Fully Homomorphic Encryption

줄여서 FHE라고 합니다. 보통 데이터를 암호화하면, 그 상태로는 아무것도 할 수 없어요. 계산을 하려면 다시 풀어야 하죠. 하지만 FHE는 다릅니다. 암호화된 채로도 덧셈, 곱셈, 비교 같은 계산을 할 수 있습니다.

마찬가지로 예를 들어보면
바이낸스에 비트코인 1개를 입금했다고 칩시다!
바잉낸스는 이 비트코인을 ‘풀어’서 내부에서 처리하고, 전 이 비트코인을 팔거나 $UXLINK 를 추매하겠죠! (UXLINK 사랑해)

암튼, 여기서 문제는 바이낸스는 언제든지 제 자산에 접근할 수 있다는 건데요.
만약 거래소가 해킹당하거나 내부에서 문제가 생기면 제 소중한 1 $BTC 는 날라가버리겠죠..

FHE는 이런 문제를 해결하기위해 자물쇠로 잠긴 비트코인 박스를 바이낸스에 보냅니다. (= FHE로 암호화된 자산)
바이낸스는 박스를 열지 않고도, “ $UXLINK 로 스왑”, “잔고 확인” 등을 내부적으로 계산하고 처리할 수 있습니다.

즉, 바이낸스는 실제 데이터를 몰라도 모든 계산을 해주고, 당신은 데이터를 노출하지 않고도 서비스 이용이 가능합니다.

이 거래 결과는 그대로 암호화된 상태로 오고 오직 저만이 복호화된 1$BTC를 확인 할 수 있는거죠!

FHE는 물론 아직은 느리고 복잡하다는 한계가 있긴 하지만
대표적으로 ZAMA 에서 이 한계를 극복하기 위해 불철주야(?) 노력중이라고 합니다!